Frage von Kemdizz, 9

Kann mir eine Schritt für Schritt die Vorgehensweise dieser Physik Aufgabe erklären =( >.<?

(Mechanik, Druck) Ein U-Boot hat eine Ausstiegsöffnung mit einem Durchmesser von 0,6 m. Mit welcher Kraft drückt das Wasser in 20 m Tiefe auf den Verschlussdeckel?

http://www.physikaufgaben.de/aufgaben_zeige_an.php?nummer=234

Antwort
von ulrich1919, 6
  1. Berechne den hydrostatischen Druck!  20 m tief: ca. 2 bar.
  2. Berechne die Fläche des Deckels. (A = pi * 1/4 * D^2) D = Durchmesser.
  3. Rechne Druck um in SI-Einheiten. (N / m^2)
  4. Kraft ist Druck * Fläche. Es sind einige kiloNewton!(Ich habe überschlagen 57 kN; ohne Garantie)
Antwort
von poseidon42, 5

Nehmen wir an, dass der Deckel parallel zur Wasseroberfläche liegt. So folgt für die Kraft auf den Deckel:

F = p_ges*A 

Der Deckel hat dabei eine Fläche von A und der Druck auf diesen sei p_ges.

Ist die Öffnung Rund, so folgt bei gegebenem Durchmesser d:

A = (pi/4)*d^2

Der Druck p_ges setzt sich einerseits aus dem Schweredruck des Wassers zusammen, und gleichzeitig auch aus dem Schweredruck der Luft. Sei p(Luft) der Luftdruck, welcher auf die Wasseroberfläche wirkt. Sei ferner p(W) der schwere Druck des Wassers. Es folgt also:

p_ges = p(Luft) + p(W)

Wir setzen nun alles in die Gleichung ein und erhalten dann:

F = (p(Luft) + p(W))*(pi/4)*d^2

Der Luftdruck p(Luft) sollte gegeben sein und ist in der Regel etwas um die 10^5 Pa.

Den Schweredruck p(W) des Wassers können wir schließlich über die einfache Formel:

p(W) = D*g*h   mit Höhendifferenz h, Dichte D, Fallbeschleunigung g

D ist dabei die Dichte von Wasser.

Es folgt damit insgesamt also:

F = (p(Luft) + D*g*h )*(pi/4)*d^2

Antwort
von Kemdizz, 3

Also im Link steht die Lösung schon, nur ich komme da einfach null mit bei den Schritten :( 

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