Eine Kugel besteht aus einem kugelförmigen Kern aus Stahl (r1=0,1m, Dichte=7700kg/m^3) und einer Umhüllung aus PU-Schaum (Dichte=100kg/m^3).?

1 Antwort

Ist doch ganz einfach...

Zieldichte ist die von Wasser = 1 g/cm³

Von der Stahlkugel hast du Volumen und Dichte...

Der Mittelwert der umhüllten Kugel muss 1 ergeben.

Wieviel mal mehr Dichte 0,1 g/cm³ musste nun um die 7,7 g/cm³ drumrumpacken, damit im Mittel 1 rauskommt?

Wenn du das hast, kannste mit der Kugel-Volumenformel die Dicke ausrechnen...

= Versuche es mit diesem Ansatz jetzt erstmal selbst und stell deine Lösung wieder ein oder Frage nach, wenn/wo du hängst...

schneeball78 
Fragesteller
 15.06.2023, 15:26

Tut mir leid, dass versteh ich nicht. Über diesen Weg hab ich auch noch nie etwas berechnet.

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myotis  15.06.2023, 18:50
@schneeball78

Du hast doch eine Stahlkugel mit 10cm Radius und Dicht 7,7g/cm³

= deren Volumen V=4/3 r³ pi = hier also 4.188,79 cm³ = damit 32,25368 kg

Da legst Du jetzt soviel PU-Schaum (leichter als Wasser) um den Kern (schwerer als Wasser), damit alles zusammen die Dichte von Wasser erreicht - klar soweit? ;o)

Setzen wir das Volumen des PU-Mantels (NICHT der Gesamtkugel - die wäre dann x+k...) mit "x" und das des Kerns mit sagen wir "k" ergibt sich:

(x + k) * 1 = x * 0,1 + k * 7,7 .... Einheiten mal weggelassen...

x + k = 0,1 x + 7,7 k / -0,1x / -k

0,9 x = 6,7k / :0,9

x = 6,7/0,9 * k = 7,44444444... * k = 31.183,216 cm³

= das ist wohlgemerkt das Volumen des Schaums, das der Kugel erst die Summe von Schaum und Kugel, also 4.188,79 + 31.188,216 = 35.372,0062 cm³

Jetzt drehst Du die Volumenformel um: der Radius der Gesamtkugel (und der Außenradius des PU-Schaums) ist als die dritte Wurzel aus (35.372,0062 cm³ : pi : 4/3) = 20,3637158 cm ...

erscheint gar nicht so viel (nur gut 2x der Radius) ist aber doch das über 8-fache Volumen der Metallkugel...

Kontrolle:

Eisenkugel hat 4-komma-nochwas Liter und 32-komma-nochwas Kilo

PU-Schaum hat 31-komma-nochwas Liter und nur 3-komma-nochwas Kilo

alles zusammen hat 35-komma-nochwas Liter und, wer hätte es gedacht, 35-komma-genausoviel Kilo, also exakt die Dichte von 1, also die von Wasser!

...und jetzt Du! ;o)

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schneeball78 
Fragesteller
 17.06.2023, 11:30
@myotis

Ah das ergibt total Sinn! Vielen Dank für die tolle Erklärung, das hat mir total weitergeholfen und wird mir im Zweifel in der Klausur bestimmt den Arsch retten! Danke! :-)

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