Würde ein Objekt auf dem Meeresboden noch Auftrieb erfahren? [geschlossen]


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Ich verstehe also, dass Auftrieb stattfindet, weil die Flüssigkeit unter einem Objekt einen größeren Druck ausübt als oben, wie in diesem Bild enter image description here

Meine Frage ist also, was passiert, wenn der Gegenstand auf den Boden des Behälters gedrückt wird, so dass sich keine Flüssigkeit darunter befindet. Die Logik ist, wenn keine Flüssigkeit darunter ist, gibt es nichts, um es nach oben zu drücken. Würde dieses Objekt noch Auftrieb erfahren? Wenn ja warum

edit: interessant zu sehen, dass einige antworten nicht miteinander übereinstimmen. Eines ist zu beachten - nach meinem Lehrbuch ist Auftrieb eine Kraft, die aufgrund von hydrostatischem Druck auftritt - es hat nichts mit der Dichte der Objekte zu tun. Diejenigen, die dann sagen können, werden Auftrieb erfahren, weil er weniger dicht ist. Ich denke, das ist kein Auftrieb.


Das ist eine sehr gute Frage! Bei meiner Antwort ging ich davon aus, dass die Bohnen im Wasser schwimmen würden (Auftrieb erleben). Und Sie fragen nach dem Randfall, dass der Behälter zuerst auf den Boden gedrückt wird.
rul30

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Ja, das ist es, worüber ich rede
M. Wother


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Ich stimme dafür, diese Frage als nicht thematisch zu schließen, da es sich anscheinend um einen theoretischen Randfall physikalischer Gesetze handelt und der Austausch von Physikstapeln (sofern es sich um ein Duplikat handelt) angemessener ist. Die gestellte Frage scheint sich nicht auf reale Anwendungen oder technische Aspekte der Frage zu konzentrieren.
JMac

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Kommentare sind nicht für eine längere Diskussion gedacht. Dieses Gespräch war zog in den Chat .
Air

Antworten:


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Ja, Ihre Dose wird immer noch Auftrieb haben, wenn sie untergetaucht ist.

Unabhängig von der Eintauchtiefe verliert jedes Objekt an Gewicht, das dem Gewicht des verdrängten Wassers entspricht, auch wenn es am Boden gehalten wird. Sie verwechseln den hydrostatischen Druck mit Auftrieb.

Der hydrostatische Druck steigt mit der Tiefe bis zu einem Punkt an, an dem er die Dose möglicherweise sogar einquetscht. Der Auftrieb, den das Wasser auf die Dose ausübt, bleibt jedoch mehr oder weniger gleich, da das Wasser nahezu inkompressibel ist und die Dichte mehr oder weniger gleich ist bei flachem und tiefem Wasser. Daher wird das verdrängte Wasser auf dem Boden das gleiche Gewicht haben und der Auftrieb, den es verursacht, wäre der gleiche.


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Warum die Abstimmungen?
Wossname

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Trauriges Nachdenken über die Qualität der Seite. Auftrieb entsteht sogar, wenn ein Stück Beton im Voraus eingetaucht wird und als Widerlager für eine Brücke fungiert. Sie subtrahieren das Wassergewicht, um die Grundlasten zu berechnen.
kamran

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100% richtig. Die Nettodifferenz zwischen der Gravitationskraft nach unten und dem resultierenden hydrostatischen Druck ist "Auftrieb". Wenn sich das Objekt an der Oberfläche befindet und glücklich wippt, gibt es keinen Auftrieb. Wenn das Objekt über die Oberfläche gezwungen wird, gewinnt die Schwerkraft, wenn es unter die Oberfläche gezwungen wird, gewinnt der Auftrieb, bis beide Kräfte gleich sind. Jede Andeutung, dass das schwimmende Objekt, das am Boden des Teichs haftet, keinen Auftrieb erfährt, ist Unsinn!
Donald Gibson

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Es scheint ein Problem mit dieser Analyse zu geben ignorieren der Punkt der Frage. Ist die hydrostatische Kraft am Boden vorhanden, wenn vorhanden? Nein Wasser darunter? Dies scheint das nicht wirklich anzugehen und sagt nur "Auftrieb ist gleich, weil der Unterschied im hydrostatischen Druck gleich ist"; Sie sprechen jedoch nicht den Randfall an, auf den sich diese Frage konzentriert. der Fall, wenn sie kein Wasser unter sich haben. Sie erklären nicht, wie Sie eine manifestieren könnten hydrostatisch Druck ohne Flüssigkeit in erster Linie.
JMac

Der Auftrieb ist einfach die Masse des Objekts minus der Masse der Flüssigkeit, die durch das Volumen des Objekts verdrängt wird. Wenn dieses Ergebnis positiv ist, sinkt das Objekt, wenn es negativ ist, steigt das Objekt. Dies hat nichts mit hydrostatischem Druck zu tun oder damit, ob das Objekt auf dem Bett liegt. Es ist einfach egal, ob sich am Boden des Objekts ein hydrostatischer Druck befindet.
AsymLabs

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Ja, das wird es - der Raum, den das Objekt einnimmt, ist leichter als die Flüssigkeit um es herum, also möchte es aufsteigen.

