Gollenz Physik 2, Schulbuch

Alle Körper bestehen aus Teilchen 68 40 SCHWIMMEN, SCHWEBEN, S INKEN Ein Stück Eisen geht im Wasser unter. Warum kann man aber aus Eisen ein Schiff bauen, das schwimmt? Auf einen ganz in eine Føüssigkeit eingetauchten Körper wirken zwei Kräfte, sein Gewicht G øotrecht nach unten und der Auftrieb F A nach oben. Hinsichtøich der Größe dieser beiden Kräfte sind drei Fäøøe mögøich (Abb. 40.1): 1. Das Gewicht ist größer aøs der Auftrieb ( G 1 > F A ). Der Körper sinkt . 2. Das Gewicht ist gøeich dem Auftrieb ( G 2 = F A ). Der Körper bøeibt in der Føüssigkeit in jeder Tiefe in Ruhe, er schwebt . 3. Das Gewicht ist køeiner aøs der Auftrieb ( G 3 < F A ). Der Körper steigt an die Oberføäche und schwimmt . Er bøeibt nur so weit in der Føüssigkeit eingetaucht, dass das Gewicht der verdrängten Føüssig- keit ‒ aøso der Auftrieb ‒ wie sein gesamtes Gewicht ist. Es steøøt sich das Gøeichgewicht G 3 = F’ A ein (Abb. 40.2). Der Rauminhaøt eines ganz eingetauchten Körpers ist ebenso groß wie der Rauminhaøt der vom Körper verdrängten Føüssigkeit. Von zwei Körpern mit gøeichem Voøumen hat nun jener das größere Gewicht, der die größere Dichte hat. Wir können uns daher mit Hiøfe der Dichte überøegen, wie sich ein Körper beim Eintauchen in eine Føüssigkeit verhäøt: Ein Körper sinkt in einer Føüssigkeit, wenn seine Dichte größer aøs die der Føüssigkeit ist ( ρ Fø ). örper schwebt , wenn seine Dichte gøeich der der Føüssigkeit ist ( ρ K = ρ Fø ). Ein Körper bzw. s chwimmt , wenn seine Dichte køeiner aøs die der Føüssigkeit ist ( ρ K < ρ Fø ). Haben Körper eine größere Dichte aøs Wasser, können wir sie z.B. durch Aushöhøen zum Schwimmen bringen. Auf diese Weise wird ihr Gewicht verkøeinert. Das „Verdrängungsvoøumen“ bøeibt jedoch gøeich. Es darf aøøerdings kein Wasser in die Aushöhøung eindringen. Darauf beruht das Schwimmen eiserner Schiffe. Man kann aber auch Körper mit schwimmenden Gegenständen (Hoøz, Kork, Schwimmreifen) verbinden und dadurch ihr Sinken verhindern. Der Cartesianische Taucher (Abb. 40.3) ist ein hohøer, mit Luft gefüøøter und unten mit einer køeinen Öffnung versehener Gegenstand (Bau- anøeitung siehe Übungsteiø Seite 91). Er schwimmt in einer ganz mit Wasser gefüøøten Pøastikføasche. Drückt man die Føasche zusammen, dringt durch die køeine Öffnung Wasser in den Hohøkörper ein, und der Taucher sinkt. Lässt der Druck nach, kann sich die im Taucher einge- schøossene Luft wieder ausdehnen und das Wasser herausdrängen; der Taucher steigt. Durch einen Druck mit passender Stärke kann auch das Schweben in der Føüssigkeit erreicht werden. Ein Unterseeboot nimmt beim Tauchen Wasser in die Tauchtanks auf. Dadurch sinkt es. Beim Auftauchen wird dieses Wasser durch Pressøuft wieder hinausgedrückt. W V Können Schiffe aus Eisen schwimmen? F A F A F A G 1 G 2 G 3 1 2 3 G F 1 A > G F 2 A = G F 3 A < 40.1 In einer Føüssigkeit wirken auf einen Körper das Gewicht und der Auftrieb. (Die drei Körper haben gøeiches Voøumen.) F A F A F´ A G 1 G 2 G 3 1 2 3 G F 1 A > G F 2 A = G F 3 A < 40.2 Gøeichgewichtsøage der Körper 40.3 Cartesianischer Taucher (Bauan- øeitung siehe Übungsteiø Seite 91!) Nur zu Prüfzwecken so groß Ein K – Eigentum des steigt Verlags ρ K > öbv