Archimedes-Prinzip

Auftriebskraft: 0.00 N

Schwerkraft: 0.00 N

Zustand: Schwimmt

F_b = ρ_fluid × V_displaced × g

F_b vs F_g = m × g

Dichtevergleich

Fluiddichte

1000 kg/m³

Objektdichte

500 kg/m³

Objekt ist weniger dicht als Fluid - wird schwimmen

Parameter

Objektmasse: 5.0 kg

Objektvolumen: 0.01 m³

Fluiddichte: 1000 kg/m³

Animationsgeschwindigkeit: 1.0x

Echtzeitberechnungen

Objektdichte (m/V) 500 kg/m³

Schwerkraft (m·g) 49.05 N

Verdrängtes Volumen 0.010 m³

Auftrieb (ρ·V·g) 98.10 N

% Getaucht 100.0%

Was ist das Archimedes-Prinzip?

Das Archimedes-Prinzip besagt, dass jedes vollständig oder teilweise in ein Fluid eingetauchte Objekt eine aufwärtsgerichtete Auftriebskraft erfährt, die gleich dem Gewicht des verdrängten Fluids ist. Dieses Prinzip erklärt, warum Schiffe schwimmen und Ballons in der Luft steigen.

Auftrieb verstehen

Die Auftriebskraft (F_b) wird berechnet als F_b = ρ_fluid × V_verdrängt × g, wobei ρ_fluid die Fluiddichte, V_verdrängt das verdrängte Fluidvolumen und g die Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) ist. Diese Kraft zeigt immer nach oben und wirkt der Schwerkraft entgegen.

Schwimmen, Sinken und Schweben

Ein Objekt schwimmt, wenn seine Dichte geringer ist als die Fluiddichte, sinkt, wenn es dichter als das Fluid ist, und kann schweben, wenn die Dichten gleich sind. Beim Schwimmen verdrängt das Objekt gerade so viel Fluid, dass die Auftriebskraft seinem Gewicht entspricht.

Anwendungen im täglichen Leben

Schiffe und Boote

Obwohl sie aus dichten Materialien hergestellt sind, schwimmen Schiffe, weil ihre Form genug Wasser verdrängt, um eine Auftriebskraft zu erzeugen, die ihrem Gewicht entspricht.

U-Boote

U-Boote steuern ihren Auftrieb durch Anpassung der Wassermenge in Ballasttanks, wodurch sie auftauchen, abtauchen oder ihre Tiefe halten können.

Heißluftballons

Heißluftballons steigen, weil die geheizte Luft innen weniger dicht ist als die kalte Umgebungsluft, was eine aufwärtsgerichtete Auftriebskraft erzeugt.