Kraft, die benötigt wird, ein Fass unter Wasser zu drücken?

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4 Antworten

Wenn das Fass gerade eben unter Wasser ist ohne weitere Bewegung, stellen wir das Kräftegleichgewicht auf:

F + Fg = Fa daraus folgt: F = Fa - Fg
F = gesuchte Kraft
Fg = Gewichtskraft
Fa  = Auftriebskraft

Fa = V * rho * g
V ist das Volumen des Fasses = pi * (0, 25 m)^2 * 1,2 m = 0,236 m^3 = 236 l = 236 dm^3

Fa = 236 l * 1,02 kg/l * 9,81 m/s^2 = 2361 kg * m / s^2 = 2361 N

Fg = m * g = 25 kg * 9,81 m/s^2 = 245 N

Damit ergibt sich F = 2361 N - 245 N = 2116 N

Die Differenz zu deinem Ergebnis liegt an unterschiedlichen Rundungen.

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Rechne erstmal aus, wieviel Volumen das Fass hat. Also (50cm/2)² * Pi * 120cm = 150796,45cm³

Dann rechnest du aus, wieviele kg Wasser das sind ((1,02 g/cm³) * 150796,45cm³ = 153812,38 g bzw. 153,81238 kg)

Davon ziehst du die 25kg ab (128,81 kg)

Das rechnest du dann noch in Newton um (128,81 kg * (9,81 kg/N) = 1263,65N).

Am Ende stellt sich raus, dass unsere Ergebnisse unterschiedlich sind. Da deins etwa das doppelte ist, gehe ich mal davon aus, dass du die Grundfläche vom Fass falsch berechnet hast (Also mit Durchmesser statt Radius gerechnet)

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Kommentar von Dagobert26
12.01.2016, 13:13

Tut mir leid, ich verstehe schon den Anfang nicht.

Wenn ich (50 cm/2)²*Pi*120 cm rechne, komme ich auf:

25 cm² = 625 cm² 

625 cm² * 3,14 * 120 cm = 235500 cm³

Ist das falsch und falls ja, was genau ist falsch?

 

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Du errechnest die Masse der verdrängten Flüssigkeit (Volumen des Fasses x Dichte des Salzwassers) abzüglich des Eigengewichtes und erhälst die Gewichtskraft (in kg) die für das Untertauchen nötig ist.

Da "bevor" nicht eindeutig definiert ist, musst du mit dem "<" arbeiten. Die von dir gesuchte Kraft musst folglich kleiner sein.

Mit g rechnest du nun die Kraft in N um.

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Die Kraft ist (m_Wass-m_Fass)*g

m_Wass ist die Masse des verdängten Wassers. Das Volumen des Verdrängten wassers ist ja das gleiche, wie das des Fasses. Das musst du dann noch mit der Salzwasserdichte multiplizieren.

m_Fass ist die Masse des Fasses

g ist die Erdbeschleunigung, also 9,81 m*s^(-2)

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