Auftrieb

Die Streitkräfte arbeiten im Auftrieb. Das Objekt schwebt in Ruhe, weil die Aufwärtskraft des Auftriebs gleich der Abwärtskraft von ist Schwere.

Auftrieb (/ˈbɔɪənsi, ˈbjənsi/),[1][2] oder Aufrüstung, ist ein Aufwärts Macht ausgeübt von a Fluid das widersetzt sich dem Gewicht eines teilweise oder voll eingetauchtes Objekt. In einer Fluidsäule nimmt der Druck infolge des Gewichts der darüber liegenden Flüssigkeit mit Tiefe zu. Somit ist der Druck am Boden einer Flüssigkeitsspalte größer als oben in der Säule. In ähnlicher Weise ist der Druck am Boden eines Objekts in eine Flüssigkeit größer als am oberen Rand des Objekts. Die Druckdifferenz führt zu einer Aufwärtskraft des Objekts. Die Größe der Kraft ist proportional zur Druckdifferenz und (wie erklärt von Archimedes Prinzip) entspricht dem Gewicht der Flüssigkeit, die sonst das untergetauchte Volumen des Objekts einnehmen würde, d. H. Die versetzt Fluid.

Aus diesem Grund ein Objekt, dessen Durchschnitt Dichte ist größer als die der Flüssigkeit, in der es untergetaucht ist, zu sinken. Wenn das Objekt weniger dicht als die Flüssigkeit ist, kann die Kraft das Objekt am Leben erhalten. Dies kann nur in a auftreten Nicht-stärker Referenzrahmen, was entweder a hat Schwerkraftfeld oder ist Beschleunigung durch eine andere Kraft als die Schwerkraft Definieren einer "Abwärts" -Richtung.[3]

Auftrieb gilt auch für Flüssigkeitsmischungen und ist die häufigste treibende Kraft von Konvektion Strömungen. In diesen Fällen wird die mathematische Modellierung geändert, um es zu bewerben Continua, aber die Prinzipien bleiben gleich. Beispiele für Auftriebsströme sind die spontane Trennung von Luft und Wasser oder Öl und Wasser.

Das Auftriebszentrum eines Objekts ist der Schwerpunkt des verdrängten Flüssigkeitsvolumens.

Archimedes Prinzip

Eine metallische Münze (eine alte Britin Pfundmünze) schwimmt herein Merkur aufgrund der Auftriebskraft darauf und scheint aufgrund der aufgrund der höher zu schweben Oberflächenspannung des Quecksilbers.
Das Ball -Experiment des Galiles, das je nach Umgebungsmedium den unterschiedlichen Auftrieb desselben Objekts zeigt. Der Ball hat einen gewissen Auftrieb in Wasser, aber einmal Ethanol Es wird hinzugefügt (was weniger dicht als Wasser ist), es reduziert die Dichte des Mediums und lässt den Ball weiter nach unten sinken (verringert seinen Auftrieb).

Archimedes 'Prinzip ist nach benannt Archimedes von Syrakus, der dieses Gesetz 212 v. Chr. Entdeckte.[4] Für Objekte, schwebend und versunken sowie in Gasen sowie Flüssigkeiten (d. H. a Fluid), Archimedes 'Prinzip kann somit in Bezug auf Kräfte angegeben werden:

Jedes Objekt, ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht, wird durch eine Kraft, die dem Gewicht der vom Objekt verschobenen Flüssigkeit entspricht

- Mit den Erklärungen, dass für ein versunkenes Objekt das Volumen der verdrängten Flüssigkeit das Volumen des Objekts ist, und für ein schwimmendes Objekt auf einer Flüssigkeit ist das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit das Gewicht des Objekts.[5]

Stärker: Auftriebende Kraft = Gewicht der verdrängten Flüssigkeit.

Das Prinzip von Archimedes berücksichtigt das nicht Oberflächenspannung (Kapillarität) auf den Körper wirken,[6] Diese zusätzliche Kraft verändert jedoch nur die Menge an verdrängten Flüssigkeiten und die räumliche Verteilung der Verschiebungso das Prinzip, dass Auftrieb = Gewicht der verdrängten Flüssigkeit Bleibt gültig.

