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Auftriebskraft

Auftriebskraft berechnen

Nutzen Sie hier die Gelegenheit die Auftriebskraft schnell und einfach zuberechnen. Geben Sie hierzu unten lediglich die Dichte der Flüssigkeit oder des Gases sowie das Volumen an.

Dichte der Flüssigkeit oder des Gases [kg/m3]  
Volumen [m3]  

Der Auftrieb ist eine physikalische Größe, welche dem Bereich der Mechanik zugeordnet wird. Man spricht auch vom Prinzip des statischen Auftriebes. Es wird auch das archimedische Prinzip genannt. Diesem Prinzip liegt der Unterschied in der Dichte verschiedener Stoffe und ihrem Verhältnis zueinander, sowie das Volumen des Mediums zugrunde. Ein Auftrieb liegt einfach ausgedrückt immer dann vor, wenn die Dichte des Körpers geringer ist, als das Medium, in dem er sich befindet. Dies kann sowohl in der Luft, als auch im Wasser sein. In diesem Zusammenhang ist auch vom so genannten hydrostatischen Druck die Rede. Dieser Druck muß jedoch an die Unterseite des jeweiligen Körpers wirken können. Ist dies nicht der Fall, so kann das archimedische Prinzip nicht greifen.

In der Luftfahrt wird dieses Prinzip in Form von Heißluftballons genutzt. Hier liegt die simple Erkenntnis zu Grunde, daß heiße Luft eine geringere Dichte hat, als kalte. Die Luft im Ballon wird also durch einen Brenner auf eine größere Temperatur gebracht, als die Umgebungsluft und das bewirkt den Auftrieb des Ballons. In der Vergangenheit wurde in Zeppelinen Wasserstoff verwendet. Auch dieser ist leichter als Luft und bewirkt einen Auftrieb. Jedoch ist Wasserstoff ein hochexplosives Gas und diese Technik gilt daher als zu gefährlich. Wesentlich häufiger und intensiver wird jedoch der Auftrieb im Wasser genutzt. Auch hier wird die Tatsache, daß ein Körper, dessen Dichte geringer ist als Wasser einen Auftrieb erfährt, genutzt.

Wichtig in diesem Zusammenhang ist die damit verbundene Auftriebskraft. Ein Schwimmkörper wird hierbei so konzipiert, daß nicht nur er selbst, sondern auch eine Zuladung auf dem Wasser schwimmen kann. Diese Zuladung muss jedoch ermittelt werden. Hierzu wird eine Berechnung angestellt, wie hoch der Auftrieb des Gefäßes, also des Schiffes sein muss, damit ein bestimmter Schweredruck inclusive Zuladung in der Flüssigkeit ausgeglichen werden kann. Hierbei sei erwähnt, daß es Unterschiede zwischen den einzelnen Flüssigkeiten gibt. Wer bereits einmal im toten Meer gebadet hat, wird mit Erstaunen feststellen, daß sein Körper ohne eigenes Zutun auf der Wasseroberfläche treibt.

Das ist in diesem speziellen Fall dem hohen Salzgehalt des Meerwassers dort geschuldet. Dieser hohe Salzgehalt verursacht eine hohe Dichte des Wassers. Taucher nutzen ebenfalls das Prinzip des Auftriebes. Durch entsprechende Bleigewichte sorgen sie zunächst für einen negativen Auftrieb, der es ihnen ermöglicht, ohne große Mühe in die Tiefe zu gelangen. Mittels der so genannten Tarrierweste, die über die Pressluftflasche gefüllt wird, wird das Volumen des Tauchers erhöht und damit seine Dichte verringert. Die Folge ist ein Auftrieb, der es dem Taucher ermöglicht, genauso mühelos wieder an die Oberfläche zu gelangen.

In der Schifffahrt spielt also die Gewichtskraft eine wichtige Rolle. Es ist also wichtig, die Auftriebskraft berechnen zu können. Diese entscheidet neben anderen Faktoren über die Zuladung eines Schiffes. Zusammenfassend lässt sich sagen, daß ein Auftrieb immer dann erfolgt, wenn die von oben auf den Körper wirkende Gewichtskraft geringer ist, als die von unten auf den Körper wirkende Auftriebskraft. Hierbei spielen neben dem Schweredruck auch die Oberfläche des Körpers, sowie die Tauchgewichtskraft eine Rolle.

Berechnung der Auftriebskraft

Aufgabe: Berechne die Auftriebskraft einer Flüssigkeit. Damit diese Aufgabe gelöst werden kann, muss zunächst die Dichte des Gases oder der Flüssigkeit, in der sich der Körper befindet, bekannt sein. Weiterhin muss das Volumen der Flüssigkeit bekannt sein.

Nehmen wir also an, die Flüssigkeit sei Wasser. Wasser hat eine Dichte von 998,20 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3)

Das Volumen der Wassermenge sei in diesem Falle 200 Kubikmeter.

Wir multiplizieren nun die Dichte des Wassers mit seinem Volumen und erhalten: 199640 als Zwischenergebnis. Ein Zwischenergebnis ist es deshalb, weil es sich hierbei nicht um eine Größenangabe für die Kraft handelt, die gesucht wird. Der Wert 199640 muss daher mit der Newtonzahl 9,80665 multipliziert werden:

Als Endergebnis der Berechnung der Auftriebskraft von 200 Kubikmetern Wasser erhalten wir 1.958.468,40 N.

Benutzung des Online Rechners

Die Berechnung sowie die einzelnen Zwischenschritte nimmt uns das kostenlose online-tool ab. In die vorgesehenen Felder müssen lediglich die Werte für die Dichte des entsprechenden Mediums, sowie dessen Volumen angegeben werden. Nach Betätigung des Buttons "Berechnen" wird im Lösungsfeld das Ergebnis in der Maßeinheit N für Newton angezeigt.




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