Sind Anker unter Wasser leichter?
4 Antworten
Die Gewichtskraft mg ist unter Wasser genauso groß wie außerhalb. Da die Auftriebskraft nach oben gerichtet ist, ist die Gesamtkraft auf den Anker kleiner als die Gewichtskraft, sodass er scheinbar leichter wird.
Das Problem dabei ist, dass umgangssprachliche Begriffe (Gewicht) und physikalische Begriffe (Masse, Gewichtskraft) oft durcheinander gebracht werden.
Ein Anker ist unter Wasser genau so schwer wie an Land. Er hat hier wie dort die gleiche Masse.
Aber unter Wasser wiegt er weniger, weil das umgebende Medium viel dichter ist. Es wirkt also eine Kraft, deren Größe der verdrängten Wassermenge entspricht und die ist nach oben gerichtet. Dieser »Auftrieb«, auch wenn er relativ klein ist, verringert also die Gewichtskraft des Ankers.
Weißt Du denn nicht, dass die Masse und die Gewichtskraft zwei völlig unterschiedliche Größen sind?
Die Masse wird durch das Volumen und die Dichte bestimmt und ist von Stoff zu Stoff unterschiedlich. In der Schwerelosigkeit merkt man die Masse daran, dass man eine gewisse Kraft braucht, um den Körper zu Beschleunigen.
Die Gewichtskraft entsteht durch die Anziehungskraft der Erde und wird durch die Auftriebskraft des verdrängten Mediums verringert.
Der Anker hat die gleiche Masse. Schwer wird aber mit der Kraft assoziiert, die man aufbringen müsste, wenn man ihn tragen würde. Es ist kein Fachbegriff. Die Gewichtskraft ist natürlich gleich (Fg = m*g). Diese wird aber um die Auftriebskraft reduziert, welche der Gewichtskraft des Wassers entspricht, das das gleiche Volumen hat wie der Anker.
Ein Körper mit der Masse m hat in der nichtrelativistischen, also klassischen Physik überall im Universum dieselbe Masse m. Die Einheit für die Masse ist das Kilogramm (kg). Nur hat dieser Körper nicht überall dasselbe Gewicht. Das Gewicht ist eine Kraftgröße mit dem Formelsymbol G oder Fg und hat die Einheit Newton (N). Diese Gewichtskraft ist nicht konstant. Auf dem Mond mit seiner geringen Gravitation ist sie deutlich geringer als auf der Erde. Die Masse m ist dort viel leichter. Auf dem Jupiter ist sie hingegen sehr viel schwerer. Und unter Wasser ist sie leichter, weil da die Gewichtskraft teilweise durch die Auftriebskraft kompensiert wird. Eine Waage, die auf Normalnull kalibriert wurde, zeigt unter Wasser ein geringeres Gewicht an als an Land. Und auch eine Wägung in der Umgebungsluft zeigt ein falsches Ergebnis, weil es auch dabei eine Auftriebskraft gibt, für die man bei exakten Massenbestimmungen korrigieren muss. Auch muss man bei sehr genauen Bestimmungen die Waagen am Aufstellort kalibrieren, denn sie würde im zehnten Stock eines Hauses einen geringeren Wert anzeigen als in der Parterre.
Natürlich haben sie immer und überall die gleiche Masse.
Aber sie Verdrängen natürlich unter Wasser ein Volumen Wasser, was ihnen etwas Antrieb verleiht, was dazu führt, dass sie weniger nach unten gerichtete Gewichtskraft haben.
Das kann man sich z.B. daran klarmachen, dass ein Volumen Wasser (z.B. in einer Wasserbombe/Ballon über Wasser Gewichtskraft nach unten hat, unter Wasser aber gar keine Gewichtskraft mehr hat.
Auftrieb, nicht Antrieb.
Der erste Satz (falsch) widerspricht dem letzten (richtig).