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Aufgabe Auftrieb, Statik der Flüssigkeiten, Tauchtiefe eines Eisbergs:

Ein kubischer Eisberg schwimmt auf dem Salzwasser. Die Werte können der Zeichnung entnommen werden. Die Berechnung soll für eine Tiefe in Richtung der Zeichenebene von 1 m erfolgen.

Welchen Wert hat \( h_{1} \) bei einer Tauchtiefe \( h_{2}=120 \mathrm{~m} \) ?

Für das Salzwasser wird ein Salzgehalt von \( 3 \% \mathrm{NaCl} \) zu Grunde gelegt.

blob.png

Die Dichte \( \rho \) des Salzwassers ändert sich mit der Tiefe bzw. der Temperatur in der jeweiligen Tiefe. Die Dichte zwischen der Oberfläche und der Tauchtiefe soll sich nach einer linearen Funktion ändern.
\( \rho_{1}( \) Oberfläche des Wassers, \( z=0 \mathrm{~m}, T=4 \mathrm{Grad} \mathrm{C})=1,0226 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3} \)
\( \rho_{2}\left(\right. \) Tauchtiefe \( \left.z=h_{2}=120 \mathrm{~m}, T=4 \mathrm{Grad} \mathrm{C}\right)=1,0223 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3} \)
\( \rho_{\text {Ein }}=0,917 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3} \)



Problem/Ansatz:

\( \begin{array}{l}p_{1}=p 2 \quad p=p \cdot g \cdot h \\ p Eis \cdot g\left(h_{1}+h_{2}\right)=p \text { sal2wasser } \cdot g \cdot h_{2} \\ p EiS \cdot h_{1}+p E i s \cdot h_{2}=p \text { salzwasser. h2 } \\ p E i s \cdot h 1=p \operatorname{sal} \text { zwasser } \cdot h_{2} \text { - pEis.h2 } \\ 0,917*h1 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3}= \\\end{array} \)

Soweit bin ich aktuell gekommen. Wie berechne ich die Dichte vom Salzwasser? Und stimmt mein bisheriger Ansatz?

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Beste Antwort

dein Ansatz ist soweit richtig aber sehr schwer zu lesen, \(p \text{ und }\rho \) werden immer als \(p\) geschrieben.

Da ein linearer Zusammenhangen zwischen ρ1 und ρ2 besteht, kannst du hier den Mittelwert nehmen.

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IMG_0471.jpeg

Text erkannt:

\( \begin{array}{l}p_{1}=p_{2} \quad p=p \cdot g \cdot h \\ p E: s \cdot g\left(h_{1}+h_{2}\right)=p \text { salzwasser } \cdot g \cdot h_{2} \\ \text { PE:S. } h_{1}+p E: S \cdot h_{2}=p \text { sal2wasser. h2 } \\ p E i s \cdot h_{1}=p \text { salzwasser } \cdot h_{2} \text { - pEis.h2 } \\ h_{1}=\frac{1,02245 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3} \cdot 120 \mathrm{~m}-0,917 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3} \cdot 120 \mathrm{~m}}{0,917 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3}} \\ h_{1}=13,8 m \\\end{array} \)
\( \begin{array}{l}\text { psalzwasser }=\frac{1,0226 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3}+1,0223 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3}}{2} \\ \text { psalzwasser }=1,02245 \mathrm{~kg} / \mathrm{dm}^{3}\end{array} \)

Das wäre dann meine Lösung,passt das?

passt ! Ich komme auf das gleiche Ergebnis.

passt das?

Abhängig vom Salzgehalt und der Wassertemperatur sind ca. 90% des Volumens eines Eisbergs unter Wasser.

Einen ersten Anhaltspunkt, ob deine Ergebnis richtig sein könnte, erhältst du deshalb durch folgende Kontrollrechnung:

Voberhalb / Vgesamt = G * h2 / G * (h1 + h2) = 13,8m / (13,8m+120m) ≈ 0,103 = 10,3%

Ca. 10,3% des Eisbergvolumens befinden sich also über Wasser, d.h. 100% - 10,3% = 89,7% befinden sich unter Wasser. Folglich könnte dein Ergebnis richtig sein.

Vielen Dank für den guten Hinweis.

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