Das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit ist direkt proportional zum Volumen der verdrängten Flüssigkeit (wenn die umgebende Flüssigkeit von gleichmäßiger Dichte ist). In einfachen Worten besagt das Prinzip, dass die Auftriebskraft auf ein Objekt gleich dem Gewicht der vom Objekt verdrängten Flüssigkeit oder der Dichte der Flüssigkeit multipliziert mit dem untergetauchten Volumen die Gravitationsbeschleunigung m multipliziert wird. Unter vollständig untergetauchten Objekten mit gleichen Massen haben Objekte mit größerem Volumen einen größeren Auftrieb. Dies wird auch als Up -Bust bezeichnet.

Angenommen, das Gewicht eines Gesteins wird als 10 gemessen Newtons Bei einer Zeichenfolge in a suspendiert Vakuum mit der Schwerkraft, die darauf einwirkt. Nehmen wir an, wenn das Gestein in Wasser gesenkt wird, verdrängt er Wasser von Gewicht 3 Newtons. Die Kraft, die sie dann auf die Schnur ausübt, von der es hängt, wären 10 Newtons abzüglich der 3 Newtons der Auftriebskraft: 10 - 3 = 7 Newtons. Auftrieb reduziert das scheinbare Gewicht von Gegenständen, die vollständig am Meeresboden gesunken sind. Es ist im Allgemeinen einfacher, ein Objekt durch das Wasser zu heben, als es aus dem Wasser herauszuziehen.

Unter der Annahme, dass Archimedes 'Prinzip wie folgt neu formuliert wird,

dann in den Quotienten von Gewichten eingeführt, der durch das gegenseitige Volumen erweitert wurde

ergibt die folgende Formel. Die Dichte des eingetauchten Objekts relativ zur Dichte der Flüssigkeit kann leicht berechnet werden, ohne Volumina zu messen.

(Diese Formel wird zum Beispiel verwendet, um das Messprinzip von a zu beschreiben Dasymeter und von hydrostatisches Wiegen.))

Beispiel: Wenn Sie Holz in Wasser fallen lassen, hält der Auftrieb es am Leben.

Beispiel: Ein Heliumballon in einem sich bewegenden Auto. Während einer Zeit mit zunehmender Geschwindigkeit bewegt sich die Luftmasse im Auto in die Richtung gegenüber der Beschleunigung des Autos (d. H. Nach hinten). Der Ballon wird auch auf diese Weise gezogen. Da der Ballon jedoch relativ zur Luft schwimmend ist, wird er "aus dem Weg" gedrückt und driftet tatsächlich in die gleiche Richtung wie die Beschleunigung des Autos (d. H. Vorwärts). Wenn sich das Auto verlangsamt, beginnt der gleiche Ballon nach hinten zu driften. Aus dem gleichen Grund driftet der Ballon, wenn das Auto eine Kurve umgeht, in Richtung der Innenseite der Kurve.

Kräfte und Gleichgewicht

Die Gleichung zur Berechnung des Drucks innerhalb eines Fluids im Gleichgewicht ist:

wo f ist die Kraftdichte, die von einem äußeren Feld auf der Flüssigkeit ausgeübt wird, und σ ist der Cauchy Stress Tensor. In diesem Fall ist der Stress -Tensor proportional zum Identitätstensor:

Hier δij ist der Kronecker Delta. Mit dieser Weise wird die obige Gleichung:

Unter der Annahme, dass das Feld der äußeren Kraft konservativ ist, kann es als negativer Gradient einer skalar geschätzten Funktion geschrieben werden:

Dann:

Daher entspricht die Form der offenen Oberfläche einer Flüssigkeit der Ausrüstungsebene des angelegten äußeren konservativen Kraftfeldes. Lasst den z-Axisspitze nach unten. In diesem Fall ist das Feld Schwerkraft, also φ = -ρfgz wo g ist die Gravitationsbeschleunigung, ρf ist die Massendichte der Flüssigkeit. Den Druck als Null an der Oberfläche nehmen, wo z ist Null, die Konstante ist Null, so ist der Druck innerhalb der Flüssigkeit, wenn sie der Schwerkraft ausgesetzt ist

Der Druck steigt also mit Tiefe unter der Oberfläche einer Flüssigkeit, als z bezeichnet den Abstand von der Oberfläche der Flüssigkeit in sie. Jedes Objekt mit einer vertikalen Tiefe ungleich Null hat auf seinem oberen und unteren Boden unterschiedliche Drücke, wobei der Druck auf den Boden größer ist. Dieser Druckunterschied verursacht die Auftriebskraft nach oben.

