Schwimmt-oder-sinkt-Rechner: Dichten vergleichen

Geben Sie beide Dichten in derselben Einheit ein, etwa Kilogramm pro Kubikmeter oder Gramm pro Kubikzentimeter. Ein weniger dichtes Objekt schwimmt, ein dichteres sinkt, und bei gleichen Dichten herrscht neutraler Auftrieb. Zusätzlich zeigt das Ergebnis die vorzeichenbehaftete Dichtedifferenz und bei einer Fluiddichte über null das Dichteverhältnis.

Sagen Sie das Verhalten anhand der Dichte voraus

Ob ein Körper schwimmt, hängt vom Verhältnis seiner mittleren Dichte zur Dichte des umgebenden Fluids ab. Ist die Objektdichte kleiner, kann der Körper genügend Fluid verdrängen, um sein Gewicht auszugleichen, bevor er vollständig eintaucht; der Rechner meldet deshalb, dass er schwimmt. Ist seine Dichte größer, reicht selbst bei vollständigem Eintauchen die Verdrängung nicht aus, um ihn zu tragen, und er sinkt. Stimmen beide Dichten exakt überein, besteht neutraler Auftrieb: Im idealisierten Vergleich gibt es keine dichtebedingte Tendenz nach oben oder unten. Der Rechner führt diesen Vergleich unmittelbar aus. Masse, Volumen, Erdbeschleunigung und eine gesondert berechnete Auftriebskraft sind nicht erforderlich, da diese Größen entfallen, wenn nur gefragt wird, welche Dichte größer ist. Verwenden Sie bei Körpern mit Luftkammern, Hohlräumen, Poren oder mehreren Werkstoffen die mittlere Rohdichte. So kann ein Stahlschiff schwimmen, wenn seine Gesamtmasse geteilt durch das gesamte äußere Verdrängungsvolumen kleiner als die Wasserdichte ist, obwohl massiver Stahl dichter als Wasser ist.

Geben Sie kompatible Dichtewerte ein

Beide Eingaben müssen dieselbe Dichteeinheit verwenden. Sie können Kilogramm pro Kubikmeter, Gramm pro Kubikzentimeter, Pfund pro Kubikfuß oder eine andere Einheit wählen, dürfen die Einheiten innerhalb einer Berechnung jedoch nicht mischen. Der Zahlenvergleich ist nur dann von der Einheit unabhängig, wenn beide Angaben übereinstimmen. Wasser bei ungefährer Raumtemperatur wird beispielsweise oft mit 1000 Kilogramm pro Kubikmeter oder 1 Gramm pro Kubikzentimeter angegeben. Beide Zahlen beschreiben dieselbe Dichte, lassen sich aber nicht direkt miteinander vergleichen. Der Rechner behält die eingegebenen Werte bei, gibt Objektdichte minus Fluiddichte aus und liefert bei positiver Fluiddichte ein Verhältnis. Eine negative Differenz oder ein Verhältnis unter eins bestätigt `floats`; eine positive Differenz oder ein Verhältnis über eins bestätigt `sinks`; null und ein Verhältnis von eins bedeuten `neutrally_buoyant`. Negative Dichten werden als ungültig abgewiesen. Null ist als mathematischer Grenzwert zulässig, obwohl ein Fluid mit Dichte null einen idealisierten Fall darstellt.

Beachten Sie die Annahmen des Ergebnisses

Das Ergebnis ist eine ideale Vorhersage anhand der Rohdichte und keine Simulation sämtlicher Kräfte in der Wirklichkeit. Oberflächenspannung kann sehr kleine Gegenstände tragen, die andernfalls sinken würden; eingeschlossene Blasen oder eine andere Ausrichtung können das tatsächlich verdrängte Volumen verändern. Kompressible Objekte und Gase können ihre Dichte mit dem Druck ändern, während die Fluiddichte von Temperatur, Salzgehalt oder Zusammensetzung abhängen kann. Auch Bewegung spielt eine Rolle: Auftrieb durch Strömung, Widerstand, Wellen oder ein äußerer Stoß können den Körper vorübergehend entgegen dem statischen Ergebnis bewegen. Wählen Sie für eine zuverlässige praktische Beurteilung Dichten, die das Objekt und das Fluid unter den betreffenden Bedingungen abbilden. Teilen Sie bei hohlen oder geschichteten Körpern die Gesamtmasse durch das gesamte Außenvolumen, um die Rohdichte zu schätzen. Verwenden Sie bei Gemischen eine gemessene oder passend berechnete Gemischdichte statt der Dichte einer einzelnen Zutat. Neutraler Auftrieb reagiert besonders empfindlich auf Rundung und Messunsicherheit; scheinbar gleiche Werte können dennoch langsames Steigen oder Sinken verursachen. Nutzen Sie das Ergebnis als physikalische Ausgangserwartung und berücksichtigen Sie diese Einflüsse, wenn Sicherheit, Konstruktionstoleranzen oder Versuchsgenauigkeit wichtig sind.