Beispielaufgaben zu statischen Flüssigkeiten

15 Beispiele für statische Strömungsprobleme

Hydrostatischer Druck

1. Der Unterschied im hydrostatischen Blutdruck zwischen dem Gehirn und den Fußsohlen einer 165 cm großen Person beträgt…. (Annahme: Die Dichte des Blutes beträgt 1,0 × 10³ ^kg /m³ ^und g = 10 m/ ^s² )

A. 1,65 × 10² ^N / ^m²

B. 1,65 × 10³ ^N / ^m²

C. 1,65 × 10 ⁴ N/m ².

D. 0,83 × 10⁴ ^N / ^m³

E. 0,83 × 10³ ^N / ^m²

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Nennen Sie alle Einheiten im internationalen System

Höhe (h) = 165 cm = 165/100 Meter = 1,65 Meter

Blutdichte ( ρ) = 1,0 × 10 ³ kg/m ³

Erdbeschleunigung (g) = 10 m/ ^s²

Gefragt: Hydrostatischer Druck

Antwort:

Verbindungsschiffe

2. Schauen Sie sich das folgende Bild an:

Ein U-Rohr wird zunächst mit Wasser der Dichte 1000 kg/ ^m³ gefüllt . Anschließend wird Speiseöl in eines der Rohre gegossen, sodass die stabile Position der Abbildung entspricht. Beträgt die Höhe der Ölsäule 8 cm und die der Wassersäule 5 cm, so ist die Dichte des Speiseöls …

A. 520 kg·m^-3

B. 525 kg· ^m⁻³

C. 600 kg· ^m⁻³

D. 625 kg· ^m⁻³

E. 720 kg· ^m⁻³

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Dichte von Wasser = 1000 kg· ^m⁻³

Wasserhöhe = 5 cm

Höhe des Speiseöls = 8 cm

Frage: Dichte von Speiseöl

Antwort:

Die richtige Antwort ist D.

Auftrieb

3. Ein Stein mit einem Volumen von 0,5 m³ ^ist vollständig in eine Flüssigkeit mit einer Dichte von 1,5 g/cm³ eingetaucht ^. Wenn die Erdbeschleunigung 10 m/s² beträgt , ^erfährt der Stein eine nach oben gerichtete Kraft von …

A. 1.500 N

B. 3.000 N

C. 4.500 N

D. 7.500 N

E. 9.000 N

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Volumen des Steins (V) = 0,5 ^m³

Flüssigkeitsdichte ( ρ) = 1,5 gr cm ^–3 = 1500 kg m ^-3

Erdbeschleunigung (g) = 10 m ^/s²

Frage: Die Auftriebskraft (FA _), die auf den Stein wirkt

Antwort:

Die richtige Antwort ist D.

Schwebende Objekte

4. Ein im Meer treibendes Eisstück sieht aus wie auf dem Bild. Wenn die Dichte von Meerwasser 1,2 g/cm³ und die Dichte eines Eisstücks 0,9 g/cm³ beträgt, ^dann ist ^das Volumen eines in Meerwasser eingetauchten Eisstücks gleich dem Volumen, das sichtbar bleibt.

A. 2 Mal

B. 3 Mal

C. 4 Mal

D. 5 Mal

E. 6 Mal

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Die Dichte von Meerwasser ( ρ _Meer ) = 1,2 g cm ^–3

Dichte des Eises (ρ _es ) = 0,9 gr c ^–3

Frage: Das Volumen von Eis, das in Meerwasser eingetaucht ist, entspricht dem Volumen, das sichtbar ist.

Antwort:

Das Volumen des in Meerwasser eingetauchten Eises entspricht also dem Dreifachen des sichtbaren Volumens (3 x 0,25 = 0,75).

Die richtige Antwort ist B.

