Auftrieb

[salzburg]

Hallo,

auf der DLR Seite gibts auch einen DLH Test, Physik und Mathe.

Bei Physik gibt es eine aufgabe bei der ich glaube dass die Antwort falsch ist:

Auf der linken Waagschale steht ein Mann der über ein Seil einen SCHWEREN Stein hält, der Stein befindet sich über der rechten Waagschale auf der sich ein Gefäß befindet dass bis zum Rand mit Wasser gefüllt ist.
Beide Waagschalen halten sich dass Gleichgewicht.

Lässt der Mann nun den Stein langsam runter steigt der Wasserspiegel.
Das verdrängte Wasser läuft in ein Gefäß auf der linken Waagschale.

Wird eine Waagschale schwerer / leichter oder bleibt das Gewicht gleich?

Die richtige Antwort laut DLH Test ist beide bleiben gleich.


Es wird doch genau so viel Wasser verdrängt wie Auftriebskraft auf den Körper wirkt.
Klar ist dass die gleiche Menge (Volumen) Wasser verdrängt wird wie der Stein hat.
Da der Stein aber SCHWER ist hat er sicher eine größere Dichte als Wasser, wie ist es also möglich dass beide Waagschalen im Gleichgewicht bleiben?
Die Auftriebskraft auf einen schweren und einen leichten Körper ist bei gleichem Volumen gleich da sie der Masse der verdrängten Flüssigkeit entspricht, das Gewicht des Gefäßes muss sich aber eigentlich ändern, oder.

mfg
aus Österreich

[stoffel]

lol also versteh absolut net was das problem ist
so n bild wäre net schlecht^^

ich weiß nur eins
der satz macht auf mich sicherlich auch mit zeichnung kein sinn

[Pitty]

Hallo,

wenn die Waage vor dem Absenken des Steines im Gleichgewicht war, müssen die Kräfte auf beiden Seiten gleich groß sein. Auf der einen Seite steht der Mann, also wirkt hier die Gewichtskraft. Da er den Stein an einem Faden hält, wirkt die Gewichtskraft des Steines nach oben! Es gilt F=Fg-Fs.
Auf der anderen Seite ist der Stein über eine Rolle am Balken der Waage befestigt, es wirkt als die Gewichtskraft des Steins. Da die Waage im Gleichgewicht war, muss zusätzlich noch die Gewichtskraft des Wassers+Gefäß berücksichtigt werden. Stein und Wasser+Gefäß müssen so schwer sein wie die Gewichtskraft des Mannes - Gewichtskraft des Steines.

Nun wird der Stein ins Wasser gelassen. Damit wird er durch den Auftrieb leichter, die Kraft auf der Seite des Mannes ist damit Gewichtskraft Mann - Gewichtskraft Stein - Auftrieb. Gleichzeitig fließt aber das überlaufende Wasser auf diese Seite. Nach dem Archimedischen Gesetz ist dessen Gewichtskraft aber so groß wie der Auftrieb. Damit ändert sich an der Kraft auf der Mannesseite nichts, denn das zusätzliche Wasser gleicht den Verlust an Gewicht aus.
Auf der anderen Seite läuft Wasser weg. Damit wird sie leichter. Gleichzeitig muss diese Seite die Auftriebskraft aufbringen. Nach dem Wechselwirkungsgesetz gibt es aber zu jeder Kraft eine gleichgroße Gegenkraft. Das Wasser bringt also den Auftrieb auf, wodurch der Stein leichter wird. Auf Wasser+Gefäß wirkt nun diese Kraft zusätzlich nach unten, diese Seite wird schwerer. Aber sie wird genau um den Betrag schwerer, wie Wasser weggelaufen ist, ändert also zum Schluss auch nicht die Gewichtskraft.

Am besten eine Skizze machen, vorher und nachher und die Kräft einzeichnen.

Tschüß, Pitty
http://physikaufgaben.de

[salzburg]

@stoffel: Dieser Satz macht sehr wohl Sinn.
Archimedisches Prinzip:
Die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeitsmenge und kann in deren Schwerpunkt angreifend gedacht werden.

Die Auftriebskraft einer 10qm Steinkugel entspricht also der Auftriebskraft einer 10qm z. B Plastikkugel, vorrausgesetzt ihre Dichte ist größer als Wasser und dass obwohl die Steinkugel schwerer ist.