Wie einen Ball auf den Boden der Badewanne schieben - bleibt er dort?

Bearbeiten: für diejenigen, die sagen, die Form des Balls macht den Unterschied: Probieren Sie es mit einem Plastikhohlwürfel (mit Luft gefüllt), damit der Würfel flach auf der Oberfläche liegt ...


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es ist nicht so einfach, es geht um eine Dose, bei einer "perfekten" Dose würde es keine Druckkraft nach oben geben. Ihr Beispiel mit einem Ball ist wirklich das, was den Unterschied ausmacht. Denn eine Kugel berührt nur den Boden mit einer kleinen Fläche.
rul30

@ rul30 probier es dann mit einem hohlen plastikwürfel ...
Solar Mike

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Ich spreche von einer theoretisch perfekten Form und einem theoretischen Szenario. Alle Alltagsgegenstände haben ein paar winzige Löcher und Kanäle und Dinge (ich vermute mal)
M. Wother

@ M.Wother nimmst du auch an, dass diese perfekte Form auch die Eigenschaft hat, ihre Dichte so zu verändern, dass sie in dieser Tiefe die gleiche Masse wie die Flüssigkeit hat?
Solar Mike

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Welchen Unterschied macht es? Laut meinem Lehrbuch hat die Auftriebskraft nichts mit der Dichte des Objekts zu tun, nur mit dem Volumen
M. Wother

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Ich bin mir nicht sicher, warum SolarMike seine Antwort gelöscht hat. Das Einzige, was die Dose am Boden hält (in Bezug auf die Marine "stolz"), ist die Vakuumkraft, d. H. Der gleiche Druck, der Sie davon abhält, die Dose von einem Tisch abzuheben, wenn der Tisch perfekt abgedichtet ist.
Solange die Dichte der Dose geringer als die der umgebenden Flüssigkeit ist, wird sie eine Auftriebskraft erfahren. Verwechseln Sie nicht eine bestehende Macht mit dem Nettokraft . Sobald es einen Kanal gibt, durch den Wasser unter die Dose fließen kann, bewirkt der Delta-Druck des Wassers mit der Tiefe, dass die Dose an die Oberfläche steigt. (Es ist eine Frage der Druck vs. Tiefe, nicht die Dichte). Wie auf dem Wikipedia Seite ist der Druck am Boden der Dose (Wasserdruck) größer als der am oberen Ende der Dose, wodurch die Dose zum Ansteigen gezwungen wird. Dieser Druckunterschied besteht auch dann, wenn die Dose stolz ist; es ist nur das Mangel von Druck, der entstehen würde, wenn sich dort ein Vakuum bilden würde, das die Dose am Boden hält. Insgesamt sieht die Dose also immer eine Auftriebskraft.


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"perfekte Abdichtung zum Tisch." Wie in einem Saugnapf zu sagen
joojaa

@joojaa genau das
Carl Witthoft

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@CarlWitthoft Ich habe es gelöscht, weil ich andere nicht verstehen konnte - habe es jetzt wieder gelöscht. Sie haben den Punkt mit der Auftriebskraft verbessert.
Solar Mike


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"Solange die Dichte der Dose geringer ist als die der umgebenden Flüssigkeit, wird sie eine Auftriebskraft erfahren." Dies sollte nur zutreffen, wenn alle Seiten tatsächlich einer hydrostatischen Kraft ausgesetzt sind. Soweit ich das beurteilen kann, ist der Punkt der Frage; "was passiert wenn du nicht erlaubst irgendein Das scheint diesen speziellen Fall nicht anzusprechen oder zumindest nicht überzeugend darüber hinaus zu behaupten, dass es so funktionieren würde.
JMac

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Diese Frage ist ein theoretischer / akademischer Randfall.

Ein Körper im Wasser erfährt zwei Kräfte:

  1. Druck Einwirkung auf alle mit Wasser in Berührung kommenden Oberflächen
  2. Schwere auf die Masse des Körpers einwirken

Der Artikel über Auftrieb Bei Wikipedia wird sehr gut erklärt, wie die folgenden Gleichungen aufgebaut sind. Dieser Artikel gibt auch die Definition des Auftriebs als:

In der Physik ist Auftrieb oder Auftrieb ein Kraft nach oben von einer Flüssigkeit ausgeübt, die widersetzt sich dem Gewicht eines eingetauchten Objekts.