Die auf einen Körper ausgeübte Auftriebskraft kann nun leicht berechnet werden, da der Innendruck der Flüssigkeit bekannt ist. Die auf den Körper ausgeübte Kraft kann berechnet werden, indem der Spannungs -Tensor über der Oberfläche des Körpers integriert wird, der mit der Flüssigkeit in Kontakt steht:

Das Oberflächenintegral kann in a verwandelt werden Volumenintegral mit Hilfe der Gauß -Theorem:

wo V ist das Maß für das Volumen in Kontakt mit der Flüssigkeit, dh das Volumen des untergetauchten Teils des Körpers, da die Flüssigkeit keine Kraft auf den Teil des Körpers ausübt, der sich außerhalb davon befindet.

Die Größe der Auftriebskraft kann ein bisschen mehr aus dem folgenden Argument geschätzt werden. Betrachten Sie jedes Objekt der willkürlichen Form und des Volumens V umgeben von einer Flüssigkeit. Das Macht Die Flüssigkeit übt ein Objekt innerhalb der Flüssigkeit aus dem Gewicht der Flüssigkeit mit einem Volumen, das dem des Objekts entspricht. Diese Kraft wird in eine Richtung entgegengesetzt, die der Gravitationskraft entgegengesetzt ist, dh von Größe:

wo ρf ist der Dichte der Flüssigkeit, Vdisp ist das Volumen des verdrängten Flüssigkeitskörpers und g ist der Schwerkraftbeschleunigung am fraglichen Ort.

Wenn dieses Flüssigkeitsvolumen durch einen festen Körper mit genau derselben Form ersetzt wird, muss die Kraft, die die Flüssigkeit auf sie ausübt, genau gleich sein wie oben. Mit anderen Worten, die "Auftriebskraft" eines untergetauchten Körpers ist in die entgegengesetzte Richtung zur Schwerkraft gerichtet und ist gleich groß wie

Obwohl die obige Ableitung des Archimedes-Prinzips korrekt ist, bringt ein kürzlich des brasilianischer Physiker Fabio M. S. Lima ein allgemeinerer Ansatz für die Bewertung der auf einem Körper mit beliebigen Form ausgeübten schwimmenden Kraft mit beliebiger Form einen allgemeineren Ansatz.[7] Interessanterweise führt diese Methode zu der Vorhersage, dass die auf einem rechteckige Block ausgeübte Auftriebskraft den Boden eines Behälters nach unten berührt! In der Tat wurde diese nach unten lebhafte Kraft experimentell bestätigt.[8]

Das Nettokraft Auf dem Objekt muss Null sein, wenn es sich um eine Situation von Flüssigkeitsstatikern handelt, so dass das Archimedes -Prinzip anwendbar ist und somit die Summe der Auftriebskraft und des Objekts ist

Wenn der Auftrieb eines (ungelehrten und unaufhörten) Objekts sein Gewicht überschreitet, steigt er tendenziell an. Ein Objekt, dessen Gewicht seinen Auftrieb übersteigt, tendiert dazu, zu sinken. Berechnung der Aufwärtskraft auf ein untergetauchtes Objekt während seines beschleunigen Die Periode kann nicht allein durch das Archimedes -Prinzip erfolgen; Es ist notwendig, die Dynamik eines Objekts mit Auftrieb zu berücksichtigen. Sobald es vollständig auf den Boden der Flüssigkeit sinkt oder an die Oberfläche steigt und sich absetzt, kann das Archimedes -Prinzip allein angewendet werden. Für ein schwimmendes Objekt verdrängt nur das untergetauchte Volumen Wasser. Für ein versunkenes Objekt verdrängt das gesamte Volumen Wasser und es wird eine zusätzliche Reaktionskraft aus dem festen Boden geben.

