„Diskussion:Statischer Auftrieb“ – Versionsunterschied
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Diwas (Diskussion | Beiträge) | →fehlerhafte Kritik: @Maschinist1968 @Diwas | ||
Zeile 312: * ''Ist der hydrostatische Gegendruck geringer als der Gewichtsdruck des eingetauchten Körpers, so sinkt der Gegenstand ein, ist er höher, so schwimmt er im Fluid.'' Wenn, dann muss in der Formulierung berücksichtigt werden, dass sich der Auftrieb mit der Eintauchtiefe ändert. * Die Zweideitigkeit von ''Auftrieb'' ist ebenfalls zu berücksichtigen. Gewöhnlich ist damit wohl eher nur die Kraft gemeint, die das Fluid ausübt, nicht die Resultierende aus Gewichtskraft und Wirkung des Fluids. --[[Benutzer:Diwas|Diwas]] ([[Benutzer Diskussion:Diwas|Diskussion]]) 04:42, 19. Feb. 2020 (CET) : @Maschinist1968: : Also, ich bin Schiffbauingenieur, mache Hydrostatik seit Jahrzehnten, und mein Schutzpatron ist St. Archimedes. : An einer Allgemeinverständlichkeit des bisherigen Artikeltextes oder Details einer Formulierung mag poliert und geschärft werden, der Sachverhalt war und ist richtig. : Wir bilden das Druckintegral, das heißt für jedes Stückelchen Körperoberfläche des Körpers (hier mal vereinfacht als fest und starr angenommenen Körpers mit glatter geschlossener Oberfläche) fragen wir uns, welcher Druck mit welchem Betrag in welcher Richtung wirkt. :* Das wird um den gesamten Körper herum für jedes Fitzelchen gemacht. :* Bei gängigen Körpern wie etwa einem Schiff kann man sich den Bereich oberhalb der Wasseroberfläche sparen, weil sich der Luftdruck in der Höhe nicht so arg ändert und der Luftdruck auch auf die Wasseroberfläche wirkt und nur einen konstanten Summanden auf alles mitliefert. :* Außerdem heißt das statischer Auftrieb, wir nehmen also eine Situation ohne Bewegungen an; Schiff liegt ruhig, Wasseroberfläche ist spiegelglatt, keine Strömungen in Wasser oder Luft. Wenn sowas auftreten sollte, müsste das extra berechnet werden und ist nicht statisch. :* Dann nehmen wir außerdem noch an, dass Wasser inkompressibel ist, und damit folgt der Wasserdruck linear der Wassertiefe. :* Außerdem hätten Oberflächenspannungen keinen messbaren Einfluss und wir haben ein ideales Fluid (newtonsch). :* Und wenn man jetzt nach den Spielregeln der Mathematik die Druckverteilung integriert, dann hat das denselben Zahlenwert wie die Gewichtskraft des verdrängten Mediums. :* Alle horizontalen Komponenten heben sich gegenseitig auf; interessant sind nur noch die vertikalen Komponenten. Die können bei komplizierten Formen des Körpers durchaus lustig werden; es kommt aber trotzdem sauber heraus, weil bei einer Einbuchtung ein Teil vertikal nach oben Auftrieb liefert und darunter das Gegenstück wieder nach unten drückt. :* Das liefert sogar noch sauber die Spezialfälle; ein U-Boot oder Wrack liegt auf felsigem Untergrund auf, oder auf Kieselsteinen, oder in Schlamm oder Sand. Hier ist der Druck ggf. abschätzbar geringer oder Null. :* Grundsätzlich muss für saubere Rechnung das Gewässer so groß sein, dass die Höhe des Wasserspiegels nicht messbar durch den Eintauchvorgang beeinflusst wird. Bei einem Hühnerei im Zahnputzbecher stimmt das nicht mehr; dann muss man auch sauber mit den Koordinaten relativ zum jeweiligen Flüssigkeitsspiegel arbeiten, vorher und nachher. Auf den Effekt hat das keinerlei Einfluss; deshalb ist auch der letzte Textvorschlag schlicht falsch. : Den ganzen Vorgang für die typische Situation nennt man Auftrieb, genauer statischen Auftrieb; und die durch Verdrängung des umgebenden Mediums entstehende Kraftkomponente nennt man Auftriebskraft. Wer kurz angebunden ist, kann zur Auftriebskraft auch Auftrieb sagen, wie zwischen Gewicht und Gewichtskraft auch üblicherweise kein Unterschied bestünde. „Gewicht“ in haarspaltender Begrifflichkeit wäre eine Eigenschaft nichtrelativistisch massebehafteter Körper in einem Gravitationsfeld; geschenkt. : Der im Textvorschlag eingebrachte „Gewichtsdruck des eingetauchten Körpers“ ist barer Unsinn; sowas gibt es nicht und hat auch in unserem Artikel nix am Suchen. : Alle Betrachtungen ob Holz oder Eisen oder Glas und hochkant oder quer und tief oder flach sind völlig gegenstandslos. : Die Auftriebskraft hat den gleichen Wert wie die Gewichtskraft des verdrängten Mediums. Die Darstellung „Gewichtskraft des Körpers abzüglich der Gewichtskraft des verdrängten Fluids“ ist schlicht falsch. : Wenn die Auftriebskraft größer ist als die Gewichtskraft des Körpers, dann bestünde keine statische Situation, das heißt unser U-Boot schießt nach oben und durchbricht die Wasseroberfläche. Erst danach stellt sich wieder eine statische Lage ein. :* Das gibt es auch an Land, wenn Bauwerke in schlammigem Untergrund etwas Auftrieb erfahren und mit ihrer Fundamentwanne aufschwimmen (Bonner Schürmann-Bau war so ein Millionengrab). :* Bei einer Seemine ([[Ankertaumine]]) bindet man einen Schwimmkörper unterhalb der Wasseroberfläche an einen Grundanker. Das Dings würde gern zur Wasseroberfläche aufsteigen, weil die Auftriebskraft größer ist als die Gewichtskraft des Körpers, aber auf das Ankertau wird eine Zugkraft ausgeübt und mit dem Anker zusammen ergibt sich wieder ein statischer Zustand. :* Alle Betrachtungen gelten analog auch ganz sauber für einen Heißluftballon in kalter Umgebungsluft. : „also wird es im Becher nach oben geschoben“ – das ist Nonsens; dann muss auch sauber mit dem Wasserspiegel in der veränderten Konstellation gerechnet werden, und nicht eine völlig andere Situation. : Zusammengefasst: Unsere derzeitige Textfassung ist inhaltlich richtig und nicht der angeblich „ganze falsche Sermon“ – letztere Charakterisierung träfe allerdings auf die Vorschläge zu. :* Ursache ist eine Differenz statischer Druckkomponenten, die sauber zusammengezählt genau die Gewichtskraft des verdrängten Mediums ergeben. Nur und nur über diese Betrachtung lassen sich alle Sonderfälle korrekt erfassen. Damit funktioniert es sogar, wenn das umgebende Medium nicht inkompressibel wäre, und wenn es mit unterschiedlichen Dichten (Temperatur, Salzgehalt) keine lineare hydrostatische Druckverteilung gibt. Es funktioniert sogar noch, wenn Dynamik im Spiel wäre, heißt dann aber nicht mehr statischer Auftrieb. :* Hinterher, nachdem wir für jedes Fitzelchen die Druckwirkung des verdrängten Mediums aufsummiert hatten, bekommen wir eine einzige, integrale, Größe heraus, nämlich die Auftriebskraft. Mit dieser auf einen einzelnen Zahlenwert zusammengefassten Bilanzgröße lassen sich aber keinerlei Betrachtungen mehr für unterschiedliche Fälle anstellen; das geht nur, wenn man das Fitzelchen für Fitzelchen, somit differenziell, betrachtet. : Basierend darauf mag man umseitig einzelne Formulierungen klarer und präziser und unmissverständlicher herausarbeiten; aber der Effekt ist korrekt dargestellt, mitnichten ein „Trugschluss“, wohingegen die gegen die angeblich „falsche Herleitung“ vorgetragene Argumentation in sich völlig verwirrt ist. : @Diwas: :* Der Kniff liegt in „Druckintegral“, das heißt für jedes Stückelchen Körperoberfläche summieren wir auf, welcher Druck mit welchem Betrag in welcher Richtung wirkt. :** Wenn Teile der Körperoberfläche auf dem Grund aufsitzen, dann fallen diese mit Null Druck oder mit einem abgeschätzt reduziertem Druck aus der Saldierung heraus. :** Das passiert bei Wracks, oder auch bei U-Booten mit Grundberührung. :** Es hängt von der Art des Meeresbodens ab: Modder, Sand, grobe Kiesel, große Felsbrocken. :** Bei harten spitzen unterstützenden Elementen sind die paar Kontaktflächen zu vernachlässigen; Schlick und Sand absorbieren durch ihre Zähigkeit vielleicht die Hälfte, können aber auf kurze Distanzen noch den Wasserdruck durchreichen, jedoch nicht mehr auf mehrere Meter. Es gibt experimentell ermittelte Tabellen dafür, bei welchem Untergrund man welche Flächenbereiche prozentual abziehen muss. Maßgeblich ist die Fluid-Definition: kann in Ruhe keine Schubspannungen aufnehmen – Schmodder kann das jedoch und reicht den Wasserdruck der Umgebung dann nicht mehr durch. :** Für U-Boote ist das im Allgemeinen das Aus: Wenn es auf Sandboden aufliegt, dann ist die erreichbare Auftriebsreserve dafür nicht ausgelegt und es kommt nie wieder hoch. Weiß man auch bei der Bergung von Wracks im Schlick – die kriegt man oft nicht mal dann mehr raus, wenn der ganze Rumpf durch Pumpen mit Luft gefüllt ist. Weil wenn Oberkante Wrack tiefer als zehn Meter dann dort 1 bar und maximaler Auftrieb eines luftgefüllten Wracks aber auch nur entsprechend 1 bar und für jeden Meter tiefer als etwa 8–9 Meter bräuchte es zusätzliche „Leichter“; also lange Kähne backbord und steuerbord vertäut, die zusätzlich heben müssen. Deshalb wird mit Wasserstrahlen der Schlick unter dem Wrack weggespült, damit der Wasserdruck wieder von unten wirken kann. Mit Gummistiefeln in Schlamm das gleiche: Der Stiefel bleibt stecken, du kannst auf Socken weiterlaufen. :* Zweideutigkeit von Auftrieb – ja, siehe oben, Gewicht meint sowohl als Kurzwort die Gewichtskraft wie auch den Gravitationseffekt. Auftrieb meint sowohl kurz die Auftriebskraft wie auch die Konstellation und die Effekte. Es sagt auch niemand statt „ich habe ein Gewicht von 70 Kilo“, er würde mit einer Gewichtskraft von 686,7 Newton vom Planeten angezogen, oder hätte eine Eigenmasse von 70 Kilogramm. Wenn doch, sollte eine andere Fakultät einbezogen werden. : Ahoi --[[Benutzer:Schiefbauer|Schiefbauer]] ([[Benutzer Diskussion:Schiefbauer|Diskussion]]) 11:09, 19. Feb. 2020 (CET) | |||
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