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Aufgabe:

Ein homogener Quader mit Dichte 0,8 g/cm^-3 und den KantenlĂ€ngen (in cm) 1, 2 und 3 schwimmt im Wasser, wobei die Kante der LĂ€nge 2 die Höhe sei. Zeige: Kippt der Quader zur Seite, sodass die Höhe anschließend die LĂ€nge 1 hat, wird Energie frei. Wie viel Energie wird frei? (Wobei die zweite Frage einfach sein sollte, wenn man die erste verstanden hat.)


Problem/Ansatz:

Eigentlich mĂŒsste das doch heißen, dass der Quader zu Beginn eine höhere potenzielle Energie als am Ende hat!? Ich wĂŒsste zumindest nicht, wo die Energie sonst herkommen soll. TatsĂ€chlich liegt doch aber der Schwerpunkt des Quaders nach dem Umkippen höher als davor, also mĂŒsste der Quader nach dem Umkippen doch mehr potenzielle Energie haben? Wie kann dann Energie frei werden? Ein Gedanke war, dass die potenzielle Energie nur im Feld der Auftriebskraft betrachtet sinkt, wenn der Schwerpunkt nach oben steigt, aber insgesamt kann sich das beides maximal ausgleichen, weil Auftriebskraft und Gravitationskraft eines schwimmenden Körpers ja gleich sind. Könnte mir irgendjemand helfen, ich weiß leider nicht mehr richtig weiter, wo die Energie herkommt? Vielen Dank!

von

1 Antwort

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Hallo

wie kommst du auf die Idee dass nach dem Umkippen der Schwerpunkt höher liegt.

in beiden FĂ€llen liegen 80% des Volumens im Wasser, aus dem Wasser ragen 20%

diese 20 % sind im Fall  mit h=2  0,4 cm im Fall h=1 0,2 cm. der Teil ĂŒber dem Wasser liegt also niedriger , der Unterschied des S oberhalb des Wassers ist 0.1cm. soviel Energie ist weniger da,

Das Teil unter Wasser spielt keine Rolle.

Gruß lul

von 22 k

Erstmal vielen Dank, dann war mein Fehler wohl, dass ich den Teil unter Wasser mit einbezogen habe. Allerdings ist mir noch nicht klar, warum der keine Rolle spielt!?

Witziger weise hat uns unser Lehrer heute genau diese Aufgabe gestellt ;) (und ich habs auch noch nicht ganz verstanden). Als Hausaufgabe sollen wir uns jetzt aber noch ĂŒberlegen, fĂŒr welches VerhĂ€ltnis von Höhe zu Breite (zu beginn) der Energiegewinn maximal ist. Gibt es da wirklich ein VerhĂ€ltnis, fĂŒr das das der Fall ist? Ich hĂ€tte jetzt erstmal gedacht, dass der Energiegewinn einfach immer grĂ¶ĂŸer wird, um so grĂ¶ĂŸer das VerhĂ€ltnis Höhe/Breite ist. Kann da jemand von euch vielleicht auch was zu sagen?

Und noch eine ergĂ€nzende Frage zur Energie: Spielt dabei (E=mgh) dann auch nur die Masse ĂŒber dem Wasser eine Rolle oder die gesamte Masse des Quaders?

Hallo

Vorstellung warum der Teil unter Wasser keine Rolle spielt. SĂ€g in Gedanken das Teil ĂŒber Wasser ab, und dreh es und leg es auf das eingetauchte Teil. was das fĂŒr eine Form hat ist völlig egal, es muss ja nur das Gewicht an Wasser verdrĂ€ngen das es hat, du kannst das Unterteil lassen wie es ist, und da Oberteil gedreht oder geeignet zersĂ€gt  weder drauf legen!

Gruß lul

Vielen Dank fĂŒr die Hilfe, jetzt hab ich es verstanden!

an Quert

am besten nimm einen  Schaschlikspieß!

lul

Wie genau soll mir der Schaschlikspieß helfen???

Hallo

das war das dĂŒnnste Teil pro Masse, was mir einfiel. eine dĂŒnner gerader anderer Gegenstand gewinnt auch beim Umfallen am meisten Energie.

Gruß lul

Das heißt doch aber ich hatte recht und es gibt nicht DAS VerhĂ€ltnis, fĂŒr das der Energiegewinn maximal ist, sondern im Prinzip ist das fĂŒr Höhe/Breite=unendlich der Fall!?

Hallo

ja so seh ich das, aber es muss ja noch steif sein, ein Haar tut  es nicht .

Gruß lul

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