Zum besseren Verständnis der Frage hab ich mal einen Screenshot ins Web gestellt:

http://www.expressupload.de/index.php?file=DSP48FKOPR.JPG

mfg

[Nosig24]

Hallo zusammen! (neu hier)
Bin ready entry Anwärter bei der Austrian und muss bald zur BU/GU.
Physik hatte ich vor vielen Jahren in der Schule und in der Ausbildung so gut wie gar nicht (außer Strömungslehre).
Mache mir daher viele Gedanken über den Physik Test.
Weiß jemand ein gutes Buch, dass ich mir aneignen sollte über Physik?
Hab mir schon welche besorgt aber leider sehr unverständliche
Würd mich über Antwort freuen.
Vielen Dank

[weltalszuhause]

Kann man das oben genannte Problem mit Mann und Stein in Wasser nicht einfacher mit dem Kräftegleichgewicht beschreiben?
Im Grundsatz verlässt ja nichts das Waagen-System.???

Bitte berichtigen!!

[Pitty]

Hallo,

ich habe am 4. März ein ein Antwort geschrieben. Die Aussage ist aber falsch! Die Seite mit dem Mann geht runter, nix mit Gleichgewicht.
Hier der Beweis:
http://physikaufgaben.de/adw2512_1.jpg
http://physikaufgaben.de/adw2512_2.jpg
http://physikaufgaben.de/adw2512_3.jpg

Tschüß, Pitty
http://physikaufgaben.de

[Spacefish]

Hab das auch nicht verstanden, warum die linke Schale leichter werden soll, wenn das Gewicht aufschwimmt, denn vorher zieht es die linke Schale doch nach oben! Von daher für mich zwar immernoch ne knifflige Aufgabe, aber ich hätte zu links geht runter tendiert.

[flashj03]

@ Pitty: Du hast da einen Fehler in deinem Bilder-Beweis drin. Das Wasser, das auf der rechten Seite durch den Stein verdrängt wird, wird in der Aufgabenstellung von der linken Seite aufgefangen. Bei deinen Bilder schwappt das Wasser einfach nur über den Becherrand und bleibt somit auf der rechten Seite. Dadurch wird diese Seite natürlich auch schwerer.

[ChristophW]

Habe mal gestöbert und meiner Meinung nach ist die Aufgabenstellung schon unklar.

1. Ansatz: Wenn der Mann den Stein direkt hält, halt an einem Seil, addieren sich ja das Gewicht des Steines und das Gewicht des Mannes. Taucht nun der Stein in das Wasser auf der anderen Waagschale erfährt er einen Auftrieb, der so groß ist, wie das Geicht des verdrängten Wassers. Also wird geht die Waagschale mit dem Mann hoch. Da das verdrängte Wasser aber auf die Seite mit dem Mann gegeben wird, steht die Waage wieder im gleichgewicht...

2. Ansatz (wie im Bild Beweis), der Stein hängt auf der anderen seite über ein Rad verbunden. Also ist die Gewichtskraft auf der Seite des Mannes

Gewicht (Mann)-Gewicht (Stein)

Erfährt der Stein nun den Auftrieb haben wir auf der Seite des Mannes:

Gewicht (Mann)-[Gewicht (Stein)-Auftrieb (Stein)]

Also geht die Seite des Mannes schonmal runter. Wird dazu noch das überfließende Wasser auf die Seite des Mannes gegeben gerät das Ganze natürlich noch mehr aus dem Gleichgewicht.


Ich würde zu Ansatz 1 tendieren, da es sonst vom Aufgabesteller unsinnig gewesen wäre noch hinzuzufügen, dass das überfließende Wasser auf die Seite des Mannes gebracht wird.

[Jonny B.]

So leute ich denk mal jetzt einen graphischen beweis gefunden zu haben welches uns zeigt ,dass das DLR doch recht hat .Die Physik ist mit ihren Inhalten Faszination und Schweinerei zugleich. Es ist immer wieder interessant zu sehen wie leicht wir uns beirren lassen von der natur.
Aber wie hat es einstein schon schön formuliert:

"Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher."
(Albert Einstein)

lange rede also hier die pdf-datei mit den bildchen:

unter "versuch mit der waage" c)

www.didaktik.physik.uni-duisburg-essen.de/veranstaltungen/natur_phys/Praesentationen/Fliegen.ppt

die datei ist sehr empfehlenswert!
hoffe dass ich euch weiterhelfen konnte
ciao
Jonny B.

[ready for take-off?]

Danke Jonny B. - da ist der Beweis
Pitty hatte in seinem Versuch den Fehler gemacht, dass das Seil über das der Mann den Stein hält schräg zur Umlenkrolle läuft. Dadurch ging nur ein Teilvektor des Steingewichtskraft in die Gewichtskraft des Mannes mit ein und dem entsprechend nach dem Eintauchen nur ein Teil der Auftriebskraft, während er das überlaufende Wasser komplett auf die andere Seite gepackt hat dadurch das Drehmoment.
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See beyond the ordinary