Frage:
Schwebt ein Objekt mehr oder weniger mit mehr oder weniger Schwerkraft?
clickbait
2016-08-06 22:18:24 UTC
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Das mag eine dumme Frage sein, aber ich bin ein Neuling in der Physik.

Ein Objekt, das weniger dicht als Wasser ist (oder eine andere Flüssigkeit, aber ich werde in diesem Beispiel Wasser verwenden), schwimmt normalerweise auf der Erde, wenn es in Wasser gelegt wird. Wenn das Objekt jedoch an einem hypothetischen Ort platziert würde, an dem es keine Schwerkraft und Luft gibt, würde es nicht auf dem Wasser schwimmen. Wenn das Objekt also auf einem Planeten mit mehr Schwerkraft als die Erde im Wasser platziert würde, würde es mehr oder weniger schweben oder genauso wie auf der Erde?

Würde es mehr schweben, weil es nicht ohne Schwerkraft schwimmt, aber es schwebt mit der Schwerkraft der Erde, daher würde es mit mehr Schwerkraft noch mehr schweben.

Oder würde es weniger schweben, weil mehr Schwerkraft das Objekt nach unten ziehen würde, so dass es nicht so viel schweben würde.

Oder würde es genauso schweben wie auf der Erde, weil sich die beiden oben genannten Szenarien gegenseitig aufheben.


EDIT: Mit "mehr schweben" meine ich, dass es schneller an die Wasseroberfläche steigt und mehr Kraft benötigt, um es nach unten zu drücken. Mit "weniger schweben" meine ich, dass es langsamer an die Wasseroberfläche steigt und weniger Kraft benötigt, um es nach unten zu drücken.

Haben Sie versucht, den Kraftausgleich aufzuschreiben, um zu sehen, warum Körper auf der Erde schweben können?Was würde passieren, wenn sich die Größe der Gravitationskonstante ändern würde?
Ein Objekt verdrängt eine äquivalente Wassermasse.Wasser wäre unter höherer Schwerkraft dichter (alle anderen Bedingungen sind gleich), daher hängt es davon ab, ob Ihr Objekt die gleiche Dichte hat.Wenn dies der Fall ist, würde es weniger Wasser verdrängen und besser schwimmen.
@JasonGoemaat Die Frage spricht auch über Objekte, die durch den Körper der Flüssigkeit aufsteigen.Ein untergetauchtes Objekt verdrängt ein gleiches Wasservolumen.Ein an der Oberfläche schwebendes Objekt verdrängt eine gleiche Masse.
Ah, das wurde nach meinem Kommentar hinzugefügt, denke ich.Die Hinzufügung macht das Problem viel komplizierter.Ich denke, dass die Auftriebskraft größer wäre, weil das Wasser dichter ist, aber ich bin mir nicht sicher, ob die Dichte des Wassers die Geschwindigkeit seines Aufstiegs beim Eintauchen beeinflussen würde, was auch stark von der Form des Objekts abhängen würde.
@JasonGoemaat Guter Punkt - dieser Teil wurde nach Ihrem Kommentar hinzugefügt.
Fünf antworten:
Amritansh Singhal
2016-08-06 22:36:52 UTC
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Das Objekt würde für beide Werte von $ g $ genau gleich schweben.Sei $ V $ das Volumen des Körpers, $ d $ seine relative Dichte und $ V '$ das Volumen im Wasser. Dann für das Gleichgewicht des Körpers,

$ V \ cdot d \ cdot g = V '\ cdot 1 \ cdot g $

$ V '/ V $ ist also unabhängig von der Erdbeschleunigung.