5. Ein Gegenstand schwimmt in einer Flüssigkeit, wobei 2/3 des Gegenstands untergetaucht sind. Wenn die Dichte des Gegenstands 0,6 g/cm³ beträgt ^, dann ist die Dichte der Flüssigkeit …

A. 1.800 kg m ³

B. 1.500 kg m ³

C. 1.200 kg m ³

D. 900 kg m ³

E. 600 kg m ³

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Anteil des Objekts, der untergetaucht ist = 2/3

Dichte des Objekts = 0,6 g cm ³ = 600 kg m ³

Frage: Dichte der Flüssigkeit (x)

Antwort:

Der Anteil des Objekts, der eingetaucht ist, entspricht dem Dichteverhältnis:

Die Dichte der Flüssigkeit beträgt 900 kg m ³

Die richtige Antwort ist D.

6. Ein Stück Holz schwimmt, wobei 3/5 seiner Fläche unter Wasser sind. Wenn die Dichte von Wasser 1 × 10³ kg/m³ beträgt ^, dann ^ist die Dichte des Holzes…

A. 2 × 10² ^kg / ^m³

B. 4 × ^10² kg/ ^m³

C. 6 × ^{10² kg} / m³

D. 8 × ^10² kg/ ^m³

E. 10 × 10² ^kg / ^m³

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Anteil des Objekts, der untergetaucht ist = 3/5

Dichte von Wasser = 1×10³ ^kg /m³ ⁼ 1000 kg/ ^m³

Frage: Dichte von Holz (x)

Antwort:

Der Anteil des Objekts, der eingetaucht ist, entspricht dem Dichteverhältnis:

Die Dichte von Holz beträgt 600 kg/m³ ⁼ 6 x 10² ^kg / ^m³

Die richtige Antwort ist C.

7. Schau dir das folgende Blockbild an!

Ein Block wird in zwei verschiedene Flüssigkeiten eingetaucht. In Flüssigkeit A sind 0,6 des Blocks eingetaucht, in Flüssigkeit B 0,5. Das Verhältnis der Dichten von Flüssigkeit A und B beträgt…

A. 1 : 1

B. 4 : 5

C. 5 : 4

D. 5 : 6

E. 6 : 5

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Dichte des Blocks = x

Der in die Flüssigkeit eingetauchte Teil des Objekts A = 0,6

Flüssigkeitsdichte A = y

Der in Flüssigkeit B eingetauchte Teil des Objekts beträgt 0,5.

Flüssigkeitsdichte B = z

Frage: Vergleich der Dichte der Flüssigkeiten A und B (y : z)

Antwort:

Der in eine Flüssigkeit eingetauchte Teil eines Objekts entspricht dem Verhältnis der Dichte des Objekts zur Dichte der Flüssigkeit.

Ersetze x in Gleichung 2 durch x in Gleichung 1 :

Die richtige Antwort ist D.

8. Schau dir das Bild an!

Ein Gegenstand schwimmt in Flüssigkeit P, wobei die Hälfte seines Volumens unter der Flüssigkeitsoberfläche liegt; in Flüssigkeit Q schwimmt er ebenfalls. Das Verhältnis der Dichten der Flüssigkeiten P und Q beträgt…

A. 1 : 2

B. 2 : 1

C. 2 : 3

D. 3 : 1

E. 3 : 4

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Dichte des Objekts = x

Der in die Flüssigkeit eingetauchte Teil des Objekts beträgt P = 1/2 = 0,5

Flüssigkeitsdichte P = y

Der in die Flüssigkeit eingetauchte Teil des Objekts Q = 1 (alle Teile des Objekts sind eingetaucht)

Flüssigkeitsdichte Q = z

Frage: Vergleich der Dichte der Flüssigkeiten P und Q (y : z)

Antwort:

Der in eine Flüssigkeit eingetauchte Teil eines Objekts entspricht dem Verhältnis der Dichte des Objekts zur Dichte der Flüssigkeit.

Ersetze x in Gleichung 2 durch x in Gleichung 1 :

Die richtige Antwort ist B.

9. Ein Stück Holz schwimmt in Öl (Dichte = 800 kg· ^m⁻³ ), bis 4/5 seines Volumens im Öl sind; dann beträgt die Dichte des Holzes...

