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Textversion des Videos

Transkript Schwimmen, schweben, sinken

Hallo, in diesem Video geht es darum, warum Körper schwimmen, schweben und sinken. Schauen wir uns das einmal an einigen Beispielen an. Beispiel Nummer 1: Im Meer Dies stellt das Meer dar, und das ist ein Schiff, das auf dem Meer schwimmt. Aber warum schwimmt es denn nun? Ist nicht Eisen schwerer als Wasser? Schon, aber es ist der Auftrieb des Wassers, der das Schiff nicht untergehen lässt. Der Auftrieb ist eine Kraft, die senkrecht nach oben wirkt, FA, dann gibt es aber auch noch eine Kraft FG, de Gewichtskraft des Schiffes, die senkrecht nach unten wirkt. Wenn das Schiff aber schwimmt, dann muss die Auftriebskraft größer sein als die Gewichtskraft. Schauen wir uns mal die Formel für die Auftriebskraft an. Die war ja FA=ρ×V×g, also Dichte × Volumen × Ortsfaktor. Also die Auftriebskraft ist vom Volumen des verdrängten Wasser abhängig. Also je mehr verdrängt wird, desto größer ist auch die Auftriebskraft. Und dann gilt auch: Je mehr Wasser verdrängt wird, desto schwerer kann das Schiff sein. Deswegen befindet sich bei Schiffen auch ein sehr großer Teil im Wasser und dieser Teil ist, so gut es geht, mit Luft gefüllt. Denn die Dichte von Luft ist ja kleiner als die Dichte von Wasser. So verdrängt das Schiff viel Wasser und die Auftriebskraft ist sehr groß. So kann das Schiff also schwimmen. Außer - es trifft auf einen Eisberg. Der Großteil der Masse des Eisbergs befindet sich im Wasser. Deswegen verdrängt er auch viel Wasser und erfährt eine große Auftriebskraft, die größer ist als seine eigene Gewichtskraft. Deswegen schwimmt er. Und außerdem ist die Dichte von Eis ja geringer als die von Wasser. Was passiert nun aber, wenn das Schiff nun gegen diesen Eisberg fährt? Dann füllt sich das Schiff langsam mit Wasser. Nun ändert sich das Kräfteverhältnis. Das Schiff ist jetzt mit Wasser gefüllt und deswegen um einiges schwerer, das heißt FG ist größer. Allerdings hat sich die Auftriebskraft nicht verändert deswegen ist jetzt FG größer als FA, und das bedeutet, dass das Schiff sinkt. So lange, bis der Boden des Meeres eine Gegenkraft darstellt. Also - ob ein Gegenstand schwimmt oder sinkt, hängt von dem Zusammenspiel seine Gewichtskraft und der jeweiligen Auftriebskraft ab. Wandern wir nun zum Toten Meer. Sicherlich habt ihr schon einmal gehört, dass man dort sehr leicht schwimmen kann, ohne viel zu tun. Das liegt daran, dass das Tote Meer sehr salzhaltig ist, und die Dichte von salzhaltigem Wasser ist größer als die Dichte von Wasser ohne Salz. Wir sehen ja hier in der Formel, dass die Auftriebskraft direkt von der Dichte des Mediums abhängt. Das heißt, die Auftriebskraft ist im Toten Meer größer, und deswegen können wir dort leichter schwimmen. Kommen wir nun zum zweiten Beispiel, einem Heißluftballon. Da ist er in der Luft. Aber warum schwebt er? Der Ballon ist komplett mit heißer Luft gefüllt. Aber die Dichte von heißer Luft ist geringer als die Dichte von Luft aus der Umgebung. Wenn der Ballon schwebt, halten sich Auftriebskraft und die Gewichtskraft des Ballons die Waage, das heißt FG=FA. Dann bewegt er sich weder nach oben noch nach unten. Der Ballon schwebt. Macht man die Luft im Ballon nun heißer, wird der Ballon weiter steigen, kühlt man die Luft im Ballon ab, macht sie also kälter, wird der Ballon sinken bis zum Boden. Kommen wir nun zum dritten und letzten Beispiel: dem U-Boot. Es ist bereits abgetaucht ins Meer, und auch hier wirken nun Auftriebskraft FA und Gewichtskraft des U-Boots FG. Möchte man nun sinken mit dem U-Boot, dann öffnet man hier einfach ein Ventil. Man lässt also einfach Wasser einströmen, denn das vergrößert die Gewichtskraft des U-Boots und diese überwiegt dann über der Auftriebskraft. Möchte man wieder steigen, dann muss man das Wasser einfach wieder rauspumpen. Dann verringert sich die Gewichtskraft und es überwiegt wieder die Auftriebskraft. Übrigens: In Zukunft brauchst du keine Angst mehr zu haben, dass dein Glas überläuft, wenn der Eiswürfel schmilzt. Denn wir wissen ja jetzt: Die Auftriebskraft FA entspricht genau der Gewichtskraft FG, wenn der Eiswürfel schwimmt. Und das bedeutet auch, dass die Masse des verdrängten Wassers genau die gleiche ist wie die des gesamten Eiswürfels. Wenn der Eiswürfel nun also schmilzt, also zu Wasser wird, hat er die gleiche Dichte wie seine Umgebung. Und der "überstehende" Teil passt genau in den durch die Verdichtung frei gewordenen Platz. Das bedeutet, das der Wasserstand des Glases weder größer wird noch kleiner - er bleibt genau gleich. Das war's zum Schwimmen, Schweben und Sinken. Ich hoffe, das Video konnte euch helfen.

Informationen zum Video
11 Kommentare
  1. Default

    Ich habe einen Fehler in der Aufgabenlösung zum Auftrieb des Heißluftballons gefunden. Es muss
    m max = 4920kg- 320kg (statt 220kg) -3728 Kg
    heißen, oder?
    Mira

    Von Marschand, vor etwa einem Jahr
  2. Default

    achso danke Jannes Siems jetz habe ich es verstanden

    Von Bahijal, vor mehr als einem Jahr
  3. Jannes redaktion

    Dass der Eiswürfel in dem Glas schwimmt und nicht schwebt, liegt an dem größeren Volumen einer bestimmten Masse Eis im Vergleich zur gleichen Masse Wasser. Das heißt die Dichte des Eiswürfels ist geringer, als die des Wasser (genau wie beim Schiff) und dann ist natürlich auch Fa > Fg.

    Von Jannes S., vor mehr als einem Jahr
  4. Default

    also meinen sie, dass es an der Masse liegt

    Von Bahijal, vor mehr als einem Jahr
  5. Jannes redaktion

    Hallo Bahijal,
    du hast gut aufgepasst, da der Eiswürfel offensichtlich auf der Oberfläche schwimmt, ist die Auftriebskraft größer als die Gewichtskraft, sonst würde nichts vom Eiswürfel aus dem Wasser schauen.
    Gefriert eine bestimmte Wassermenge m_Wasser, so dehnt sich sein Volumen V_Wasser auf das größere Volumen V_Eis aus. Die Masse des Eises ist aber genauso groß wie die Masse des Eises. m_Wasser=m_Eis
    Mit diesem Wissen kannst du dir jetzt überlegen, wie sich die Auftriebskraft und Gewichtskraft verändern, wenn Wasser gefriert.
    Klar ist; flüssiges Wasser schwebt in Wasser also F_A=F_G.
    gefriert diese Wassermenge bleibt die Masse und somit F_G unverändert, während das Volumen und damit F_A größer wird.
    Also gilt für den schwimmenden Eiswürfel: F_A > F_G

    Von Jannes S., vor mehr als einem Jahr
  1. Default

    wie kann am ende des Videos die Formel Fa=Fg bedeuten dass der Eiswürfel schwimmt, wenn am Anfang erwähnt wurde, dass Fa=Fg bedeutet, dass es schwebt

    Von Bahijal, vor mehr als einem Jahr
  2. Koala

    Gut gerettet

    Von Ajenth S., vor mehr als einem Jahr
  3. 92483

    Grazie

    Von Claudia Zanza, vor etwa 2 Jahren
  4. Default

    danke

    Von Fiausch, vor mehr als 2 Jahren
  5. Default

    Danke!

    Von Anja B., vor fast 3 Jahren
  6. Default

    Sehr Gut,
    Danke hat mir sehr geholfen!!!!!
    ;))

    Von Jasmin95, vor mehr als 4 Jahren
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