Fraktion und Blasen

Fraktion und Blasen

Andrej Schetnikow
"Quantic" №2, 2016

Warum schwimmen einige Körper im Wasser, während andere darin ertrinken? Alle, die Physik in der Schule gelernt haben, kennen die richtige Antwort: Wenn die durchschnittliche Dichte eines Körpers geringer ist als die Dichte von Wasser, schwimmt dieser Körper auf der Oberfläche, und wenn die durchschnittliche Dichte eines Körpers größer ist als die Dichte von Wasser, wird ein solcher Körper sinken und zu Boden gehen.

Die Körperdichte kann in gewissen Grenzen reguliert werden. Am U-Boot dafür gibt es spezielle Panzer. Um unter Wasser zu tauchen, sind die Tanks mit Wasser gefüllt. Das Volumen des Bootes bleibt gleich, und das Gewicht erhöht sich, was bedeutet, dass die Dichte auch zunimmt. Wenn die durchschnittliche Dichte des Bootes größer als die Dichte des Wassers wird, geht das Boot unter Wasser. Um wieder an die Oberfläche zu gelangen, werden die Tanks mit Druckluft geblasen, weshalb die durchschnittliche Dichte des Bootes wieder abnimmt.

Ich frage mich, ob es möglich ist, es so zu machen, dass sich nicht die Dichte des Körpers ändert, sondern die Dichte des Wassers? Wenn die Dichte des Wassers merklich geringer würde, würden einige Schwimmkörper darin versinken, und wenn es im Gegenteil merklich ansteigen würde, könnten einige versunkene Körper nach oben schwimmen. Wahrscheinlich kennt jeder diese Erfahrung: In einem Glas Wasser liegt ein rohes Ei auf dem Boden, Salz wird in das Wasser gegossen und gerührt, und wenn das Salz aufgelöst ist, springt das Ei auf.Alles ist sehr einfach: Salzwasser hat eine höhere Dichte als Frischwasser, also kam das Ei.

Bubble Erfahrung

Man kann aber etwas Interessanteres tun, um beispielsweise kleine Wasserbläschen aus dem Aquariumbelüfter durch das Wasser zu leiten. Die mittlere Dichte von Wasser mit Blasen wird im Vergleich zu Wasser ohne Blasen abnehmen, und wenn der Schwimmkörper zu Beginn des Experiments nur geringfügig aus dem Wasser herausragt, kann er durch Passieren der Blasen ertrinken!

Sie können diese Erfahrung selbst machen, und es ist nicht notwendig, einen Kompressor dafür zu verwenden. Nimm eine Plastikflasche, schneide den Boden ab und führe einen langen Schlauch durch die Kappe. Wir werden mit unseren Mündern Luft in die Röhre blasen, und um sich in Blasen zu verwandeln, werden wir einen Kreis aus Moosgummi in seinen Weg legen und ihn in der Flasche befestigen. Wenn Sie an diesem Gerät fummeln und ein passendes "Boot" bauen, erreichen Sie, dass das Boot beim Einblasen von Luft vorübergehend sinkt.

Erfahrung mit Schuss

Blasen reduzieren die durchschnittliche Wasserdichte – ist es möglich, sie auf ähnliche Weise zu erhöhen, ohne etwas aufzulösen, sondern einfach etwas von oben in das Wasser fallen zu lassen? Wir nahmen ein langes Glasrohr mit einem Durchmesser von 2 cm, bedeckten es von unten mit einem Gummistopfen, setzten es auf ein Stativ und füllten es mit Wasser.Sie machten ein luftdichtes Boot aus dem Kugelschreiberkörper und luden es mit Lehm, so dass es erst im Wasser versank. Dieses Boot war in der Wassersäule mit einer Schnur aufgehängt. Und als wir begannen, den Schuss durch den Trichter in die Röhre zu gießen, tauchte zu unserer Freude das Boot auf! Erfahrungsberichte finden Sie auf unserer Website.

Als wir ein Video mit dieser Erfahrung veröffentlicht haben YouTubeIn den Kommentaren gab es viele Einwände: Die Leute glaubten nicht, dass dies möglich sei, und glaubten, dass das Boot nicht aufgrund von Veränderungen der Wasserdichte aufsteigt, sondern aufgrund der aufsteigenden Ströme, die es mit sich führen. "Wie ist das", sagten sie, "denn wenn die Bleikugeln an den Saiten im Wasser hängen würden, hätte dies zum Aufstieg des Bootes geführt?" Es gibt einen gewissen Grund in dieser Bemerkung: Wenn Sie ein großes Gewicht in ein Aquarium mit Wasser legen, so dass es an dem Seil hängt, ohne den Boden zu berühren, führt dies dazu, dass der an der Unterseite hängende Schwimmer an die Oberfläche schwimmt? – Offensichtlich nicht.

Es gibt jedoch eine Ersetzung einer Situation durch eine andere: Schließlich hängen die Pellets nicht an den Saiten, sondern fallen unter der Wirkung der Schwerkraft herunter. Sie fallen jedoch nicht frei, denn die konstante Geschwindigkeit ihrer Bewegung ist derart, dass die auf jedes Pellet einwirkende Schwerkraft durch die Kraft des frontalen Widerstands des Wassers ausgeglichen wird.Es stellt sich heraus, dass Wasser auf die Pellets drückt und die Pellets mit ihrem Gewicht auf das Wasser drücken. Infolgedessen wächst der Wasserdruck mit der Tiefe schneller, als wenn keine Pellets vorhanden wären. Aber genau das unterscheidet sich von Wasser in einer Flüssigkeit mit größerer Dichte: Sein Druck steigt mit der Tiefe schneller, und sein Unterschied treibt auch die untergetauchten Körper nach oben.

Sie können auch eine solche mentale Erfahrung machen. Stellen wir uns vor, wir haben gelernt, wie man die kleinsten "Nanodibs" aus Blei macht. Wenn wir ein solches Pulver in Wasser rühren, werden die kleinsten Bleipartikel herunterfallen, aber sehr langsam: die resultierende Suspension sinkt für einige Tage oder sogar mehrere Monate auf den Boden. Ähnlich ist Milch angeordnet – hier mischen sich die kleinsten Fetttröpfchen im Wasser, die sehr langsam aufsteigen. Aber es ist klar, dass, wenn wir die Bedingungen für das Schwimmen Körper in Milch betrachten, wir die Dichte des Körpers in Milch mit der durchschnittlichen Dichte von Milch und nicht mit der Dichte von Wasser vergleichen müssen. Und mit der Bleisuspension sollte es genauso sein – genau so, als ob etwas Bleisalz in Wasser gelöst wäre, was seine Dichte erhöht.

Natürlich fallen die Pellets unserer Erfahrung nach schnell genug auf den Boden.Und doch sind sie auf Wasser angewiesen – und dieser Effekt führt nach unserer Erfahrung zum Aufstieg des versunkenen U-Bootes.

Künstler Jewgeni Panenko


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