Gilt das archimedische Prinzip bei bewegten Objekten?

Ich löste eine klassische Anwendung des Archimedes-Prinzips: ein teilweise untergetauchter Körper, der dazu gebracht wird, vertikal zu schwingen und einfache harmonische Schwingungen auszuführen. Die Gleichungen erweisen sich als richtig für einen Sho, aber dann fiel mir ein: Wie kommt es, dass die Flüssigkeit statisch bleibt? Der Körper bewegt sich vertikal und die Flüssigkeit sollte beeinflusst werden.

Ist das eine Annäherung? Weil ich dieses "Problem" in vielen Vorlesungsskripten gesehen habe. Wenn ja, wie kann ich die Annäherung streng begründen? Gilt Auftriebskraft = rho g V noch genau?

Antworten (1)

Es ist eine Annäherung.

Wenn das Objekt mit ausreichend hoher Geschwindigkeit im Wasser auf und ab schaukeln würde, würde es zumindest eine nennenswerte Widerstandskraft geben, die in erster Näherung wäre

F D = − B v
Wo B ist eine Konstante und v ist die Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Wasser. Wenn die Geschwindigkeit | v | des Objekts klein ist, dann ist dies auch die Größe der Widerstandskraft, und eine einfache harmonische Bewegung wird eine gute Annäherung.

Es kann auch andere Effekte geben, wie z. B. Turbulenzen, die zeigen, dass einfache harmonische Bewegungen in diesem Zusammenhang eine Annäherung sind, aber ich werde die Diskussion darüber einem Fluiddynamikexperten überlassen.

Hallo. Ich habe ein bisschen mehr darüber nachgedacht und ich glaube, ich muss noch etwas verstehen. Ich glaube, dass die Präsenz von DRAG hier nichts mit der Auftriebskraft zu tun hat. Ich stimme zu, dass seine Anwesenheit die harmonische Bewegung beeinträchtigen würde, aber ich möchte wissen, ob es die gleiche Auftriebskraft (mit dem gleichen Wert wie in einer statischen Flüssigkeit) geben würde, wenn man eine perfekte, nicht viskose ideale Flüssigkeit annimmt, während sie sich nach oben bewegt, wenn sie gelassen wird untergetaucht und geht zurück an die Oberfläche, wodurch die statische Flüssigkeit gestört wird.
@ManuelJesus Ich bin mir nicht ganz sicher, was Sie mit "perfekt" und "ideal" in Bezug auf die Flüssigkeit meinen, aber es wird auch Auswirkungen des Bernoulli-Prinzips geben, selbst wenn kein Widerstand vorhanden ist, sich das Wasser jedoch um das Objekt bewegt.
Ja, das ist genau die Art von Effekt (Bernoullis), die ich im Sinn hatte, als ich darüber nachdachte. Könnte es sein, dass force=rho gV nicht mehr gilt?
Gilt das archimedische Prinzip bei bewegten Objekten?
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