Wie berechne ich, wie viel Gewicht benötigt wird, um eine bestimmte Menge Luft zu versenken, und wie tief sinkt sie? Auftrieb verstehen

Auftrieb verstehen

Ich versuche, den Auftrieb zu verstehen, also habe ich eine Frage erstellt, die mir sehr helfen sollte. Um dies einfach zu halten, ist oben ein Foto von einem 20 Fuß langen Panzer. Jede Linie stellt 1 Kubikfuß dar , die jeweils 62 Pfund Wasser enthalten. Genau genommen wäre dieser volle Tank: 1' x 1' x 20' und würde insgesamt 1.240 lb Wasser aufnehmen, da jede Linie 1' x 1' x 1' misst.

Die Frage ist, wie berechne ich, wie viel Gewicht benötigt wird, um eine bestimmte Menge Luft zu versenken? Wie berechne ich auch, wie weit es sinken würde, wenn der Wasserdruck mit zunehmender Tiefe zunimmt. Ich möchte die MAXIMALE Luftmenge finden, die ich mit dem GERINGSTEN Gewicht sinken könnte, um mindestens über 11 Fuß tief zu sein.

Wir können mit diesem Beispielfoto beginnen, bei dem ich den Luftabschnitt zu 30 % aus 1 Kubikfuß gemacht habe und die anderen 70 % nur aus Gewicht bestehen. DIES IST EINE GESCHLOSSENE KAMMER , die wäre:

3,6" x 3,6" x 3,6" = 0,03 Kubikfuß = LUFT (ROSA)

8,4" x 8,4" x 8,4" = 0,07 Kubikfuß = GEWICHT = 43,4 lb (GRÜN)

Theoretisch wäre dies nicht genug Luft, um diese Gewichtsmenge überhaupt zu heben, also würde ich annehmen, dass es sinken würde, bis es aufgrund des Wasserdrucks in einer bestimmten Tiefe still bleibt.

Bitte ignorieren Sie die grünen Details auf dem gezeichneten Foto, wie es sein soll (43,4 lb oder 70 % des Abschnitts).

Antworten (2)

Der Auftrieb ändert sich nicht wirklich mit der Tiefe (Wassertemperaturunterschiede können seine Dichte leicht ändern). Sobald ein versiegelter Behälter mehr wog als das Wasser, das er verdrängte (negativer Auftrieb), begann er zu sinken und auf den Grund zu sinken. Wenn es weniger wiegt als die Wassermenge, die es verdrängt hat (positiver Auftrieb), schwimmt es. Um also zu entscheiden, ob Ihr Behälter sinkt oder schwimmt, finden Sie sein Außenvolumen (das ist die Wassermenge, die er verdrängt) und das Gewicht dieses Wasservolumens, wenn das Gesamtgewicht des versiegelten Behälters größer ist als das Gewicht desselben Volumen Wasser, es wird auf den Boden sinken. Wenn es leichter als das Wasser ist, schwimmt es. Neutraler Auftrieb, bei dem es das gleiche Gewicht wie das Wasser hat und weder sinkt noch schwimmt, ist ein instabiler Zustand.

Danke schön. Korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege, aber ich glaube, Sie sagen, dass selbst ein 1.000-Pfund-Feststoff schwimmen oder kurz vor dem Sinken / Schwimmen stehen würde, wenn es ein fester Block wäre, der (2 'x 2' x 4') = 16 ist Kubikfuß. Weil diese genaue Größe ungefähr 1.000 Pfund Wasser verdrängen würde. Klingt ungefähr richtig?
@Rip: Ich habe nicht nachgerechnet, aber es klingt richtig, 1 ml Wasser wiegt 1 Gramm. Wenn also ein 1-ml-Behälter mehr als 1 Gramm wiegt, sinkt er, weniger als 1 Gramm schwimmt er
Danke schön. Darf ich fragen, ob ich ein sinkbares Gewicht in einen 10.000 Fuß tiefen See fallen ließ, würde es den Grund erreichen oder wird es irgendwann einen neutralen Punkt geben?
@Rip Es würde auf den Grund sinken, Wasser wird in Ozeanen oder Seen nicht wesentlich komprimiert, sodass die Verschiebung in verschiedenen Tiefen gleich bleibt
Das wirft eine Frage zum "Pascals-Prinzip" auf, denn wenn dies so aussieht, würde der "kartesische Taucher" auf den Grund sinken, egal wie tief er ist. Ich kann in diesem Forum eine weitere Frage dazu stellen, nachdem ich mehr über U-Boote nachgeschlagen habe. Aber jetzt, wo ich darüber nachdenke, spreche ich von einer offenen Kammer mit Luft anstelle einer geschlossenen Kammer, also wird es einen Unterschied geben.
@Rip: Die Tauchspielzeuge werden in einer versiegelten Flasche mit seichtem Wasser verwendet. Durch Drücken der Flasche wird der Druck erhöht, wodurch die Luft im Taucher komprimiert wird, sodass weniger Wasser verdrängt wird und sinkt. Wenn man die Flasche loslässt, dehnt sich die Luft wieder aus und sie schwimmt wieder, aber wenn sie weit genug in tiefes Wasser sinkt, würde der Wasserdruck die Luft komprimiert halten und sie würde immer schneller sinken. siehe en.wikipedia.org/wiki/Cartesian_diver

Wenn sich Ihre Luftprobe in einem unten offenen Behälter mit zusätzlichen Gewichten befinden würde, würde das Absinken erfordern, dass das Gesamtgewicht der Luft, des Behälters und der Gewichte das Gewicht des von allen drei verdrängten Wassers übersteigt. Nach dem Eintauchen würde das Luftvolumen abnehmen und das System würde weiter sinken. Befände sich die Luft in einem robusten, geschlossenen Behälter, würde bei einer mäßigen Tiefenzunahme nur eine sehr geringe Kompression auftreten.

Danke schön. Korrigieren Sie mich, wenn ich hier falsch liege, aber ich glaube, Sie sagen, dass selbst ein 1.000-Pfund-Feststoff schwimmen oder kurz vor dem Sinken / Schwimmen stehen würde (neutraler Auftrieb), wenn es ein fester Block wäre, der (2 'x 2' x 4') = 16 Kubikfuß. Weil diese genaue Größe ungefähr 1.000 Pfund Wasser verdrängen würde. Klingt ungefähr richtig?
Wie berechne ich, wie viel Gewicht benötigt wird, um eine bestimmte Menge Luft zu versenken, und wie tief sinkt sie? Auftrieb verstehen
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