Arbeitsblatt: Aufgaben Auftrieb

Material-Details

Aufgaben und Lösungen
Physik
Gemischte Themen
klassenübergreifend
4 Seiten

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1187
13
25.10.2017

Autor/in

Fähni (Spitzname)
Land: Schweiz
Registriert vor 2006

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Textauszüge aus dem Inhalt:

Markus Fähndrich Physik Seite Aufgaben Auftrieb 1. Auf dem Grund eines Süsswassersees liegt ein Stahlwürfel mit einer Kantenlänge von 35,0 cm. Wie gross ist seine Auftriebskraft? Lösung: Geg: 35,0 cm, H2O Ges: FA H2O 1,0 kg dm3 3 3,50dm 42,875 dm3 3 FA H2O 1,0 kg kg 9.81 2 42,875dm3 420,6 2 420,6N 3 dm s 2. Ein zylindrischer Körper taucht ganz in Öl ein und erfährt eine Auftriebskraft von 1,8 Newton (N). Seine Grundfläche ist 20,0 cm2, seine Höhe 10,0 cm. Welche Dichte hat das Öl? Lösung: Geg: FA 1,8 N, 20,0 cm2, 10,0cm Ges: Oel V d2 0,200dm2 1,00dm 0,200dm 3 4 FA Öl Öl FA g 1,80 kg s2 1,80N kg 0,92 m dm3 9,81 2 0,2dm 3 9,81 2 0,2dm3 s 3. Wie gross ist die Auftriebskraft eines kugelförmigen Schwimmers mit dem Durchmesser 140 mm, der a) voll in Heizöl eintaucht? Dichte des Heizöls ist 0,90 kg/dm3 b) Zur Hälfte in Heizöl eintaucht? Lösung: Geg: d 140mm, 0,90 kg/dm3 Ges: a) FA b) FA bei halber Eintauchtiefe d3 6 3 d3 kg 1,4dm FA Oel 0,9 9.81 2 12,69 6 6 dm3 1 12,69N FA1 2 FA 6,35 2 2 VKugel 4. Der zylindrische Schwimmer eines Vergasers taucht 20 mm tief in Benzin ein. Dichte von Benzin ist 0,70 kg/dm3 a) Wie gross ist der Auftrieb des Schwimmers? b) Mit welcher Kraft drückt der Schwimmer gegen den Ventilsitz? Wobei das Eigengewicht des Schwimmers mit einer Kraft von 0,1 nach unten zieht? Lösung: Geg: dS 45mm, 20mm, FS0,1N B0,7 kg/dm3 Ges: FA, FS d2S 0,45dm 0,2dm 0,03181dm3 h h 4 4 kg FA B 0,7 9.81 2 0.03181dm 3 0,218N 3 dm a) 2 V Aufgaben Auftrieb mit Lösungen b) FA FS 0,118N Seite 1 von 4 Markus Fähndrich Physik Seite 5. Wie gross ist der Auftrieb eines waagrecht liegenden Kern für eine gegossene Bohrung mit Durchmesser 80 mm und der Länge 250 mm? Die Dichte des flüssigen Metalls beträgt 7,85 kg/dm3. Lösung: Geg: 80mm, 250mm, 7,85 kg/dm3 Ges: FA dS2 0,8dm 2,5dm 1,2566dm3 h h 4 4 kg FA B 7,85 9.81 2 1,2566dm3 96,77N 3 dm a) 2 V 6. Ein rechteckiges Holzfloss (2m 2,6m) hat eine Masse von 84 kg. Wie tief taucht es in das Seewasser ein? Lösung: Geg: b20dm, l26dm, m84kg, H2O1kg/dm3 Ges: Eintauchtiefe H2O V V 84kg 84,0dm3 kg H2O 1 dm3 FG FA 84,0kg 9.81 h blh h V 824 s2 FA H2O damit gilt 824N 84,0dm3 kg 1 9.81 2 dm3 3 84dm 0,1615dm 16,15mm 520dm2 7. Ein Körper hängt an einem Kraftmesser, der 1,35 anzeigt. Taucht der Körper in Wasser unter, so zeigt die Anzeige 0,47 N, in Öl zeigt die Anzeige 0,55 an. a) Welches Volumen hat der Körper? b) Welche Dichte hat das Öl? Lösung: Geg: FLuft1,35N, FH2O0,47N, H2O1kg/dm3 Ges: