Aufsatz zum Thema Wasserdruck in einem Becken

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Guten Tag,
als Hausarbeit wurde mir aufgetragen, folgende Aufgabe zu lösen:

Ein Wasserbecken wird mit Wasser gefüllt. Mit einem Drucksensor bestimmt man den Druck am Boden des Wasserbeckens. Nun taucht man einen Stein mit der Masse von 1,2 kg und dem Volumen von 600 cm^3 in das Becken. Ändert sich der Druck am Boden des Beckens? Wenn ja, bestimmen sie diese Druckänderung.

Ich gehe davon aus, das sich der Druck am Boden des Beckens ändert. Leider habe ich keine Ahnung, wie ich das begründen soll, gechweige denn eine Druckänderung am Boden eines Beckens zu bestimmen, dessen Tiefe und Volumen ich nicht kenne. Hoffentlich kann mir da jemand weiterhelfen, der in Sachen Druckrechnung mit Variablen etwas begangener ist als ich^^.

Vielen Dank im Vorraus, ich freue mich auf eure Hilfe.

#2

Hallo

Ein Wasserbecken wird mit Wasser gefüllt.

gefüllt? ganz voll?

Leider habe ich keine Ahnung… eine Druckänderung am Boden eines Beckens
zu bestimmen, dessen Tiefe und Volumen ich nicht kenne.

Ich auch nicht (zumindest die Fläche auf die sich das Wasser verteilen kann würde ich benötigen).

Gruß
Florian

#3

Hallo darler

Normalerweise dürfte sich der Druck am Boden nicht ändern, außer das Becken war noch nicht ganz gefüllt und durch den zusätzlichen Stein wäre der Wasserspiegel angestiegen durch das zusätzliche Volumen von 600 cm³. es wäre also wie wenn du noch 0.6 Liter zusätzlich in das Becken füllst.
aber dann brauchst du die Oberfläche des Beckens um zu wissen wie hoch das Wasser steigt, und die Tiefe, geht der Stein komplett unter oder ist das Becken nicht tief genug, speziell der Wasserstand in der Höhe.
Das sind alles noch offene Fragen,
die du zuerst beantwortet haben müsstest.

Gruß Franz B.

#4

Ein Wasserbecken wird mit Wasser gefüllt. Mit einem
Drucksensor bestimmt man den Druck am Boden des Wasserbeckens.
Nun taucht man einen Stein mit der Masse von 1,2 kg und dem
Volumen von 600 cm^3 in das Becken. Ändert sich der Druck am
Boden des Beckens? Wenn ja, bestimmen sie diese Druckänderung.

Da gibt es 3 Möglichkeiten:

Entweder die Aufgabe ist idiotisch, weil wichtige Angaben fehlen.

Oder du hast sie nicht verstanden und gibst sie hier falsch wieder.

Oder es ist gemeint, das Becken ist so voll, dass kein Tropfen mehr hineinpasst und deshalb das Volumen des Steins herausläuft, dann bleibt die Wasserhöhe gleich und der Druck am Boden ändert sich nicht. Allerdings finde ich die Frage auch in dem Fall ausgesprochen blöd gestellt, aber wundern würde mich das nicht.

Gruss Reinhard

#5

Hallo Dcarler
Deine Aufgabe ist etwas schwammig.
Aber machen wir das Beste daraus.
Prinzipiell wird der Stein gänzlich eintauchen und damit das Volumen des Wassers erhöhen. Ein seitliche Ausweichen ist dem Wasser nicht möglich, der Wasserspiegel steigt und damit nimmt der Druck am Boden zu. Wenn auch in ziemlich kleinen Raten.
Gruß
Rochus

#6

Hallo Darler,

eine mögliche Erklärung wäre auch:

  1. Der (vollständig)eingetauchte Stein verdrängt genau soviel Wasser, wie sein Volumen einnimmt (Archimedisches Prinzip)
  2. Dadurch nimmt die Höhe der Wassersäule (vorausgesetzt, kein Wasser entweicht aus dem Behälter)über dem Boden zu.
  3. Somit nimmt auch der Hydrostatische Druck über dem Boden zu.

Dieser ist definiert nach dem Pascalschen Gesetzt:

p = Dichte (Wasser) x Erdbeschleunigung g x Höhe h der Wassersäule

Für die Druckänderung, die du bestimmen sollst brauchst du quasi die Höhenänderung der Wassersäule, diese bekommst du durch die Geometrie deines Behälters. Diese fehlt in deiner Aufgabe völlig.

Im Übrigen ist die Aufgabe eigentlich was für das Physik-Board.

Grüße

Tomcheck

#7

…als Ergänzung zu meiner vorherigen Antwort:

es besteht auch die Möglichkeit über das Gewicht des vom Stein verdrängten Wassers direkt die Druckänderung zu bestimmen:

Steinvolumen = verdrängtes Wasservolumen = 600 cm3 = 0,6 dm3 = 0,6 l

mit:

p = m x g/A für die Druckänderung.

m = Masse verdrängtes Wasser 0,6 kg
g = Erdbeschleunigung 9,81 m/s2
A = Fläche des Behälterbodens

aber auch hiermit brauchst du noch eine Angabe bezüglich der Geometrie des Behälters.

Gruß

Tomcheck