Damit Archimedes Prinzip allein verwendet werden kann, muss das fragliche Objekt im Gleichgewicht liegen (die Summe der Kräfte auf dem Objekt muss also Null sein);

und deshalb

zeigt, dass die Tiefe, auf die ein schwimmendes Objekt sinkt, und das Volumen der Flüssigkeit, die es verdrängen wird, unabhängig von der Schwerkraftfeld Unabhängig vom geografischen Standort.

(Hinweis: Wenn die fragliche Flüssigkeit ist Meerwasser, es wird nicht dasselbe haben Dichte (ρ) an jedem Ort, da die Dichte von der Temperatur abhängt und Salzgehalt. Aus diesem Grund kann ein Schiff a anzeigen Plimsoll -Linie.))

Es kann der Fall sein, dass andere Kräfte als nur Auftrieb und Schwerkraft ins Spiel kommen. Dies ist der Fall, wenn das Objekt zurückgehalten wird oder wenn das Objekt auf den festen Boden sinkt. Ein Objekt, das tendenziell schwimmt, erfordert a Spannung Zurückhaltungstruppe t Um vollständig untergetaucht zu bleiben. Ein Objekt, das tendenziell sinken wird, wird irgendwann eine haben normale Kraft der Einschränkung n, die vom festen Boden auf sie ausgeübt wird. Die Einschränkungskraft kann eine Spannung in einer Federskala sein, die ihr Gewicht in der Flüssigkeit misst, und ist, wie offensichtlich Gewicht definiert ist.

Wenn das Objekt sonst schweben würde, ist die Spannung, um es vollständig einzudämmen,:

Wenn sich ein sinkendes Objekt auf dem festen Boden einsetzt, erfährt es a normale Kraft von:

Eine weitere mögliche Formel zur Berechnung des Auftriebs eines Objekts besteht darin, das scheinbare Gewicht dieses bestimmten Objekts in der Luft (in Newtons berechnet) und das scheinbare Gewicht dieses Objekts im Wasser (in Newtons) zu finden. Um die Kraft des Auftriebs zu finden, das in der Luft auf das Objekt wirkt, gilt diese Formel mit diesen bestimmten Informationen:

Auftriebskraft = Gewicht des Objekts im leeren Raum - Gewicht des in Flüssigkeit getauchten Objekts

Das Endergebnis würde in Newtons gemessen.

Die Dichte der Luft ist im Vergleich zu den meisten Feststoffen und Flüssigkeiten sehr gering. Aus diesem Grund ist das Gewicht eines Objekts in Luft ungefähr das gleiche wie sein wahres Gewicht in einem Vakuum. Der Auftrieb der Luft wird für die meisten Objekte während einer Luftmessung vernachlässigt, da der Fehler normalerweise unbedeutend ist (typischerweise weniger als 0,1%, mit Ausnahme von Objekten mit sehr niedriger durchschnittlicher Dichte wie Ballon oder Lichtschaum).

Vereinfachtes Modell

Druckverteilung auf einem eingetauchten Würfel
Kräfte auf einem eingetauchten Würfel
Annäherung eines willkürlichen Volumens als Gruppe von Würfeln

Eine vereinfachte Erklärung für die Integration des Drucks über den Kontaktbereich kann wie folgt angegeben werden:

Betrachten Sie einen Würfel, der in eine Flüssigkeit mit der oberen Oberfläche horizontal eingetaucht ist.

Die Seiten sind in der Fläche identisch und haben die gleiche Tiefenverteilung, daher haben sie auch die gleiche Druckverteilung und folglich die gleiche Gesamtkraft, die sich aus hydrostatischen Druck resultiert, senkrecht zur Ebene der Oberfläche jeder Seite.

Es gibt zwei Paare von gegnerischen Seiten, daher die resultierenden horizontalen Kräfte in beiden orthogonalen Richtungen, und die resultierende Kraft ist Null.

Die Aufwärtskraft des Würfels ist der Druck auf der unteren Oberfläche, das über seinen Bereich integriert ist. Die Oberfläche ist in konstanter Tiefe, so dass der Druck konstant ist. Daher ist das Integral des Drucks über die Fläche der horizontalen Bodenoberfläche des Würfels der hydrostatische Druck in der Tiefe multipliziert mit der Fläche der Bodenfläche.