(Der Leser muss entscheiden, ob ein Körper am Boden noch eingetaucht ist.)

Die Auftriebskraft $ F_ \ mathrm {B} $ kann berechnet werden, indem die Spannung (hier: Druck) $ \ sigma $ über die gesamte Oberfläche $ A $ des Körpers integriert wird:

$ F_ \ mathrm {B} = \ oint \ sigma \, \ mathrm {d} A $

Für einen eingetauchten Körper weiter verwenden zu können Gauß-Satz . Das heißt, man kann das Flächenintegral durch ein Volumenintegral ersetzen. In diesem Randfall ist das Aera-Integral des Körpers jedoch nicht "geschlossen". Da die Dose auf dem Boden steht, befindet sich an der Unterseite der Dose kein Wasser (Druck) (siehe auch Erklärung bei Physics.SE) 1 , 2 ).

Für den Kantenfall bedeutet dies, dass der Körper Bodenkontakt hat und es nicht möglich ist, die auf dem Volumenintegral basierende Gleichung zu verwenden:

$ F_ \ mathrm {B} = \ rho \ cdot V_ \ mathrm {verschoben} \ cdot g $

Die einzige Möglichkeit, die Auftriebskraft zu berechnen, besteht darin, die Druckvektoren auf der Oberfläche des Körpers zu integrieren.
Dies bedeutet für einen perfekten ebenen Boden und eine perfekte Dose, dass das Aera-Integral wird:

$ F_ \ mathrm {B} = -p_ \ mathrm {Kannenobergrenze} \ cdot A_ \ mathrm {Obergrenze} $

Die Nettokraft (Auftriebs- und Schwerkraft) beträgt:

$ F_ \ mathrm {net} = -p_ \ mathrm {Dose oben} \ cdot A_ \ mathrm {top} - m_ \ mathrm {Dose} \ cdot g $

Ob $ F_ \ mathrm {B} $ in diesem Fall als Auftrieb bezeichnet werden sollte, muss diskutiert werden.

Ein sehr ähnlicher Effekt sind Thermik . Wenn Sonnenlicht die Luft auf dem Boden erwärmt, verringert sich deren Dichte, da Sie bei Ihrem Objekt unter Wasser keine (Druck-) Kraft nach oben haben, da sich unter der Luftblase des Krieges nichts mit einer höheren Dichte befindet. Sie benötigen eine Störung in diesem stabilen System, das etwas Flüssigkeit mit höherer Dichte unter den Bereich mit niedriger Dichte bringt, um Auftrieb zu erhalten. Die folgende Abbildung von hier veranschaulicht diese Schritte. picture of thermals


Nicht einverstanden - das Einzige, was die Dose am Boden hält (in Bezug auf die Marine "stolz"), ist die Vakuumkraft. Solange die Dichte der Dose geringer als die der umgebenden Flüssigkeit ist, wird sie eine Auftriebskraft erfahren.
Carl Witthoft

@CarlWitthoft Bitte beachten Sie, dass es sich bei der Frage um den theoretischen Randfall handelt, dass sich kein Wasser unter der Dose befindet.
rul30

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@ rul30 deine argumente machen überhaupt keinen sinn! Die Nettodifferenz zwischen der Gravitationskraft nach unten und dem resultierenden hydrostatischen Druck ist "Auftrieb". Wenn sich das Objekt an der Oberfläche befindet und glücklich wippt, gibt es keinen Auftrieb. Wenn das Objekt über die Oberfläche gezwungen wird, gewinnt die Schwerkraft, wenn es unter die Oberfläche gezwungen wird, gewinnt der Auftrieb, bis beide Kräfte gleich sind. Jede Andeutung, dass das schwimmende Objekt, das am Boden des Teichs haftet, keinen Auftrieb erfährt, ist Unsinn! - Donald Gibson 31. Januar um 02.26 Uhr
Donald Gibson

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Ich bin ein bisschen besorgt, dass diese Antwort immer noch Ablehnungen hervorruft, obwohl dies die einzige ist, die sich direkt mit dem angesprochenen Punkt zu befassen scheint.
JMac

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@CarlWitthoft Was ist "Vakuumkraft"? Die Kraft, die Sie erhalten, wenn ein Vakuum an etwas angelegt wird, ist, weil es da ist Nein Druck an diesem Ort; und überall sonst Druck. Das Vakuum selbst ist nicht der Ort, von dem aus die Kraft zugeführt wird. Der Grund, warum es nicht schwimmt, ist, dass Sie den hydrostatischen Druck darunter abbauen. Verursachen einer Änderung des Druckgleichgewichts; die jetzt nach unten statt nach oben zeigt, würde man normalerweise mit einer geschlossenen Oberfläche unter hydrostatischem Druck bekommen.
JMac
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