Stein unter Wasser heben?
Hallo ernst gemeinte Frage vielleicht kann jemand helfen. Ich war damals mal im Schwimmbad und hatte mein Kollege unter Wasser gehoben als wir etwas gekämpft haben. Über Wasser hab ich es kaum geschafft ihn hoch zu heben. Meine frage ist: Wie viel Kilo kann man unter Wasser heben und ob man quasi mehr Kraft unter Wasser hat bzw weniger kraft aufwenden muss. Sagen wir mal ich würde ein 50Kg schweren Stein über Wasser heben was mir schwer fällt..würde ich den im Wasser leichter hoch bekommen? Und wieso wäre das so? Macht es einen Unterschied wenn ich mit unter Wasser bin und den Stein hebe oder reicht es das nur der Stein unter Wasser ist um ihn leichter hoch zu heben?
Danke für Antworten :)
4 Antworten
Das Stichwort ist Auftrieb.
Kurz gesagt verringert sich die Gewichtskraft eines Körpers um die Kraft, die nötig ist, um das von ihm verdrängte Wasservolumen zu heben.
Wenn also ein Objekt ein Volumen von x Litern hat, dann verringert sich die Kraft um ihn zu heben (solange er unter Wasser ist, wo du bist, spielt keine Rolle) um x Kilo. Wenn ich davon ausgehe, dass ein Stein ungefähr eine Dichte von 3kg/l hat, dann hat ein Stein von 50 kg ungefähr einen Volumen von 50/3, also ca. 17 l - unter Wasser "wiegt" er also 50 - 17 = 33 kg.
Bei einem Menschen ist der Effekt wesentlich größer, weil der menschliche Körper eine ähnliche Dichte wie Wasser hat. Da bleibt vom Gewicht fast nix über, weil sich die Kräfte ungefähr aufheben.
17, nicht 11. Ja, das gilt für alle Flüssigkeiten, auch für Gase. Auch an der Luft wirkt die Auftriebskraft - aber da die Luft so sehr viel weniger dicht ist als z. B. der menschliche Körper spielt das beim Heben eines Menschen keine Rolle. Das bisschen Luft, dass von einem Menschen verdrängt wird, wiegt halt so gut wie nix.
In Quecksilber z. B. "verliert" jeder Körper pro Liter Volumen 13 kg an Gewichtskraft - daher schwimmen in reinem Quecksilber z. B. auch Gegenstände aus Eisen. Schau mal hier: https://www.youtube.com/watch?v=f5U63IGmy6Q
Danke ich schaus mir direkt an.
Aber es verliert docj gewicht im wasser. 11KG? Ist es dann nicht 11 kilo leichter im wasser?
Das vom Stein verdrängte Wasser gibt dem Stein Auftrieb, sodass für das Anheben unter Wasser weniger Kraft benötigt wird. Angenommen der Stein hat die Dichte 2 und Wasser die Dichte 1, dann muss ich dank dem Auftrieb durch das verdrängte Wasser nur noch die halbe Kraft aufwenden. Hat ein Körper eine Dichte von weniger als 1, so schwimmt er bekanntlich, d.h. er wird alleine durch den Auftrieb hochgehoben.
Hier spielt die Dichte eine Rolle, im Wasser "verlieren" die Gegenstände an Gewicht deswegen fällt es uns leichter sie im Wasser auch die Schwerkraft spielt eine Rolle Normalerweise ist der Stein wegen der Schwerkraft am Boden .Doch wenn es im Wasser ist verdrängt der Stein eine bestimmte Wassermenge. Da das Wasser uns nicht einfach Platz machen kann, drückt es uns nach oben. Dadurch wird auch die Schwerkraft schwächer, die sonst dem Stein nach unten ziehen würde.
Überall (also in jeder Flüssigkeit oder jedem Gas, also auch in Luft) gibt es eine Auftriebskraft, die sich als Produkt aus verdrängtem Volumen (Volumen also Größe des Steins), der Dichte der Flüssigkeit und der Erdbeschleunigung ergibt.
Die Gewichtskraft zeigt (vereinfacht gesprochen) nach unten und die Auftriebskraft nach oben. Diese Kräfte "kämpfen" gegeneinander. Bei einer leeren Plastikflasche, die sehr leicht (geringe Dichte) ist gewinnt die Auftriebskraft (das heißt aber nicht, das die Gewichtskraft wegfällt). Genau so ein Stein im Wasser: es gewinnt die Gewichtskraft, weil der Stein schwer (dicht) ist, aber die Auftriebskraft ist trotzdem noch da. Also musst du der Auftriebskraft nur ein bisschen helfen und gemeinsam mit der Auftriebskraft kannst du den Stein heben.
Ab der Wasseroberfläche zur Luft wird die Auftriebskraft in der Luft fast NULL und jetzt musst du allein den Stein heben.
Okay wow danke dir. Echt interessant das 11Kilo weg gehen nur wegen Wasser. Wäre das z.B. anderst bei anderen Flüssigkeiten? Flüssigstickstoff oder anderes? Würde das auch bei Gasen funktionieren?