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Transkript Sinken, Schwimmen, Schweben

Schönen guten Morgen! Ich bin es wieder, der Robert, und in der heutigen Sendung geht es um Sinken, Schwimmen, Schweben. Jetzt möchte ich also mal eine wichtige Anwendung der Dichte vorstellen. Man kann also, wenn man die Dichte von einem Körper weiß, voraussagen, ob ein Körper in einer Flüssigkeit sinkt, schwimmt oder schwebt, wenn man die Dichte der Flüssigkeit auch kennt. Oder man kann, wenn man so was beobachtet, wenn man dann Versuche macht, die Dichte abschätzen. Ich zeichne jetzt einen Topf, da ist irgendeine Flüssigkeit drin. In die Mitte dieser Flüssigkeit denken wir uns einen irgendwie geformten Körper. Der ist jetzt also von der Flüssigkeit umgeben. Die Flüssigkeit soll jetzt Wasser sein, mit der Dichte von 1,0g/cm³. Und dieser Körper in der Flüssigkeit, im Wasser, soll Kunststoff sein, mit einer Dichte von 1,3g/cm³. In einem solchen Fall würde dieser Körper auf den Boden des Topfes sinken. Ich habe jetzt hier noch Indizes an die Dichten geschrieben: ρW für ρWasser und ρK für ρKunststoff, damit wir das unterscheiden können. Der Grund dafür, dass das Kunststoffteil zu Boden sinkt, ist einfach, dass die Dichte des Kunststoffs größer ist als die Dichte von Wasser, ρK > ρW. Jetzt ändern wir die Situation und betrachten einen Holzkörper im Wasser, und der hat eine Dichte von 0,5g/cm³. Weil die Dichte des Holzes kleiner ist als die vom Wasser, würde das Holz also schwimmen, das heißt es würde an die Oberfläche des Wassers steigen. Also ρH < ρW, und das Holz schwimmt. Und jetzt ändern wir die Situation noch mal ab und nehmen nicht mehr Wasser als Flüssigkeit, sondern Benzin, mit einer Dichte von 0,7g/cm³. Und dann nehmen wir uns eine andere Holzdichte, die dann eine Dichte von 0,7g/cm³ hat. Jetzt sind beide Dichten gleich und das heißt, das Holz schwebt im Benzin; es bleibt einfach da, wo man es hingehalten hat. ρH = ρW, und dann schwebt das.  Es gibt ja Körper, die können mehrere Sachen machen. Die können also sinken, schwimmen und schweben. Die können das regulieren, zum Beispiel das U-Boot. In einem U-Boot kann die Besatzung ja einstellen, ob sie tiefer ins Wasser sinken will, ob sie die Tiefe halten will oder ob sie wieder an die Oberfläche kommen will. Und da möchte ich jetzt zeigen, wie so was funktioniert: Ich mache jetzt eine schematische Zeichnung, einen Querschnitt durch ein U-Boot. In diesem U-Boot befinden sich mehrere Kammern, und das U-Boot soll natürlich unter Wasser sein. In diese Kammern kann Wasser reingelassen und auch wieder rausgelassen werden. Wenn das Wasser rausgelassen wird, geht da mehr Luft in die Kammern rein, und wenn man Wasser reinlässt, wird die Luft aus den Kammern rausgedrückt, also durch das Wasser verdrängt. Die Dichte des U-Boots ist gegeben durch seine Masse und sein Volumen, also ρ = m/V. Wenn das U-Boot nun Wasser in die Kammern reinlässt oder wenn man Wasser rauslässt, dann ändert sich die Masse des U-Boots. Je mehr Wasser in die Kammern gelassen wird, desto schwerer wird das U-Boot, und je weniger Wasser in den Kammern ist, umso leichter ist das U-Boot. Am Volumen des U-Boots ändert sich nichts. Ich möchte noch mal hervorheben, dass das Volumen, das hier steht, das Volumen des gesamten U-Boots ist. Es ist durch den Rumpf des U-Boots festgelegt, und der ändert sich nicht. Es ist also nicht das Volumen des Wassers in den Kammern, sondern des ganzen U-Boots.  Warum kann das U-Boot dadurch seine Tiefe regulieren? Das liegt daran, dass sich die Dichte genauso ändert, wie die Masse. Wenn die Masse größer wird, wird die Dichte größer, und wenn die Masse kleiner wird, dann wird auch die Dichte kleiner. Das kann man an dieser Formel sehen, denn die Masse steht ja im Zähler des Bruchs.  Wenn das U-Boot also so viel Wasser in den Kammern hat, dass die Dichte größer als 1,0g/cm³ ist, wie beim Wasser, dann sinkt das U-Boot. Und wenn man das Wasser wieder rauslässt, soviel, dass die Dichte wieder kleiner ist als 1,0g/cm³, kann es wieder auftauchen. Wenn das U-Boot seine Tiefe halten will, muss so viel Wasser in den Kammern sein, dass die Dichte des U-Boots gleich der Dichte des Wassers ist. Das war alles, was ich euch über Sinken, Schwimmen, Schweben mitteilen wollte. Dann wünsche ich euch weiterhin viel Spaß mit der Physik und vielleicht sehen wir uns wieder mal in einem Video.  

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2 Kommentare
  1. Default

    Ziemlich cool

    Von S H Dombrowski, vor mehr als 2 Jahren
  2. Klausi

    sehr gutes Video.
    Ich schreiben morgen eine Arbeit darüber :)

    Von Klausi98, vor fast 4 Jahren