A. 16 kg· ^m⁻³

B. 64 kg· ^m⁻³

C. 160 kg· ^m⁻³

D. 270 kg· ^m⁻³

E. 640 kg· ^m⁻³

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Öldichte ( ρ) = 800 kg· ^m⁻³

Anteil des Objekts, der untergetaucht ist = 4/5

Gefragt: Dichte von Holz

Antwort:

Der Anteil des Objekts, der eingetaucht ist, entspricht dem Dichteverhältnis:

Die Dichte von Holz beträgt 640 kg/ ^m³.

Die richtige Antwort ist E.

10. Ein Block wiegt in der Luft 50 N. In Wasser wiegt er nur noch 30 N. Wenn die Dichte von Wasser 10³ ^kg/ m³ beträgt ^, dann ist die Dichte des Blocks …

A. 1500 kg· ^m⁻³

B. 2000 kg· ^m⁻³

C. 2500 kg· ^m⁻³

D. 3000 kg· ^m⁻³

E. 4000 kg· ^m⁻³

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Gewicht des Blocks in Luft (w) = 50 N

Gewicht des Blocks im Wasser (w _Wasser ) = 30 N

Dichte von Wasser ( ρ _Wasser ) = 10 ³ kg· ^{m -3} = 1000 kg·m ^-3

Erdbeschleunigung (g) = 10 m/ ^s²

Masse des Blocks in Luft (m) = w/g = 50/10 = 5 kg

Frage: Dichte des Blocks ( ρ _Block )

Antwort:

Berechnen Sie die Auftriebskraft:

F _A = ​​w – w _Wasser = 50 – 30 = 20 N

Berechnen Sie das Volumen eines in Wasser eingetauchten Blocks mithilfe der Auftriebsformel:

F _A = ​​​​ρ g V

20 = (1000)(10) V

20 = (10.000) V

V = 20/10.000

V = 0,002 ^m³

Berechnen Sie die Dichte des Blocks:

ρ = m/V = 5/0,002 = 2500 kg/m ³

Die richtige Antwort ist C.

Flüssigkeitsdruck

11
Perhatikan gambar berikut! Die Erdbeschleunigung beträgt 10 N/kg, wenn die Querschnittsfläche des vom darüber liegenden Wasser eingedrückten Fisches 6 cm² beträgt.²Die Kraft, die den Fisch aus dem Wasser über ihm drückt, ist dann….

1. 5,1 N
2. 85 N
3. 8500 N
4. 8600 N

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Erdbeschleunigung (g) = 10 N/kg
Querschnittsfläche des Fisches (A) = 6 cm² = 6 x 10^-4 m²
Dichte von Wasser = 1 Gramm/cm³³ = 1 (10^-3 kg) / 10^-6 m³ = 10³ kg / m³ = 1000 kg / m³
Wasserhöhe = 100 cm – 15 cm = 85 cm = 85 x 10^-2 Meter
Gefragt: Die Kraft, die den Fisch aus dem darüber liegenden Wasser drückt
Antwort:
Die richtige Antwort ist A.

Kapillarität und Oberflächenspannung von Flüssigkeiten

12. Je kleiner der Flüssigkeitstropfen, desto mehr ähnelt seine Form einer Kugel. Für ein gegebenes Volumen lässt sich beweisen, dass eine Kugel im Vergleich zu anderen Formen die kleinste Oberfläche besitzt. Das Konzept eines sich einer Kugel annähernden Flüssigkeitstropfens hängt mit dem Konzept von … zusammen.

1. Dichte
2. Adhäsion und Kohäsion
3. Oberflächenspannung
4. Meniskus und Kapillarität

Diskussion
Die Kugelform von Flüssigkeitströpfchen hängt mit dem Konzept der Oberflächenspannung zusammen. Mathematisch gesehen ist die Oberflächenspannung die Kraft pro Längeneinheit. Die betreffende Kraft ist die Kohäsion. Kohäsion ist die Anziehungskraft zwischen gleichartigen Molekülen, während Adhäsion die Anziehungskraft zwischen ungleichen Molekülen beschreibt.
Die stärkere Kohäsionskraft zwischen Wassermolekülen und die schwächere Adhäsionskraft zwischen Wassermolekülen und Luftmolekülen oder anderen Molekülen bewirken, dass sich alle Wassermoleküle gegenseitig anziehen und zusammenballen. Die Wassermoleküle im Inneren des Wassertropfens ziehen die äußeren Wassermoleküle an und rücken näher zusammen. Da die äußeren Wassermoleküle eine schwächere Adhäsionskraft besitzen, werden sie leichter zusammengezogen. Der entstehende Wassertropfen nimmt eine kugelförmige Gestalt an. Dabei wirkt die Oberfläche des Wassertropfens aufgrund der Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen gespannt.
Die richtige Antwort ist C.