In ähnlicher Weise ist die Abwärtskraft des Würfels der Druck auf der Oberfläche, das über seinen Bereich integriert ist. Die Oberfläche ist in konstanter Tiefe, so dass der Druck konstant ist. Daher ist das Integral des Drucks über die Fläche der horizontalen Oberfläche des Würfels der hydrostatische Druck in der Tiefe multipliziert mit der Fläche der Oberfläche.

Da es sich um einen Würfel handelt, sind die oberen und unteren Oberflächen in Form und Fläche identisch, und die Druckdifferenz zwischen oberer und Boden des Würfels ist direkt proportional zur Tiefendifferenz, und die resultierende Kraftdifferenz ist genau gleich dem Gewicht von Die Flüssigkeit, die das Volumen des Würfels in seiner Abwesenheit besetzen würde.

Dies bedeutet, dass die resultierende Aufwärtskraft des Würfels gleich dem Gewicht der Flüssigkeit ist, das in das Volumen des Würfels passt, und die Abwärtskraft auf den Würfel ist sein Gewicht in Abwesenheit von äußeren Kräften.

Diese Analogie gilt für Variationen der Größe des Würfels.

Wenn zwei Würfel mit einem Gesicht in Kontakt stehen, sind die Drücke und die resultierenden Kräfte an den Seiten oder Teilen davon ausgeglichen und können nicht berücksichtigt werden, da die Kontaktflächen in Form, Größe und Druckverteilung gleich sind. Daher ist der Auftrieb von zwei Kontaktwürfeln die Summe der Kreisläufe jedes Würfels. Diese Analogie kann auf eine willkürliche Anzahl von Würfeln ausgedehnt werden.

Ein Objekt einer beliebigen Form kann als Gruppe von Würfeln in Kontakt miteinander angenähert werden, und wenn die Größe des Würfels verringert wird, nimmt die Genauigkeit der Näherung zu. Der begrenzende Fall für unendlich kleine Würfel ist die genaue Äquivalenz.

Abgewinkelte Oberflächen nehmen die Analogie nicht auf, da die resultierende Kraft in orthogonale Komponenten aufgeteilt und jeweils auf die gleiche Weise behandelt werden kann.

Statische Stabilität

Illustration der Stabilität von bodenhaarigen (linken) und oberen (rechten) Schiffen in Bezug auf die Positionen ihrer Auftriebszentren (CB) und Schwerkraft (CG)

Ein schwimmendes Objekt ist stabil, wenn es sich nach einer kleinen Verschiebung in eine Gleichgewichtsposition wiederherstellt. Beispielsweise haben schwimmende Objekte im Allgemeinen vertikale Stabilität, als ob das Objekt geringfügig nach unten gedrückt wird. Dies führt zu einer größeren Auftriebskraft, die das Objekt, die durch die Gewichtskraft nicht ausgeglichen ist, wieder nach oben drückt.

Rotationsstabilität ist für schwimmende Gefäße von großer Bedeutung. Bei einer kleinen Winkelverschiebung kann das Gefäß in seine ursprüngliche Position zurückkehren (stabil), sich von seiner ursprünglichen Position (instabil) wegziehen oder dort bleiben, wo es ist (neutral).

Die Rotationsstabilität hängt von den relativen Wirkungslinien von Kräften auf ein Objekt ab. Die Auftriebskraft nach oben auf ein Objekt wirkt durch das Zentrum des Auftriebs und ist die Schwerpunkt des verdrängten Flüssigkeitsvolumens. Die Gewichtskraft des Objekts wirkt durch seine Schwerpunkt. Ein schwimmendes Objekt ist stabil, wenn sich der Schwerpunkt unter dem Auftriebszentrum befindet Moment'.

