Auftrieb
Auftrieb ist eine Kraft, welche der Gewichtskraft entgegenwirkt. Man unterscheidet zwischen dem statischen und dem dynamischen Auftrieb.
statischer bzw. hydrostatischer Auftrieb
Der statische bzw. hydrostatische Auftrieb kommt zustande, wenn ein Körper in eine Flüssigkeit – wie bspw. Wasser – eintaucht. Dadurch verdrängt der Körper eine bestimmte Masse dieser Flüssigkeit. Ist diese Gewichtsmasse der verdrängten Flüssigkeit gleich oder schwerer als der Körper, welcher diese Flüssigkeit verdrängt – kommt es zum Auftrieb. Denn die Flüssigkeit umfließt den Körper, drückt von unten und von der Seite dagegen und erzeugt somit eine Kraft. Diese Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit und zugleich der Gewichtskraft des Körpers.
Ein flacher Körper, welcher auf dem Wasser liegt – verdrängt weniger Flüssigkeit. Somit ist weniger Auftriebskraft nötig, um diesen an der Wasseroberfläche zu halten.
Da der Körper ein festgelegtes Volumen hat, wird demnach das gleiche Volumen an Flüssigkeit verdrängt. Allerdings kann die Masse dieses verdrängten Flüssigkeits-Volumens durchaus variieren, da jede Flüssigkeit eine unterschiedliche Dichte hat. Die Dichte ergibt sich aus kg/m3 bzw. als Gewicht je Kubikmeter oder Gewicht pro Volumeneinheit. Da jede Flüssigkeit eine unterschiedliche Dichte (z.B. Salzwasser, Süßwasser) hat und somit eine Volumeneinheit der verdrängten Flüssigkeit nicht immer gleich schwer sein muss, existieren auch unterschiedliche Auftriebskräfte.
Der statische Auftrieb ist dafür verantwortlich, dass Schiffe schwimmen. Denn das Gewicht der verdrängten Wassermassen durch das Schiff sind mindestens genauso so groß, wie das Gewicht des Schiffes. Sobald allerdings das Schiff ein Loch hat, in welchem Wasser einströmt, nimmt die Gewichtskraft des Schiffes derart zu, dass es einsinkt – um mehr Wassermassen verdrängen zu können. Durch weitere Einströmungen sinkt das Schiff immer weiter, bis es schließlich untergeht.
Dynamischer Auftrieb
Der dynamische Auftrieb wirkt auf Körper, welche sich in einer Strömung befinden. Diese Strömung kann eine Gasströmung (Luftstrom) oder in einer Flüssigkeit (Wasserströmung) gegeben sein. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit auf einer Seite größer ist als auf der anderen – entsteht eine Druckdifferenz zwischen den Strömungskräften, welche zur Auftriebskraft wird. Diese Auftriebsform ist Grundlage dafür, weshalb Flugzeuge fliegen.
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