AT412429B - Vorrichtung zur demonstration der auftriebskraft - Google Patents

Description

AT 412 429 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Demonstration der Auftriebskraft entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs.

In der Patentschrift AT 392 682 B ist ein zweiteiliger Hohlkörper beschrieben, der Flüssigkeit und Gas bzw. Druckluft enthält. 5 Durch die spezifische Ausbildung dieses Hohlkörpers und durch die spezifische Anordnung der integrierten Flüssigkeit und des Gases bzw. der Druckluft wird in diesem Hohlkörper ein addierter hydrostatischer Druck und eine entsprechend addierte Auftriebskraft bewirkt.

Es hat sich herausgestellt, dass es schwierig ist, zu verstehen, durch welche Kraft der obere Teil dieses Hohlkörpers schwimmt und wie die addierte Auftriebskraft zustande kommt. 10 Um die durch addierten hydrostatischen Druck bewirkte Auftriebskraft möglichst leicht verständlich messbar und wägbar zu machen, wird erfindungsgemäss eine Demonstrationsvorrichtung vorgeschlagen.

Sie besteht im wesentlichen aus zwei Teilen und ist mit einem Gewicht beschwert, wobei der untere Vorrichtungsteil einen Boden und von diesem nach oben kragende, im Grundriss ringförmi-15 ge Wende, der obere Vorrichtungsteil eine Decke und von dieser nach unten kragende, im Grundriss ringförmige Schürzen aufweist, Wände und Schürzen abwechselnd aufeinanderfolgend einander über wenigstens einen Teil ihrer Höhe überlappen und sich in wenigstens teilweise durch die einander überlappenden Wände und Schürzen gebildeten aufeinanderfolgenden Raumzonen abwechselnd Flüssigkeit, wenigstens teilweise in Form von ringförmigen Flüssigkeitssäulen und 20 Druckluft, wenigstens teilweise in Form von ringförmigen Druckluftsäulen befindet.

Besonders anschaulich gemacht wird der addierte hydrostatische Druck dadurch, dass der obere Vorrichtungsteil einen von einem vertikalen, nach oben und nach unten hin offenen Rohr durchdrungenen Auftriebskörper aufweist, das Rohr den Auftriebskörper nach oben hin überragt und sich im Rohr Flüssigkeit in Form einer Flüssigkeitssäule befindet, die mit den zwischen den 25 ringförmigen Wänden und ringförmigen Schürzen befindlichen ringförmigen Flüssigkeitssäulen kommunizierend verbunden ist.

Durch diese Anordnung von Behältnissen wird die durch addierten hydrostatischen Druck bewirkte Auftriebskraft mit der durch einfachen hydrostatischen Druck bewirkten Auftriebskraft unmittelbar vergleichbar gemacht. 30 An Hand der Zeichnungen sind weitere Merkmale der Erfindung beschrieben bzw. sind an Hand leicht verständlicher Beispiele grundsätzliche Voraussetzungen für das Zustandekommen der Auftriebskraft sichtbar gemacht.

Fig. 1 zeigt im Lotschnitt eine erfindungsgemässe Demonstrationsvorrichtung. Fig. 2 zeigt im Lotschnitt eine in Flüssigkeit eingetauchte, schwimmende Glocke. Fig. 3 zeigt im Lotschnitt zwei in 35 Flüssigkeiten eingetauchte, durch einen Druckluftkanal miteinander verbundene, schwimmende Glocken. Fig. 4 zeigt in der Seitenansicht einen Ballon, der durch die Auftriebskraft vom Boden abgehoben ist.

Die in den Figuren 2,3 und 4 dargestellten Beispiele einfacher Auftriebswirkung erleichtern das Verständnis für das Zustandekommen der Auftriebskraft durch addierten hydrostatischen Druck, 40 die mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung demonstriert wird.