Die Stabilität eines schwimmenden Objekts an der Oberfläche ist komplexer und kann auch dann stabil bleiben, wenn sich der Schwerpunkt über dem Auftriebszentrum befindet, vorausgesetzt, dass sich der Zentrum der Auftrieb weiter zur gleichen Seite bewegt, wenn sie von der Gleichgewichtsposition gestört wird Dass sich der Schwerpunkt bewegt und so einen positiven richtigen Moment bietet. In diesem Fall soll das schwimmende Objekt ein positives haben metazentrische Höhe. Diese Situation ist in der Regel für eine Reihe von Fersenwinkeln gültig, über die sich das Zentrum des Auftriebs nicht ausreicht, um einen positiven richtigen Moment zu bieten, und das Objekt wird instabil. Es ist möglich, während einer Heeling -Störung mehr als einmal von positiv zu negativ zu wechseln oder umgekehrt, und viele Formen sind in mehr als einer Position stabil.

Flüssigkeiten und Objekte

Das Dichte der Atmosphäre hängt von der Höhe ab. Als an Luftschiff In der Atmosphäre steigt der Auftrieb ab, wenn die Dichte der umgebenden Luft abnimmt. Dagegen als a U -Boot Wasser aus seinen Auftriebspanzern ausstrahlt, es steigt, weil sein Volumen konstant ist (das Wasservolumen, das es verdrängt, wenn es vollständig untergetaucht ist), während seine Masse verringert wird.

Komprimierbare Objekte

Wenn ein schwimmendes Objekt steigt oder fällt, ändert sich die Kräfte außerhalb des IT und, da alle Objekte bis zu einem gewissen Grad komprimierbar sind, ebenso wie das Volumen des Objekts. Der Auftrieb hängt vom Volumen ab, und daher verringert der Auftrieb eines Objekts, wenn er komprimiert ist und zunimmt, wenn es sich ausdehnt.

Wenn ein Objekt im Gleichgewicht a hat Kompressibilität Das Gleichgewicht des Objekts ist weniger als das der umgebenden Flüssigkeit und bleibt in Ruhe. Wenn jedoch seine Kompressibilität größer ist, ist sein Gleichgewicht dann instabilund es steigt und erweitert die geringste Aufwärtsstörung oder fällt und komprimiert die geringste Abwärtsstörung.

U -Boote

U -Boote Erhöhen Sie und tauchen Sie durch, indem Sie groß füllen Ballast Panzer mit Meerwasser. Zum Tauchen werden die Tanks geöffnet, damit die Luft die Oberseite der Tanks ausschöpfen, während das Wasser vom Boden fließt. Sobald das Gewicht ausgeglichen wurde, so dass die Gesamtdichte des U -Bootes gleich dem Wasser um ihn herum ist, hat es neutraler Auftrieb und bleibt in dieser Tiefe. Die meisten militärischen U -Boote arbeiten mit etwas negativem Auftrieb und halten die Tiefe bei, indem sie den "Auftrieb" der Stabilisatoren mit Vorwärtsbewegung verwenden.

Luftballons

Die Höhe, zu der a Ballon Aufstieg ist tendenziell stabil. Wenn ein Ballon steigt, neigt er dazu, das Volumen mit Reduzierung des atmosphärischen Drucks zu erhöhen, aber der Ballon selbst erweitert sich nicht so stark wie die Luft, auf der er reitet. Die durchschnittliche Dichte des Ballons nimmt weniger ab als die der umgebenden Luft. Das Gewicht der vertriebenen Luft wird reduziert. Ein steigender Ballon hört auf zu steigen, wenn er und die vertriebene Luft gleich an Gewicht ist. In ähnlicher Weise neigt ein sinkender Ballon dazu, zu sinken.

Taucher

Unterwassertaucher sind ein häufiges Beispiel für das Problem des instabilen Auftriebs aufgrund der Kompressibilität. Der Taucher trägt typischerweise einen Expositionsanzug, der auf gasgefüllten Räumen zur Isolierung beruht und auch a tragen kann Auftriebskompensator, das ist eine variable Auftriebsbeutel, die aufgeblasen wird, um den Auftrieb zu erhöhen, und zur Verringerung des Auftriebs entleert. Der gewünschte Zustand ist normalerweise neutraler Auftrieb, wenn der Taucher im Mittelwasser schwimmt, und dieser Zustand ist instabil, so variiert.