Dies setzt voraus, dass die Dichte des Wassers keine Funktion der Schwerkraft ist, sondern dass Wasser eine gleichmäßige Dichte hat.Wasser mit höherem Druck neigt dazu, dichter zu sein.Dieser Effekt ist wahrscheinlich winzig und wird möglicherweise durch die Kompression des Objekts selbst unter Druck überfordert!
@Yakk Eine erhöhte Dichte von Wasser mit höherem Druck ist keine Funktion von * g *.
@JasonC Der Druck pro Zoll in Wasser ist eine Funktion von * g *.Der Druck ist in erster Näherung das Gewicht des Wassers über Ihnen (plus Luft usw.).
Das ist gut.Außer bitte eine, die, wenn g = 0 ist, nicht zutrifft und nicht schwebt
Ich bin mir nicht sicher, wie dies die Frage des OP angeht.Sie weisen im Wesentlichen darauf hin, dass es, wenn es auf Wasser schwimmt, die gleiche Menge Wasser verdrängt wie auf der Erde, aber in der Klarstellung von OP heißt es: "Mit" mehr schweben "meine ich, dass es schneller an die Wasseroberfläche steigt.und es braucht mehr Kraft, um es nach unten zu drücken. "- Nach dieser Definition ist es "mehr schweben".Es verdrängt die gleiche Wassermenge, aber alle beteiligten Kräfte sind größer [mit höherer Schwerkraft], ebenso wie die Auftriebsbeschleunigung, wenn sie unterhalb des Wasserspiegels beginnt.
Ross Presser
2016-08-07 11:00:00 UTC
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Wenn Ihr Objekt wie Holz komprimierbar ist, schwimmt es möglicherweise nicht mit höherer Schwerkraft.Der höhere Druck sowohl im Wasser als auch in der Luft kann das Objekt so weit komprimieren, dass seine Dichte die Dichte des Wassers übersteigt (die viel weniger komprimierbar ist als schwammige Dinge wie Holz).Dies ist ein wichtiger Handlungspunkt im klassischen Science-Fiction-Roman Mission of Gravity von Hal Clement.

akhmeteli
2016-08-07 04:04:55 UTC
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Ich stimme im Allgemeinen der Antwort von Amritansh Singhal und dem Kommentar von Yakk zu, aber ich möchte hinzufügen, dass es in einigen Situationen einen anderen Mechanismus des Schwebens gibt, der wesentlich vom Wert von g abhängt.Zum Beispiel laufen Wasserläufer ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gerridae) mit Oberflächenspannung auf dem Wasser, um ein Absinken zu verhindern.In diesem Fall würde ein höheres g ihr Leben schwerer machen :-)

Richtig, obwohl ich denke, es ist fraglich, ob dies überhaupt als "Floating" bezeichnet werden kann.
@leftaroundabout: Es kann fraglich sein, dass dies als "schwebend" bezeichnet werden kann, aber es kann fraglich sein, dass dies nicht als "schwebend" bezeichnet werden kann :-).Zum Beispiel ist eine der Definitionen von "schwimmend" in Merriam-Webster "auf oder in einer Flüssigkeit getragen", und eine der Definitionen von "flott" dort ist "auf oder wie auf dem Wasser getragen".
Peter Green
2016-08-08 06:01:56 UTC
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Angenommen, sowohl das Wasser als auch das Objekt sind starr und inkompressibel (ziemlich gute Annäherung für Wasser, kann oder kann nicht so gut für das Objekt sein) und wir können die Oberflächenspannung ignorieren (gute Annäherung für große Objekte, nicht so gut fürwinzige), dann befindet sich im Equalibrium unabhängig von der Schwerkraft der gleiche Anteil des Objekts über dem Wasser.

Eine stärkere Schwerkraft bedeutet jedoch, dass die im Ungleichgewichtszustand auftretenden Kräfte größer sind.Diese größeren Kräfte führen zu einer schnelleren Bewegung.

Könnte dies bedeuten, dass Sie mehr Freibord benötigen, um nicht überflutet zu werden?Vielleicht nicht, da die Wellen auch kleiner werden?Oder vielleicht auch, weil andere Störungen (bewegliche Lasten usw.) gleich bleiben?
Luke Pritchett
2016-09-15 08:33:27 UTC
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Wenn Sie ein unter Wasser schwebendes Objekt eintauchen, steigt es mit kleineren $ g $ langsamer nach oben und mit höheren $ g $ schneller nach oben.Ebenso sinken Objekte, die sinken, schneller mit höheren $ g $ usw.

Die Auftriebskraft ist $ \ rho_L V g $, wobei $ \ rho_L $ die Dichte der Flüssigkeit ist (von der angenommen wird, dass sie unabhängig von $ g $ ist) und $ V $ das Volumen des Objekts ist.Die Nettobeschleunigung des eingetauchten Objekts beträgt $$ a = g \ left (\ frac {\ rho V} {m} - 1 \ right) $$ Alles in den Klammern auf der rechten Seite ist unabhängig von $ g $.Die Beschleunigung ist also nur proportional zu $ g $, unabhängig davon, ob das Objekt schwebt oder sinkt.

Wie andere angemerkt haben, könnte $ \ rho_L $ theoretisch von $ g $ abhängen, aber dies ist ein kleiner Effekt.Höchstwahrscheinlich führt ein höheres $ g $ zu einem höheren $ \ rho $, wodurch schwimmende Objekte schneller aufsteigen und dichte Objekte langsamer sinken.



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