Gemäss der dargestellten Figuren ist mit 1 ein Gewicht bezeichnet, mit dem die erfindungsgemässe Demonstrationsvorrichtung beschwert ist. Mit 2 ist der Boden des unteren Vorrichtungstei-les bezeichnet. Mit 3 ist die Decke des oberen Vorrichtungsteiles bezeichnet. Mit 4 ist eine im Grundriss ringförmige Wand bezeichnet, die vom Boden 3 des unteren Vorrichtungsteiles nach 45 oben kragt. Mit 5 ist eine im Grundriss ringförmige Schürze bezeichnet, die von der Decke 3 des oberen Vorrichtungsteiles nach unten kragt. Mit 6 ist eine Flüssigkeit bezeichnet. Mit 7 ist Druckluft bezeichnet. Mit 8 ist ein Auftriebskörper bezeichnet. Der Auftriebskörper 8 ist ein Hohlkörper, der durch die Decke 3, einer von dieser nach unten kragenden, im -Grundriss ringförmigen Schürze 5 und einem Auftriebskörperboden gebildet ist. Mit 9 ist ein vertikales Rohr bezeichnet. Mit 10 ist so eine Glocke bezeichnet. Mit 11 ist ein Ballon bezeichnet.

Die dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung besteht vorzugsweise aus Flachmaterial, beispielsweise Blech.

Gegebenenfalls kann die Vorrichtung aus durchsichtigem Material bestehen.

Die Flüssigkeit 6 kann wenigstens zum Teil farbig sein. Kennt man den durch die im Rohr 9 55 befindliche Flüssigkeitssäule bewirkten hydrostatischen Druck, dann kennt man auch den addier- 2

Claims (1)