Dichte

Dichtespalte von Flüssigkeiten und Feststoffen: Baby-Öl, Alkohol reiben (mit rot Lebensmittelfarbe), Pflanzenöl, Wachs, Wasser (mit blauer Lebensmittelfarbe) und Aluminium

Wenn das Gewicht eines Objekts bei vollständigem Eintauchen geringer ist als das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit, hat das Objekt eine durchschnittliche Dichte, die weniger als die Flüssigkeit ist und wenn sie vollständig untergetaucht ist, hat eine Auftriebskraft, die größer als sein eigenes Gewicht ist.[9] Wenn die Flüssigkeit eine Oberfläche wie Wasser in einem See oder im Meer hat, schwebt das Objekt auf einem Niveau, in dem es das gleiche Gewicht an Flüssigkeit wie das Gewicht des Objekts verdrängt. Wenn das Objekt in die Flüssigkeit eingetaucht ist, wie z. B. ein untergetauchtes U -Boot oder Luft in einem Ballon, steigt es tendenziell an. Wenn das Objekt genau die gleiche Dichte wie die Flüssigkeit hat, entspricht sein Auftrieb seines Gewichts. Es bleibt in der Flüssigkeit untergetaucht, aber es wird weder sinken noch schwimmen, obwohl eine Störung in beide Richtungen dazu führt, dass es von seiner Position abnimmt. Ein Objekt mit einer höheren durchschnittlichen Dichte als die Flüssigkeit wird niemals mehr Auftrieb als Gewicht haben und sinken. Ein Schiff schwimmt, obwohl es aus Stahl besteht (was viel dichter als Wasser ist), da es ein Luftvolumen (was viel weniger dicht ist als Wasser) und die resultierende Form eine durchschnittliche Dichte weniger als die von hat das Wasser.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Wells, John C. (2008), Longman Aussprachewörterbuch (3. Aufl.), Longman, ISBN 9781405881180
  2. ^ Roach, Peter (2011), Cambridge English Aussprecher Wörterbuch (18. Aufl.), Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 9780521152532
  3. ^ Hinweis: In Abwesenheit einer Oberflächenspannung ist die Masse der verdrängten Flüssigkeit gleich dem untergetauchten Volumen multipliziert mit der Flüssigkeitsdichte. Eine hohe abstoßende Oberflächenspannung führt dazu, dass der Körper höher schwimmt als erwartet, obwohl das gleiche Gesamtvolumen verdrängt wird, jedoch in größerem Abstand vom Objekt. Wenn Zweifel an der Bedeutung von "Volumen der verdrängten Flüssigkeit" bestehen, sollte dies als Überlauf eines vollständigen Behälters interpretiert werden, wenn das Objekt darin schwebt, oder als Volumen des Objekts unterhalb der durchschnittlichen Ebene der Flüssigkeit.
  4. ^ Acott, Chris (1999). "Das Tauchen" Gesetze ": Ein kurzer Lebenslauf ihres Lebens". Journal der South Pacific Underwater Medicine Society Society. 29 (1). ISSN 0813-1988. OCLC 16986801. Archiviert von das Original am 2. April 2011. Abgerufen 13. Juni 2009..
  5. ^ Pickover, Clifford A. (2008). Archimedes nach Hawking. Oxford University Press uns. p.41. ISBN 9780195336115.
  6. ^ "Floater -Clustering in einer stehenden Welle: Kapillaritätseffekte veranlassen hydrophile oder hydrophobe Partikel, sich an bestimmten Stellen einer Welle zu versammeln" (PDF). 23. Juni 2005. Archiviert (PDF) Aus dem Original am 21. Juli 2011.
  7. ^ Lima, Fábio M. S. (22. Januar 2012). "Verwenden von Oberflächenintegralen zur Überprüfung des Archimedes -Auftriebsgesetzes". Europäisches Journal of Physics. 33 (1): 101–113. Arxiv:1110.5264. doi:10.1088/0143-0807/33/1/009. S2CID 54556860. Abgerufen 8. April 2021.
  8. ^ Lima, Fábio M. S. (11. Mai 2014). "Ein nach unten schwimmender Kraftexperiment". Revista Brasileira de ANSINO DE FISIACA. 36 (2): 2309. doi:10.1590/S1806-11172014000200009.
  9. ^ Pickover, Clifford A. (2008). Archimedes nach Hawking. Oxford University Press uns. p.42. ISBN 9780195336115.

Externe Links