Wasserball unter Wasser drücken
Wenn man einen Wasserball unter Wasser drücken will, geht dies dann kurz unter der Wasseroberfläche leichter als tiefer??Bitte mit physikalischer Begründung.
4 Antworten
Mit zunehmender Tiefe wird es immer leichter den Wasserball weiter runter zu drücken. Das liegt daran, dass der Umgebungsdruck mit steigender Tiefe auch steigt. Dadurch wird die Luft in Deinem Wasserball komprimiert, z.B. beträgt das Volumen des Wasserballs bei 10m Wassertiefe nur noch die Hälfte (im Vergleich zur Oberfläche). Da er immer weniger Wasser verdrängt, je kleiner er wird, nimmt auch der Auftrieb ab.
Ich hoffe, ich konnte helfen.
Ich habe es in meiner Antwort bereits angedeutet (10m -> Hälfte des Volumens). Aber hier noch mal genauer:
Das Volumen der Luftfüllung (und damit des Balles) ist antiproportional zum Umgebungsdruck. Verdoppelt sich der Druck, halbiert sich das Volumen. Nun muss man wissen, dass der Umgebungsdruck pro 10m Wassertiefe um 1bar zunimmt. Außerdem muss man beachten, dass der Druck über der Wasseroberfläche (Atmosphärendruck=1bar) mitwirkt. Ich habe also z.B. an der Oberfläche einen Druck von 1bar, in 10m Tiefe einen Druck von 2bar und in 20m Tiefe 3bar. Dass heißt, man hat z.B. in einer Tiefe von 30m (4bar) einen doppelt so hohen Druck wie in 10m (2bar). Damit ist der Ball in 30m Tiefe auch nur halb so groß, wie in 10m Tiefe.
Den Wasserdruck kannst Du auch mit der Formel (Tiefe/10)+1 berechnen. Wenn Du die Tiefe in Metern angibst, erhälst Du den Druck in bar.
Das gleiche passiert übrigens auch im Schwimmbad beim Tauchen mit Deiner Lunge.
Ich hoffe, ich konnte helfen.
Die Auftriebskraft nimmt erstmal, solange der Ball noch nicht ganz eingetaucht schnell zu. Danach nimmt er sehr viel langsamer zu, nämlich in dem Maß wie der steigende Wasserdruck - 1 Atm. pro 10 m Tiefe - zunimmt. Gefühlsmäßig hat man deshalb den Eindruck, daß es oben leichter geht als weiter unten. Aber die obige Angabe heißt, mit jeweils 1m Höhenunterschied wächst der Auftrieb nur um 10%.
Zum Runterdrücken muss man gegen die Auftriebskraft arbeiten.
Das Archimedische Prinzip besagt, dass die Auftriebskraft gleich der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit ist. Und die ist immer gleich, egal wie tief man unter der Wasseroberfläche ist. Wasser ist nämlich inkompressibel.
sehr hilfreicher link aber.. heißt das dann, dass es gleich schwer geht oder je tiefer man kommt, schwerer wird?
Je tiefer man kommt, desto leichter wird es. Meine Erklärung kannst Du ja unten nachlesen.
Das hatte ich in der Tat nicht bedacht, dass ja der Ball kompressibel ist. Du hast recht!
Aber wie viel wird der Ball kleiner? Hängt wohl vom Druck ab, wie stark er aufgepumpt ist, und vom Material.