a) V, b) Oel a) FA FLuft FH2O 1,35N 0,47N 0,88N FA H2O b) FA FLuft FOel 0,88N 0,0897dm3 89,7cm3 kg H2O 1 9,81 2 dm3 1,35N 0,55N 0,80N FA H2O Aufgaben Auftrieb mit Lösungen V Oel FA FA g 0,80N 9,81 0,0897dm3 2 0,909 kg dm3 Seite 2 von 4 Markus Fähndrich Physik Seite h14dm 8. In einer Badewanne schwimmt ein Holzklotz, auf dem sich ein Stein befindet. a) Was passiert mit dem Holzklotz, wenn der Stein ins Wasser fällt? Der Holzklotz steigt, fällt, bleibt gleich? b) Was passiert mit dem Wasserspiegel? Der Wasserspiegel steigt, fällt, bleibt gleich? Lösung: Geg: Holzklotz, Stein, Wasser Ges: a) Bewegung Holzklotz b) Bewegung Wasserspiegel a) Stein fällt vom Floss, oder ander gesagt der Stein wird weggenommen Floss steigt Boje b) Stein fällt ins Wasser und verdrängt Wasser Wasserspiegel fällt Erklärungsversuch: Im Boot verdrängt der Stein sein Gewicht, im Wasser nur sein Volumen. Floss d29 d1 9. Eine zylindrische Boje hat den Durchmesser 1,00 und die Höhe 0,40 m. Sie besteht aus 8 mm dickem Stahlblech (Dichte 7,80 kg(dm3). Wie tief taucht die Boje beim Schwimmen in Meerwasser (Dichte 1,03 kg/dm3) ein? Lösung: Geg: d1 1000 mm, d2 984 mm, h1 400 mm, h2 384 mm Fe 7,8 kg/dm3, Mwasser 1,03 kg/dm3 Ges: Eintauchtiefe d12 d2 h1 2 h2 4 4 2 2 10dm 9,84dm VSt 4dm 3,84dm (314,2 292)dm3 22,2dm3 4 4 VSt V1 V2 St VSt mSt mBoje St VSt 7,8 kg 22,2dm3 173,16kg dm3 wenn die Boje schwimmt ist FG FA also im Gleichgewicht! FG mBoje 173,16kg 9.81 2 1698,70 FA Mwasser s FG 1698,70N FA FG V 168,12dm3 kg Mwasser 1,03 9,81 2 dm3 V 168,12dm3 h 2,14dm 10dm 2 4 Aufgaben Auftrieb mit Lösungen Seite 3 von 4 Markus Fähndrich Physik Seite 10. Welche Auftriebskraft erfährt ein Luftballon mit einem Durchmesser von 13 m? Lösung: Geg: 130 dm, Luft 1,293 kg/m3 Ges: FA VBallon d3 13m 2197m3 1150,35m3 6 6 6 3 kg 9,81 2 1150,35m3 14591 14,59 kN 3 s 14591 m 1487 kg g 9,81 2 Das Gewicht der eingeschlossenen Luft ist also: !!! FA Luft VBallon 1,293 11. Der Wasserzufluss in einen Tank soll mit einem Schwimmer, der über einen Hebel ein Ventil schliessen kann, unterbrochen werden. Dar Wasserdruck im Zufluss beträgt 3 bar. Die ZuflussÖffnung im Ventil hat die Fläche von 0,8 cm2. Der zylindrische Schwimmkörper hat eine Grundfläche von 50,0 cm2. Im Schwerpunkt des Hebels wirkt die Kraft 1,50 N. Ab welcher Eintauchtiefe des Schwimmers wird das Ventil geschlossen? Lösung: Geg: l1 70 mm, l2 280 mm, l3 105 mm, pZ3,00bar, FS1,5N, AZ 0,80cm2, AS 50cm2 Ges: HSchwimmer FZ 10 Z Z 10 3bar 0,8cm2 24,0N FZ l1 FS l2 FA l3 FA FZ l1 FS l2 24N 70mm 1,5N 105mm 6,563N l3 280mm Wie gross ist die Masse und das Volumen des verdrängten Wassers? mH2O 0,6690kg FA 6,563N 0,6690kg VH2O 0,6690dm3 kg 9,81 H2O 1 3 s2 dm 3 VH2O 0,6690dm HSchwimmer 1,3379dm 134mm Schwimmer 0,5dm2 mH2O Aufgaben Auftrieb mit Lösungen Seite 4 von 4