Auftrieb - Archimedisches Prinzip

[Steve82]

Moin,

habe mal wieder eine Physik Frage, wo ich nicht so recht weiter komme:

Zwei Eiswürfel vom gleichen Volumen liegen auf einer Waage, der linke schmilzt, was passiert?
a) die Waage bleibt waagerecht
b) die Waage neigt sich nach links, weil Wasser schwerer als Eis ist
c) die Waage neigt sich nach rechts, weil Wasser leichter als Eis ist
d) die Waage neigt sich nach links, weil der Auftrieb durch das geringere Volumen kleiner ist.

d) ist die richtige Antwort. Intuitiv hätte ich b) geantwortet, weil Wasser eine höhere Dichte als Eis besitzt. Die Begründung mit dem Auftrieb verwirrt mich. Die Formel für die Auftriebskraft lautet doch:
F (Auftrieb) = g * Dichte * Volumen (der verdrängten Flüssigkeit)
Die Dichte von Wasser ist zwar höher als das von Eis aber das Volumen sinkt ja laut der Begründung in d). Steigt die Dichte im Verhältnis zum Volumen soviel mehr, dass die Auftriebskraft im Endeffekt geringer wird??
Habe ich hier einen Denkfehler drin - mir kommt das komisch vor...
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BU 28.08.08 - check
FQ 20.11.08 - check
Medical 10.12.08 - check:-)
381.NFF

[FSCM-Pilot]

also, dass Antwort b nicht stimmt, kann man sich ja denken, da ja vorher beide Eiswürfel gleich waren, d.h. sie hatten das gleiche Gewicht bei gleichem Volumen. Ob jetzt einer davon schmilzt oder nicht, hat auf das Gewicht keine Auswirkung, lediglich das Volumen ist bei Wasser geringer als bei Eis ( -> Gesetzt der Erhaltung der Masse)

deshalb hätte ich gedacht, dass sich die Waage überhaupt nicht bewegt.

Wie Volumen und Auftrieb miteinander in Verbindung stehen weiß ich leider auch nicht, weshalb ich mir die Antwort d auch nicht erklären kann.

Gruß

[hallo2]

jedes Objekt hat in der Luft auftrieb, so wie im Wasser.
und wenn (bei gleichem Gewicht) das Volumen größer ist, hat dieser Körper natürlich mehr aufrieb

[TheMaD]

Du musst unterschieden, welche Dichte und welches Volumen gemeint ist. In deiner Formel ist die Dichte des Mediums gemeint, in dem sich der Körper befindet (hier Luft), das Volumen ist aber natürlich das Volumen des Körpers. Wenn der Eiswürfel schmilzt ändert sich nur das Volumen, die Dichte der Luft bleibt gleich.

-> kleineres Volumen = kleinerer Auftrieb, wie hallo2 schon richtig geschrieben hat.

[johannes.w]

ich hätte intuitiv a) gesagt. mist.

[Takara]

denke ich zu seltsam wenn ich sage c.)???

ich hätte jetzt gedacht, das Wasser schmilzt....gehen davon nicht irgendwie Teilchen abhanden? Also in die Luft oder so?


Da merkt man wieder, die Physik Niete lol....
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~ No guts - no glory ~

"Der Airbus (lat. Luftomnibus, kurz Luftbus) war neben der Luftgitarre eine der größten Erfindungen der 80er Jahre"



Bremen Infotag III 25.4.2008
SAT Infotag 10.09.2008

[arrtiii]

Ich hätte diese Aufgabe mit Augen zu gelöst

aber gehe ich richtig in der Annahme : d) ist richtig, weil mit Auftrieb nicht der Auftrieb in Wasser gemint ist (von wegen verdrängte Flüssigkeit), sonder wie bei Flugzeugflügeln, längerer Weg der Luft -> größerer Auftrieb , wobei die Luft hier keine hohe Geschwindigkeit hat, wie bei nem Flugzeug beispielsweise?!?!? ... wenn ich falsch liege sagt's mir bitte , thx

Greets ArTi
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ABI 08 >>> √

BU >>>16./17.06.2008

Mathe/Physik auf Lehramt @ TU Darmstadt

[eckpilot]

