Ö PrinzipimArchimedes behauptet, dass die Stärke von Auftrieb wirkt senkrecht und nach oben auf ganz oder teilweise eingetauchte Körper FlüssigkeitenAußerdem hat diese Kraft nach diesem Prinzip den gleichen Wert wie das Gewicht des Fluids, das durch das Einführen des Körpers verdrängt wird.
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Geschichte des Archimedes-Prinzips
Archimedes von Syrakus war einer der größten Mathematiker und Erfinder aller Zeiten, seine berühmteste Entdeckung war jedoch der StärkeimAuftrieb. Der Legende nach entdeckte Archimedes beim Baden in seiner Badewanne das Prinzip des Auftriebs.
Bei dieser Gelegenheit erkannte er, dass die VolumenimWasserausfließend aus deiner Badewanne war gleich dem eingetauchten Volumen seines eigenen Körpers. Der Geschichte nach soll Archimedes von seiner Entdeckung so aufgeregt gewesen sein, dass er aus seiner Badewanne sprang und schreiend nackt durch die Straßen lief „Heureka,undUreka!" (griechischer Ausdruck, dass der Weise etwas gefunden hat).
Eine andere Erzählung berichtet, dass Archimedes von der König Hieron II die Zusammensetzung einer von ihm in Auftrag gegebenen Krone zu untersuchen. Der König hatte bestellt, dass seine Krone aus massivem Gold bestehen sollte, aber als er sie erhielt, vermutete er, dass andere Metalle in seiner Schmiede verwendet worden sein könnten. Um seine Zweifel auszuräumen, bat er Archimedes, herauszufinden, ob seine Krone aus reinem Gold sei oder nicht.
Archimedes tauchte nacheinander die Krone und zwei massive Gegenstände aus reinem Gold und Silber in ein mit Wasser gefülltes Gefäß. Gewichte sie waren genau die gleichen wie die Krone. Dadurch wurde ihm klar, dass die Krone verschüttete weniger Flüssigkeit als das Gold, aber Mehr flüssig als Silber, was darauf hindeutet Ist es da drüben Nein es war rein aus Gold zusammengesetzt.
Auftrieb und das Archimedes-Prinzip
Gemäß Archimedes Prinzip:
"Jeder Gegenstand, der ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit oder Flüssigkeit eingetaucht ist, wird von einer Kraft angetrieben, die dem Gewicht der durch den Gegenstand verdrängten Flüssigkeit entspricht."
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Wie wir gesehen haben, wird die durch das archimedische Prinzip beschriebene Kraft heute als Auftriebskraft bezeichnet. Diese Kraft ist im Modul gleich dem Gewicht der Flüssigkeit, die verdrängt wird, wenn wir einen Körper hineinschieben. Es ist diese Kraft, die den Schiffe sinken nicht oder sogar, dass wir in der Lage sind auf dem Wasser schwimmen.
Schubformel
Wir wissen, dass der Auftrieb gleich dem Gewicht der Flüssigkeit ist, die durch die Anwesenheit eines eingetauchten Objekts verdrängt wird. Das heißt, wenn wir uns erinnern an die Beziehung zwischen den Pasta der Flüssigkeit, dein Dichte und sein Volumen, können wir die Auftriebskraft in Bezug auf diese schreiben Größen, was die Berechnung dieser Kraft erleichtert. Die Formel zur Berechnung der Auftriebskraft ist in der folgenden Abbildung dargestellt, sehen Sie sich das an:
UND – Schub (N)
d – Flüssigkeitsdichte (kg/m³)
G – Erdbeschleunigung (m/s²)
V – verdrängtes Flüssigkeitsvolumen (m³)
Bei der vorherigen Formel ist zu beachten, dass das verdrängte Flüssigkeitsvolumen dem eingetauchten Volumen des Objekts entspricht. Denken Sie außerdem daran, dass sich die in der Formel verwendete Dichte auf die DichtevonFlüssigkeit und nicht die des eingetauchten Objekts.
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Übungen zum Prinzip des Archimedes
Frage 1) (Gegner) Bei Bauarbeiten an einem Club musste eine Gruppe von Arbeitern eine massive Eisenskulptur entfernen, die auf dem Boden eines leeren Schwimmbeckens platziert war. Fünf Arbeiter banden Seile an die Skulptur und versuchten sie hochzuziehen, ohne Erfolg. Wenn der Pool mit Wasser gefüllt ist, können die Arbeiter die Skulptur leichter entfernen, da:
a) Skulptur wird schweben. Auf diese Weise müssen sich Männer nicht anstrengen, um die Skulptur von der Unterseite zu entfernen.
b) Die Skulptur wird leichter, so dass die Kraft zum Anheben der Skulptur geringer ist.
c) Wasser übt eine Kraft auf die Skulptur aus, die proportional zu ihrer Masse und nach oben gerichtet ist. Diese Kraft wird zu der Kraft addiert, die die Arbeiter aufbringen, um die Wirkung der Gewichtskraft der Skulptur aufzuheben.
d) Wasser übt eine nach unten gerichtete Kraft auf die Skulptur aus und erhält eine nach oben gerichtete Kraft vom Beckenboden. Diese Kraft hilft dabei, die Wirkung der Gewichtskraft in der Skulptur aufzuheben.
e) Wasser übt eine Kraft auf die Skulptur aus, die proportional zu ihrem Volumen und nach oben gerichtet ist. Diese Kraft erhöht die Arbeit der Arbeiter und kann zu einer Aufwärtskraft führen, die größer ist als das Gewicht der Skulptur.
Vorlage: Buchstabe e
Auflösung:
Die Kraft, die das Beckenwasser auf die Skulptur ausübt, hängt von ihrem Volumen ab. Diese Kraft wiederum wirkt in vertikaler Richtung, zeigt nach oben und entspricht im Modul dem Gewicht des von der Statue verdrängten Wassers, was ihre Entfernung erleichtert, daher ist die richtige Alternative die Buchstabe e.
Frage 2) (UPF) Der Streifen unten zeigt einen Eisberg, dessen Volumen teilweise (9/10 seines Gesamtvolumens) in Meerwasser eingetaucht ist. Wenn man bedenkt, dass die Dichte des Meerwassers 1,0 g/cm³ beträgt, überprüfen Sie die Alternative, die die Dichte des Eises in g/cm³ angibt, aus dem der Eisberg besteht.
a) 0,5
b) 1,3
c) 0,9
d) 0,1
e) 1
Vorlage: Buchstabe C
Auflösung:
Da das Gewicht des Eisbergs gleich dem Gewicht des vom Eisberg selbst verdrängten Wassers ist, müssen wir die folgende Berechnung durchführen:
Frage 3) (UFPR) Ein fester Gegenstand mit einer Masse von 600 g und einem Volumen von 1 Liter wird teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht, so dass 80% seines Volumens untergetaucht sind. Unter Berücksichtigung der Erdbeschleunigung von 10 m/s² markieren Sie die Alternative, die die spezifische Masse der Flüssigkeit angibt.
a) 0,48 g/cm³
b) 0,75 g/cm³
c) 0,8 g/cm³
d) 1,33 g/cm³
e) 1,4 g/cm³
Feedback: Buchstabe b
Auflösung:
Zuerst müssen wir uns daran erinnern, dass, wenn der Körper schwimmt, sein Gewicht der Auftriebskraft entspricht, also:
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
