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Auftriebskraft Schwimmen, Sinken, Steigen
Dichte Spezifische Msse
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Grundgesetze der Mechanik - Formeln - Fakten
Auftriebskraft

Mechanik der Flüssigkeiten: Schwimmen - Sinken - Steigen

Warum schwimmt ein Körper?

Auf die Oberfläche eines eingetauchten Körpers wirken entsprechend der Tiefe unterschiedliche hydrostatische Druckkräfte. Die seitlich auf ihn wirkenden Kräfte heben sich gegenseitig in ihrer Wirkung auf. Die zur Wasseroberfläche wirkenden Druckkräfte überwiegen die zum Erdmittelpunkt zielenden Kräfte. Dadurch entsteht ein zur Wasseroberfläche gerichteter Kräfteüberschuss, die Auftriebskraft. Diese Auftriebskraft wird von den Körperabmessungen (also seinem Volumen), nicht aber vom Material des Körpers bestimmt.

Wird ein schwimmfähiger Körper unter die Wasseroberfläche gedrückt, so überwiegt die auf ihn wirkende Auftriebskraft sein eigenes Körpergewicht. Wird der Körper nicht mehr festgehalten, so bewegt er sich in Richtung der Auftriebskraft der Wasseroberfläche entgegen. Beim Auftauchen verändert sich die Auftriebskraft erst, wenn der Körper die Wasseroberfläche durchstösst. Die Auftriebskraft vermindert sich beim weiteren Auftauchen solange, bis sie die Grösse der Gewichtskraft erreicht hat. Nun herrscht Kräftegleichgewicht. Der Körper befindet sich in Ruhe.

Auftriebkraft FA

Schweredruck ps
Die Kraft F auf die Fläche A am Boden
ist gegeben durch das Gewicht der
Flüssigkeitssäule mit der Querschnittsfläche A und der Höhe h

Auftriebskraft im Wasser: Schwimmen - Sinken - Steigen

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Dichte = spezifische Masse
Dichte
Wichte = spezifisches Gewicht
Wichte

Schifffahrt berücksichtigt Salzgehalt des Meerwassers

Schiffe, welche in Gewässern mit einem höheren Salzgehalt unterwegs sind, erfahren eine höhere Auftriebskraft und können daher mit mehr und schwerer Fracht beladen werden als solche Schiffe, welche auf Meeren mit tieferem Salzgehalt verkehren. Schiffe, deren Reiseroute von salzreicheren in salzärmere Gewässer führt oder umgekehrt, müssen das Ladegewicht der zu transportierenden Gütern den Verhältnissen in den salzärmeren Gewässern anpassen und die geringeren Auftriebskräfte in diesen Meeresgebieten berücksichtigen.

Einen tieferen Salzgehalt weisen die arktischen und antarktischen Gewässer auf, welche von den abschmelzenden polaren Gletschern fortlaufend mit Süsswasser versorgt werden. Meerhäfen, welche an den Unterläufen von Flüssen liegen wie u.a. Hamburg, können von den Frachtschiffen nur über Brack- und Süsswasserzonen mit tieferem Salzgehalt erreicht werden.

Meerwasser

Wasser hat bei 4°C seine grösste Dichte. Beim Gefrieren dehnt sich Wasser um ca. 1/11 seines Volumens aus. Die Dichte von Eis hängt davon ab, wie viele Luftblasen beim Gefrieren im Eiskörper eingeschlossen wurden.

Meerwasser enthält Mineralsalze wie u.a Kochsalz, Magnesiumchlorid, Calziumsulfat. Der Salzgehalt des Meerwasser, seine Salinität, wird in Promillen angegeben.

Eine Saliniät von 10‰ entsprecht 10 Gramm Salz auf 1 Liter Wasser oder 10 g/l = 10 g/1'000 cm3 = 0,010 g/cm3 .

Der mittlere Salzgehalt der Ozean berät etwa 35‰. Meere mit grossem Süsswasserzufluss wie der Arktische Ozean oder die Ostsee haben eine kleinere Salinität. So nimmt der Salzgehalt der Ostsee von Westen (ca. 30‰) nach Osten (ca. 2‰) ab. In Rand- oder Binnenmeeren in warmen Regionen mit wenig Süsswasserzufluss ist die Verdunstung und damit die Salinität hoch. Das Rote Meer hat einen Salzgehalt von über 40‰.

Meerwasser, welches Salz enthält, gefriert bei einer Temperatur unter 0°C. Beim Gefrieren scheidet das Wasser das Salz aus. Meereis enthält kein Salz mehr. Das ausgeschiedene Salz lagert sich unter der Meereisschicht an und verhindert sich einen weiteren Eiszuwachs durch Anfrieren.

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