Also hier würde mich brennend interessieren, wo diese Aufgabe her ist. Auftrieb von Wasser bzw Eis in LUFT??? Wasser und Eis habe eine vielfach höhere Dichte als Luft, also können doch diese schweren Körper in diesem leichteren Medium wohl kaum Auftrieb erfahren. Das würde ja im Umkehrschluss bedeuten dass eine Luftblase in Wasser nach unten gezogen würde. Man stelle sich das mal vor.
Stünde die Waage im Wasser, dann ergebe es einen Sinn. Eis hat eine niedrigere Dichte als Wasser und deswegen schwimmt Eis auch im Wasser und es guckt immer ein Teil aus dem Wasser heraus. Wenn dann auf der einen Seite das Eis schmilzt und zu Wasser wird, hat es dieselbe Dichte wie das äußere Medium (Wasser) und vermischt sich in ihm und der Teil der vorher aus dem Wasser geragt hat ist verschwunden.
Aber dieses Experiment in Luft durchzuführen.... ich weiss nicht.

Theorethisch kann ich mir vorstellen, dass es in dem Moment des Schmelzens zu einer leichter Neigung kommen kann, ein temporäres Schwanken, doch der Schmelzprozeß geht so langsam vonstatten, dass dies wirklich zu vernachlässigen ist. Die Schwerkraft überwiegt.
Außerdem stelle man sich das Endprodukt vor, die Waage ist nach dem Schmelzen stets geneigt. Das würde bedeuten, dass die eine Seite schwerer ist. Das kann aber nicht sein, da die Eiswürfel dasselbe Volumen und somit auch dasselbe Gewicht hatten. Und das wird beim Schmelzen nicht kleiner.

Fazit: wenn diese Fragen mit diesen Lösungen so beim Test drankommen, dann prost Mahlzeit. Das widerspricht jeglicher Logik.

findet ihr nicht auch?

[Air-Berlin737]

Hey Leute... Ich glaube die Eiswürfelfrage ist ganz leicht zu beantworten, denn sie ähnelt dieser hier sehr stark oder?

2. Man hat zwei massegleiche Aluminiumstücke. Das eine wird von 10 auf 60°C erhitzt, das andere behält die Temperatur von 10°C.
Wie verhalten sich die Massen zueinander?
a) bleiben identisch
b) das heissere Stück wird schwerer
c) das kältere Stück wird schwerer
d) abhängig vom Luftdruck

Hier ist Antwort a) richtig.

Wenn beide Eiswürfel das gleiche Volumen haben, so haben sie ja auch die gleiche Masse. Das würde wiederum bedeuten, dass die Waage sich nicht bewegt. Sagt mir bitte wenn ich falsch liege.

[eckpilot]

@ Air-Berlin 737:

Danke für deinen Post. Ich bin wie gesagt kein Physikprofessor, doch ich stimme dir vollends zu und glaube auch, dass die Antwort a ist, so wie bei der ursprünglichen Aufgabenstellung am Anfang des Threads (trotz der gegenteilig genannten Antwort).

Wenn man deinen Fall mal in die Theorie nimmt und ihn mit dem Fall davor vergleicht könnte man folgendes denken: durch die Temperaturerhöhung dehnt sich das Aluminium aus und hat dadurch etwas mehr Volumen (bei gleichleibender Masse - da geht ja nichts verloren). Also müsste es dort einen größeren Auftrieb geben (wenn die Stücke sich auf einer Waage befänden) und die Waage dann etwas auf die Seite des dichteren Stückes kippen. Total unlogisch und meines Verständnisses her, widerspricht es jeglichen Naturgesetzen.
Wie du schon sagtest, die Masse verändert sich nicht und daher muss a die richtige Antwort sein.

[crazydog10]

EDIT: Beitrag entfernt

[Schaberniak]

also, wenn ich das richtig verstehe, haben beide wassermassen vorher wie nachher die gleiche masse, und beide haben auch einen statischen auftrieb, einfach dadurch, dass sie luft verdrängen. ihre masse ist aber natürlich um ein vielfaches höher als dieser auftrieb, sonst würden sie ja rumschweben.
dadurch, dass sich das volumen der linken wassermasse beim schmelzen verringert (anomalie des wassers), sinkt die Auftriebskraft F(A) (wg. F(A)=(Dichte der verdrängten Masse) * (Volumen der verdrängten Masse) * Erdbeschleunigung g
Und wegen diesen kleinen Unterschieds im Auftrieb, der ja eigentlich unerheblich ist, drückt die geschmolzene Wassermasse stärker auf die Waage.
Ist hoffentlich richtig so (ich hab mich auch spontan für gleichgewicht entschieden )