Hydrostatische Kraft auf geneigte Flächen berechnen

Geben Sie die vertikale Tiefe des Flächenschwerpunkts, die benetzte Fläche und die Fluiddichte ein. Die Normfallbeschleunigung wird automatisch verwendet, kann von Ihnen aber geändert werden. Das Ergebnis enthält den Druck am Schwerpunkt sowie die Kraft in Newton und Kilonewton. Da die Schwerpunkttiefe die Lage zur freien Oberfläche bereits beschreibt, ist für den Kraftbetrag kein Neigungswinkel erforderlich.

Verwenden Sie die vertikale Schwerpunkttiefe

Der hydrostatische Druck nimmt mit der vertikalen Tiefe unterhalb der freien Fluidoberfläche linear zu. Bei einer ebenen Fläche lässt sich die verteilte Drucklast durch eine einzelne resultierende Kraft ersetzen. Ihr Betrag entspricht dem Druck am Flächenschwerpunkt multipliziert mit der eingetauchten Fläche. Benötigt wird daher der vertikale Abstand von der freien Oberfläche zum geometrischen Schwerpunkt des benetzten Teils. Dies ist nicht die entlang der Neigung gemessene Länge und auch nicht zwingend die Tiefe der Oberkante, Unterkante, eines Scharniers oder des Druckmittelpunkts. Gibt eine Zeichnung eine Strecke entlang der Schräge an, rechnen Sie diese anhand der Geometrie zunächst in ihre vertikale Komponente um. Schneidet eine Platte die freie Oberfläche, berücksichtigen Sie ausschließlich den eingetauchten Teil und bestimmen Sie dessen Fläche und Schwerpunkt, statt die Abmessungen der gesamten Platte zu verwenden. Der Rechner setzt ein ruhendes Fluid mit gleichmäßiger Dichte und einen Überdruck von null an der freien Oberfläche voraus.

Verstehen Sie Gleichung und Ausgabewerte

Die Berechnung verwendet F = rho g h_c A. Dabei bezeichnet rho die Massendichte, g die Fallbeschleunigung, h_c die vertikale Schwerpunkttiefe und A die eingetauchte Fläche. Das Zwischenprodukt rho g h_c ist der Überdruck am Schwerpunkt in Pascal. Durch Multiplikation mit der Fläche ergibt sich die Kraft in Newton, die zusätzlich in Kilonewton ausgegeben wird. Die Neigung beeinflusst die Geometrie zur Ermittlung des Schwerpunkts und die Lage der Wirkungslinie. Sie verändert den Kraftbetrag jedoch nicht zusätzlich, sobald vertikale Schwerpunkttiefe und benetzte Fläche bekannt sind. Deshalb ist keine Winkeleingabe nötig. Standardmäßig gilt die Normfallbeschleunigung; geben Sie einen anderen positiven Wert an, wenn eine Projektspezifikation, örtliche Konvention oder eine Umgebung außerhalb der Erde dies verlangt. Sämtliche Eingaben müssen positive, endliche Zahlen sein. Nullwerte, negative, fehlende oder nicht numerische Angaben werden abgewiesen, damit kein irreführendes Ergebnis entsteht.

Beachten Sie die technischen Anwendungsgrenzen

Verwenden Sie die resultierende Kraft als gesamte Normallast des hydrostatischen Überdrucks auf einer Seite der Ebene. Sie unterstützt die Vorbemessung von Schützen, Tankplatten, Luken, Sichtfenstern und anderen eingetauchten flachen Bauteilen. Der Betrag allein bestimmt weder den Druckmittelpunkt noch das Moment um ein Scharnier, die horizontalen und vertikalen Kraftanteile oder den Druck auf der Gegenseite. Dafür sind zusätzliche geometrische Angaben wie Flächenträgheitsmoment und Plattenorientierung erforderlich. Die Gleichung setzt außerdem hydrostatische Verhältnisse voraus. Wellenstoß, Fluidbeschleunigung, Druckstoß, viskoser Widerstand und andere dynamische Lasten sind nicht enthalten. Ändert sich die Dichte über die Tiefe wesentlich, reicht ein einzelner Dichtewert möglicherweise nicht aus; integrieren Sie dann die Druckverteilung mit einem geeigneten Modell. Die ausgegebene Genauigkeit ist eine numerische Hilfe und kein Nachweis gleich genauer Eingangsmessungen. Wenden Sie bei realen Konstruktionen die maßgebenden Lastkombinationen, Sicherheitsbeiwerte, Werkstoffregeln und fachlichen Prüfungen der einschlägigen Norm an.