13. Das Aufsteigen von Wasser in einem Kapillarröhrchen ist darauf zurückzuführen, dass...

1. Die Haftkraft zwischen Wasser und Glas ist in der Lage, das Wasser nach oben zu ziehen.
2. Die Kohäsionskraft zwischen Wasser und Glas ist in der Lage, das Wasser nach oben zu ziehen.
3. die Existenz der Kraft des Archimedes
4. Der hydrostatische Druck auf die Wasseroberfläche im Kapillarröhrchen ist sehr gering.

Diskussion
Der Aufstieg von Wasser in einem Kapillarröhrchen erfolgt, weil die Adhäsionskraft zwischen den Wassermolekülen und den Molekülen des Kapillarröhrchens größer ist als die Kohäsionskraft zwischen den Wassermolekülen selbst. Die größere Adhäsionskraft zwischen den Wassermolekülen und den Molekülen des Kapillarröhrchens bewirkt somit, dass das Wasser nach oben gezogen wird.
Das Kapillarröhrchen kann beispielsweise ein Glasrohr oder ein Ofendocht sein.
Die richtige Antwort ist A.

Auftrieb und das Archimedische Gesetz

14. Ein Schiff fährt auf See in einen breiten und tiefen Fluss ein. Die Dichte von Meerwasser beträgt 1100 kg/m³ ^, die von Süßwasser 1000 kg/m³ ^. Das Verhältnis der auf das Schiff auf See und im Fluss wirkenden Archimedischen Kräfte beträgt dann …

1. 11: 10
2. 10: 11
3. 121: 100
4. 1: 1

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Gefragt: Vergleich der Achimedeskraft, die auf Schiffe auf See und auf Flüssen wirkt
Antwort:
Wenn der Gegenstand schwimmt, dann ist die Auftriebskraft (F)_A) = Schwerkraft (w) :
Das Archimedische Gesetz besagt, dass die Auftriebskraft, die auf einen in eine Flüssigkeit (Wasser) eingetauchten Körper wirkt, gleich dem Gewicht der von ihm verdrängten Flüssigkeit (Wasser) ist. Das Volumen eines in eine Flüssigkeit (Wasser) eingetauchten Körpers entspricht dem Volumen der verdrängten Flüssigkeit (Wasser).

Vergleich des Volumens von Objekten, die in Meerwasser und Flusswasser eingetaucht sind:
Die richtige Antwort ist B.

15. Ein Holzblock wird in Wasser eingetaucht. Es stellt sich heraus, dass 25 % des Blocks über der Wasseroberfläche und 75 % im Wasser liegen. Wenn die Dichte von Wasser 1 g/cm³ und die Erdbeschleunigung 10 m/s² beträgt ^, dann ^ist die Dichte des Holzblocks …

1. 0,025 kg / m³
2. 0,075 g / cm³
3. 0,250 kg / m³
4. 0,750 g / cm³

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Der Teil des Blocks, der sich oberhalb der Wasseroberfläche befindet, beträgt 25 % = 25/100 = 0,25
Der Teil des Blocks, der in Wasser eingetaucht ist, beträgt 75 % = 75/100 = 0,75
Dichte von Wasser = 1 g/cm³³ = 1000 kg / m³
Erdbeschleunigung = 10 m/s²
Gefragt: Dichte von Holzklötzen
Antwort:
Das Volumen eines in Wasser eingetauchten Blocks entspricht dem Verhältnis der Dichte des Blocks zur Dichte des Wassers.
Die richtige Antwort ist D.

 

Fragequelle:

Physikfragen für die nationale Prüfung an weiterführenden Schulen/Berufsschulen

Physik-OSN-Fragen für die Mittelstufe