1. AT 412 429 B ten hydrostatischen Druck der zwischen den ringförmigen Wänden 4 und Schürzen 5 befindlichen Flüssigkeitssäulen. Der hydrostatische Druck der im Rohr 9 gebildeten Flüssigkeitssäule und der addierte hydrostatische Druck der zwischen den im Grundriss ringförmigen Wänden 4 und Schürzen 5 gebildeten s Flüssigkeitssäulen sind gegeneinandergerichtet und halten einander die Waage. Die zwischen den ringförmigen Wänden 4 und Schürzen 5 befindlichen ringförmigen Flüssigkeitssäulen kommunizieren durch die dazwischengeschaltete Druckluft 7 miteinander. Durch die Drucklufteinschlüsse sind die Flüssigkeitssäulen aneinander abgestützt. Durch diese Abstützung kommt die Addition des durch die ringförmigen Flüssigkeitssäulen 10 bewirkten hydrostatischen Druckes und somit die Addition der Auftriebskraft zustande. Durch die äusserste ringförmige Flüssigkeitssäule wird ein hydrostatischer Druck bewirkt. Unter diesem Druck bzw. der Spannung steht die äusserste ringförmige Druckluftsäule, wobei das Gewicht der Druckluft 7 vernachlässigt werden kann. Die Druckluft 7 gibt den Druck auf den Scheitel der nächstfolgenden Flüssigkeitssäule weiter. 15 Auf diese Weise addiert sich der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäulen und dementsprechend die Auftriebskraft. Die Auftriebskraft nimmt nach innen stufenweise zu. Dieses Additions- und Auftriebsprinzip beruht darauf, dass die Flüssigkeit 6 schwerer ist als die Druckluft 7. Der obere, mit einem Gewicht 1 beschwerte Vorrichtungsteil der erfindungsgemässen De-20 monstrationsvorrichtung schwimmt auf Grund der teilweise durch addierten hydrostatischen Druck bewirkten Auftriebskraft. Die auf den in die Flüssigkeit 6 eingetauchten Auftriebskörper 8 wirkende Auftriebskraft ist dem Betrag nach grösser als die Gewichtskraft der vom Auftriebskörper 8 verdrängten Flüssigkeit 6. Gemäss einer anerkannten Definition ist der Auftrieb die von einer Flüssigkeit oder einem Gas 25 auf einen unter- oder teilweise eingetauchten Körper ausgeübte resultierende Druckkraft. Sie ist stets der Schwerkraft entgegengerichtet und führt daher zu einer scheinbaren Gewichtsverminderung. Der durch die Schwerkraft bewirkte Druck einer Flüssigkeit und/oder eines Gases auf einen eingetauchten oder untergetauchten Körper ist, soweit dieser Druck gegen die Schwerkraft gerich-30 tet ist, der Auftrieb. Der obere Vorrichtungsteil der erfindungsgemässen Demonstrationsvorrichtung ist an nur durch die Schwerkraft unter Druck stehender Flüssigkeit 6 und Druckluft 7 abgestützt. Die Flüssigkeit 6 bzw. die Druckluft 7 dringen vollständig unter die Unterseite des oberen Vorrichtungsteiles. 35 Es gibt keine andere Abstützung des mit dem Gewicht 1 beschwerten oberen Vorrichtungsteiles als die Auftriebskraft. Die erfindungsgemässe Demonstrationsverrichtung kann dadurch in das Stadium ihrer Funktion gebracht werden, dass der untere Vorrichtungsteil mit Flüssigkeit, beispielsweise Wasser gefüllt, der obere Vorrichtungsteil aufgesetzt und Atmosphärenluft eingeschlossen wird und dass das Gewicht 1 aufgesetzt wird. 40 Bei diesem Vorgang bilden sich die Flüssigkeitssäulen und durch die eingeschlosse Atmosphärenluft Druckluftsäulen, wobei überschüssige Flüssigkeit 6 und gegebenenfalls überschüssige Druckluft 7 seitlich aus der Vorrichtung gedrückt wird bzw. werden. Es kann auch wenigstens ein Ventil angeordnet sein, durch das Flüssigkeit 6 und/oder Druckluft 7 in die Vorrichtung gebracht wird bzw. werden. 45 Grundsätzlich können auch verschiedene Flüssigkeiten 6 in den unteren Vorrichtungsteil eingebracht werden, wobei die verschiedenen Flüssigkeiten 6 durch die im Grundriss ringförmigen Wände 4 auseinandergehalten werden. Es kann beispielsweise der Auftriebskörper 8 in gefärbtes Wasser 6 eingetaucht sein und kann sich in den übrigen Zonen naturbelassenes Wasser befinden. 50 PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur Demonstration der Auftriebskraft, bestehend aus zwei über einen Teil ihrer 55 Höhe einander übergreifenden Vorrichtungsteilen, wobei der untere Vorrichtungsteil einen 3 AT 412 429 B Boden und von diesem nach oben kragende, im Grundriss ringförmige Wände, der obere, mit einem Gewicht beschwerte Vorrichtungsteil eine Decke und von dieser nach unten kragende, im Grundriss ringförmige Schürzen aufweisen, Wände und Schürzen abwechselnd aufeinanderfolgend einander über wenigstens einen Teil ihrer Höhe überlappen, und sich in wenigstens 5 teilweise durch die einander überlappenden Wände und Schürzen gebildeten, aufeinanderfolgenden Raumzonen abwechselnd Flüssigkeit, wenigstens teilweise in Form von ringförmigen Flüssigkeitssäulen und Druckluft, wenigstens teilweise in Form von ringförmigen Druckluftsäulen befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Vorrichtungsteil einen von einem vertikalen, nach oben und nach unten hin offenen Rohr (9) durchdrungenen Auftriebskörper <8) io aufweist, das Rohr (9) den Auftriebskörper (8) nach oben hin überragt und sich im Rohr (9) Flüssigkeit (6) in Form einer Flüssigkeitssäule befindet, die mit den zwischen den ringförmigen Wänden (4) und ringförmigen Schürzen (5) befindlichen ringförmigen Flüssigkeitssäulen kommunizierend verbunden ist. 15 HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN 20 25 30 35 40 45 50 4 55