Physik-Masse eines Zylinders in Wasser?
Hallo!
Ich lerne gerade für meine Klausur in Physik und hänge nun an einer Aufgabe.
Die Aufgabe lautet wie folgt :
Ein zylinderförmiges Stück Metall hat 2cm Duchmesser und 1cm Höhe und liegt auf dem Boden eines Wasserbehälters vollständig unter Wasser. Die Waage ist ohne Metallstück auf 0 gestellt und zeigt für das Metall eine Masse von 10g an.
Welche (scheinbare) Masse zeigt die Waage an, wenn das Metallstück an einem Faden aufgehängt wird und dabei weiterhin vollständig unter Wasser ist, aber nicht mehr am Boden aufliegt.
Ich bin mir bewusst, dass FG>FA ist, wenn der Körper am Boden ist und dass FG=FA ist, wenn er "schwebt".
FA hatte ich bereits ausgerechnet und dabei 0,031N heraus bekommen, aber was mir das nun weiter hilft, weiß ich auch nicht.
Die Lösung der Aufgabe ist gegeben, jedoch weiß ich nicht genau, wie man dies errechnen kann.
1 Antwort
Auf das Volumen des Zylinders kommst du über
Dann kannst du über
die Masse des verdrängten Wassers und über
deren Gewichtskraft berechnen. Die entspricht der Auftriebskraft. Mit dieser Kraft wird das Teil also sobald es vollständig eingetaucht ist nach oben gedrückt.
Da Metall aber schwerer als Wasser ist, ist seine Gewichtskraft größer als die Auftriebskraft. Ohne Feder würde dieser "Überschuss" vom Boden des Behälters getragen. Nun macht das aber die Feder.
Du musst also nur noch berechnen, welche scheinbare Masse dieser Auftriebskraft entspricht. Denn genau die Kraft, die auf das Teil nach oben wirkt, drückt das Gefäß auf der Waage nach unten. Also können wir die oben schon benutzte Gleichung in der Form
benutzen.
Wenn du das Problem durchschaust, kannst du auch gleich die Masse des verdrängten Wassers gleich der "scheinbaren" Masse setzen. Dann lässt sich die Aufgabe auch ganz gut im Kopf lösen ;).