Stellen Sie sich einen horizontalen Querschnitt vor eines Zylinders, der eine Flüssigkeit der Dichte enthält . Der Abwärtsdruck auf in der Tiefe von der Oberfläche der Flüssigkeit ist . Das ist gut und intuitiv. Aber es gibt auch einen Aufwärtsdruck in gleicher Größenordnung .
Offensichtlich gibt es eine Gewichtsflüssigkeit nach unten drücken auf . Was übt den gleich großen Aufwärtsdruck von unten aus? Das ist ganz klar ein Aufschwung. Basierend auf dem Archimedes-Prinzip und dem Auftrieb (oder unter Berücksichtigung des statischen Gleichgewichts) kann gezeigt (nicht erklärt) werden, dass dieser Auftrieb ebenfalls von Bedeutung sein wird . Aber ist das nicht kontraintuitiv? Warum sollte die Flüssigkeit eine nach oben gerichtete Kraft ausüben, wenn das Gewicht sitzt oben ? Es tut mir leid, wenn die Frage nicht klar ist.
Es ist unmöglich, dass „Flüssigkeit oben“ stationär ist, es sei denn, es beschleunigt nicht. Wenn es stationär ist und nicht beschleunigt, erfordert die Newtonsche Mechanik eine Gesamtkraft von Null, und das (bei Vorhandensein der Schwerkraft) geschieht nur, wenn eine Aufwärtskraft auf die Flüssigkeit ausgeübt wird.
Bei meinem Tee wird diese Kraft unten durch die Teetasse und in der Mitte durch den Tee darunter (der eine leicht komprimierte Flüssigkeit ist) ausgeübt. Das Entfernen der Teetasse oder das Auslaufen des Tees würde dazu führen, dass der Flüssigkeitsspiegel nach unten beschleunigt wird.
Die unter Druck stehende Flüssigkeit wird komprimiert, und diese Kompression erzeugt, wie die Kompression einer Feder, die Kraft, die wir "Flüssigkeitsdruck" nennen, gegen die Flüssigkeit oben, den Becherboden und die Becherseitenwände.
Druck hat keine Richtung, es ist die Kraft als Folge von Druck, die eine Richtung hat.
Stellen Sie sich vor, dass Ihr Flüssigkeitszylinder eine horizontale Querschnittsfläche hat
und Höhe
wurde entfernt und Sie wurden gebeten, die Kräfte zu finden, die auf die restliche Flüssigkeit ausgeübt werden mussten, damit keine der verbleibenden Flüssigkeiten in den Hohlraum gelangte.
Es würden horizontale Kräfte an den Seiten des Hohlraums und vertikale Kräfte an den Endkappen wirken.
Die Aufwärtskraft auf die Flüssigkeit an der Spitze müsste sein und die nach unten gerichtete Kraft auf die Flüssigkeit am Boden wäre .
Nun übt die Flüssigkeit gleich große und entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf die "Leere" aus - Newtons drittes Gesetz.
Die vertikale Nettokraft auf die "Leere" ist also Dies ist die Größe des Gewichts (abwärts gerichtete Kraft aufgrund der Anziehungskraft der Erde) der Flüssigkeit, die ursprünglich die Leere gefüllt hat.
Wenn sich also Flüssigkeit im Hohlraum befindet, ist die Nettokraft auf diese Flüssigkeit Null, dh sie befindet sich im statischen Gleichgewicht.
Betrachten Sie nun, wie Sie Ihre Frage formuliert haben, was als Höhe des Flüssigkeitszylinders passiert
wird immer kleiner.
Nicht viel - es gibt immer noch einen statischen Gleichgewichtszustand, bei dem das Gewicht der Flüssigkeit im Zylinder gleich der Aufwärtskraft aufgrund der ihn umgebenden Flüssigkeit ist.
Füllen Sie eine große Badewanne mit gleich großen Plastikkugeln und Steinen. Was passiert, wenn Sie es ein wenig schütteln?
Alle leichteren Plastikkugeln fliegen lebhafter herum, während sich die Steine aufgrund ihrer höheren Masse weniger bewegen. So landen die Steine am Ende ganz unten und die Plastikkugeln landen schließlich ganz oben. Stellen Sie sich die Moleküle einer Flüssigkeit auf die gleiche Weise vor: