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Auftrieb in strömenden Flüssigkeiten und Gasen

Wird ein Körper von einer Flüssigkeit oder einem Gas umströmt, so kann eine in der Regel nach oben gerichtete Kraft auftreten. Diese Erscheinung wird als dynamischer Auftrieb, die dadurch wirkende Kraft als Auftriebskraft bezeichnet. Genutzt wird der dynamische Auftrieb vor allem bei Flugzeugen.
Er spielt auch bei Vögeln eine wichtige Rolle.

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Auftrieb und Auftriebskraft

Befindet sich ein Körper in einer Flüssigkeit oder in einem Gas, so verringert sich scheinbar seine Gewichtskraft. Diese Erscheinung wird als statischer Auftrieb bezeichnet, die der Gewichtskraft entgegen gerichtete Kraft als Auftriebskraft. Für einen Körper, der sich in einer Flüssigkeit oder in einem Gas befindet, gilt:
Die auf einen Körper wirkende Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der von ihm verdrängten Flüssigkeits- bzw. Gasmenge (archimedisches Gesetz).

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Dichte von Stoffen

Die Dichte gibt an, welche Masse ein Kubikzentimeter Volumen eines Stoffes hat.

Formelzeichen: ρ
Einheiten:ein Gramm je Kubikzentimeter ( 1 g c m 3 )
 ein Kilogramm je Kubikmeter ( 1 k g m 3 )
 ein Gramm je Liter ( g l )

Die Dichte ist eine für jeden Stoff charakteristische Stoffkonstante. Sie ist abhängig von der Temperatur und vom Druck.

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Flugzeug

Flugzeuge haben sich im Verlaufe des 20. Jahrhunderts zu einem wichtigen Verkehrs- und Transportmittel entwickelt. Trotzdem war und bleibt das Fliegen eines Flugzeuges eine relativ komplizierte Angelegenheit und erfordert insbesondere beim Starten und beim Landen viel Erfahrung. Moderne Elektronik in Verbindung mit den traditionellen Teilen eines Flugzeuges (Antrieb, Tragflächen, Höhenruder, Querruder, Seitenruder) ermöglicht heute ein relativ sicheres Fliegen von Flugzeugen mit mehreren hundert Passagieren.

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Heißluftballon

Heißluftballons sind Fluggeräte ohne eigenen Antrieb, die steigen, schweben und sinken können und die sich ansonsten mit der Luftströmung bewegen. Die erforderliche Auftriebskraft wird durch heiße Luft hervorgerufen, die mithilfe eines Brenners erzeugt und in den Ballon geleitet wird.

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Hubschrauber

Hubschrauber oder Drehflügler sind Fluggeräte, die vertikal starten und landen können. Im Horizontalflug kann die Geschwindigkeit kontinuierlich zwischen null und dem Maximalwert (meist um 250 km/h) verändert werden. Der erste praktisch einsetzbare Hubschrauber wurde erst 1937 konstruiert.
Genutzt wird bei Hubschraubern, dass durch die Drehbewegung von Rotoren ein Auftrieb entsteht, der das Fliegen sowie das senkrechte Starten und Landen ermöglicht.

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Kraft

Die Kraft gibt an, wie stark zwei Körper aufeinander einwirken. Die Kraft ist eine Wechselwirkungsgröße und eine gerichtete (vektorielle) Größe. Die Wirkung einer Kraft ist abhängig von ihrem Betrag, von ihrer Richtung und von ihrem Angriffspunkt.

Formelzeichen: F →
Einheit: ein Newton (1 N)


Man unterscheidet u. a. elektrische Kräfte, magnetische Kräfte, Reibungskräfte, Gewichtskräfte, Adhäsionskräfte und Kohäsionskräfte voneinander.

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Sinken, Schweben, Steigen und Schwimmen von Körpern

Ob ein Körper sinkt, schwebt, steigt oder schwimmt, hängt vom Verhältnis zwischen seiner Gewichtskraft und der auf ihn in entgegengesetzter Richtung wirkenden Auftriebskraft ab. Diese Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der vom Körper verdrängten Flüssigkeits- oder Gasmenge (archimedisches Gesetz).
Die Bedingungen für das Sinken, Schweben, Steigen oder Schwimmen von Körpern kann man auch mithilfe der Dichten der Körper und der Flüssigkeit bzw. des Gases beschreiben.

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Dichte von Stoffen

Die Dichte gibt an, welche Masse ein Kubikzentimeter Volumen eines Stoffes hat.

Formelzeichen: ρ
Einheiten:ein Gramm je Kubikzentimeter ( 1 g c m 3 )
 ein Kilogramm je Kubikmeter ( 1 k g m 3 )
 ein Gramm je Liter ( g l )

Die Dichte ist eine für jeden Stoff charakteristische Stoffkonstante. Sie ist abhängig von der Temperatur und vom Druck.

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Archimedes

* 287 vor Christus, in Syrakus (Sizilien)
† 212 vor Christus in Syrakus

Er war ein Grieche, der als Mathematiker, Ingenieur und technischer Berater der Könige tätig war. ARCHIMEDES entwickelte allgemeine Methoden zur Bestimmung der Flächeninhalte (krummliniger) ebener Figuren und des Rauminhalts von Körpern, die durch gekrümmte Flächen begrenzt sind. Er fand ein Verfahren zur Berechnung von π und entwickelte Näherungswerte für Quadratwurzeln. Ein Zahlensystem, mit dem man mit beliebig großen Zahlen rechnen konnte, stammt auch von ihm.
Während des zweiten punischen Krieges erfand ARCHIMEDES mehrere Kriegsmaschinen, z. B. Hohlspiegel und Riesenkatapulte. Auch eine Förderschnecke zum Wassertransport, um Felder zu bewässern, wurde von ARCHIMEDES erfunden. Die Hebelgesetze und die Erklärung des Auftriebs von Körpern in Wasser gründen sich auf ARCHIMEDES.

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Archimedes

* 287 vor Christus, in Syrakus (Sizilien)
† 212 vor Christus in Syrakus

Er war ein Grieche, der als Mathematiker, Ingenieur und technischer Berater der Könige tätig war. ARCHIMEDES entwickelte allgemeine Methoden zur Bestimmung der Flächeninhalte (krummliniger) ebener Figuren und des Rauminhalts von Körpern, die durch gekrümmte Flächen begrenzt sind, er fand ein Verfahren zur Berechnung von Kreisen und entwickelte Näherungswerte für Quadratwurzeln.
Ein Zahlensystem, mit dem man mit beliebig großen Zahlen rechnen konnte, stammt auch von ihm.
Während des zweiten punischen Krieges erfand ARCHIMEDES mehrere Kriegsmaschinen z. B. Hohlspiegel und Riesenkatapulte. Auch eine Förderschnecke zum Wassertransport, um Felder zu bewässern, wurde von ARCHIMEDES erfunden. Die Hebelgesetze und die Erklärung des Auftriebs von Körpern in Wasser gründen sich auf ARCHIMEDES.

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