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Auftriebsrechner

Schätzen Sie, ob ein Objekt in einer gewählten Flüssigkeit schwimmt, wie viel davon unter der Oberfläche liegt und wie viel zusätzliche Masse es vor dem vollständigen Eintauchen noch tragen kann.

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Beispiele

12 kg Objekt, 0,05 m³ Verdrängung, Wasser mit 1000 kg/m³. Es schwimmt mit 38 kg Nutzlastreserve und etwa 24 % Eintauchung.

Auftriebsurteil
Schwimmt
Maximale Auftriebskraft bei voller Verdrängung
490,5 N
Gewichtskraft des Objekts
117,72 N
Eingetauchtes Volumen im Schwimmgleichgewicht
0,012 m³
Eintauchanteil im Schwimmgleichgewicht
24%
Maximal tragbare Gesamtmasse bei voller Verdrängung
50 kg
Verbleibende Nutzlastreserve vor vollständigem Eintauchen
38 kg

Das Objekt kann schwimmen. Im stationären Gleichgewicht entspricht die Auftriebskraft der Gewichtskraft des Objekts; die größere volle Auftriebskraft oben ist die verfügbare Obergrenze für die Nutzlastreserve.

Nur statische Auftriebsschätzung. Diese Seite sagt keine Stabilität, keine Rumpfformeffekte, kein Verhalten eingeschlossener Luft, keinen Trim, keine Wellen, keinen dynamischen Drag und keine Sicherheitszertifizierung voraus.

War das nützlich?

Beispiele

So funktioniert's

Formel

Fb,max⁡=ρfgVmax⁡F_{b,\max} = \rho_f g V_{\max}

W=mgW = m g

Vsub=mρfV_{sub} = \frac{m}{\rho_f}

mmax⁡=ρfVmax⁡m_{\max} = \rho_f V_{\max}

mpayload=mmax⁡−mm_{payload} = m_{\max} - m

Variablen

Fb,max⁡F_{b,\max}

Maximale Auftriebskraft bei voller Verdrängung(N or lbf)

WW

Gewichtskraft des Objekts(N or lbf)

VsubV_{sub}

Zum Schwimmen benötigtes eingetauchtes Volumen(m³, L, or ft³)

mmax⁡m_{\max}

Maximal tragbare Gesamtmasse bei voller Verdrängung(kg or lb)

mpayloadm_{payload}

Verbleibende Nutzlast vor vollständigem Eintauchen(kg or lb)

ρf\rho_f

Fluiddichte(kg/m³, g/cm³, or lb/ft³)

gg

Gravitationsbeschleunigung(m/s² or ft/s²)

Vmax⁡V_{\max}

Maximales äußeres Verdrängungsvolumen(m³, L, or ft³)

mm

Objektmasse(kg or lb)

Wählen Sie, ob Sie von Objektmasse oder von mittlerer Objektdichte ausgehen. Geben Sie dann maximales Verdrängungsvolumen, Fluiddichte und optional eine andere Schwerkraft ein. Der Rechner wandelt die gewählten Einheiten in eine einheitliche physikalische Basis um, vergleicht Gewichtskraft mit der maximalen Auftriebskraft bei voller Verdrängung und zeigt dann entweder das Schwimmgleichgewicht oder das Defizit.

Das Planungsmodell ist einfach und statisch. Zuerst wird die maximal verfügbare Auftriebskraft mit Fb,max⁡=ρfgVmax⁡F_{b,\max} = \rho_f g V_{\max} berechnet. Die Gewichtskraft des Objekts ist W=mgW = m g. Wenn Fb,max⁡F_{b,\max} mindestens so groß ist wie WW, kann das Objekt schwimmen. Sein stationärer Schwimmzustand nutzt diese Obergrenze nicht vollständig; es muss nur so viel Fluid verdrängen, dass ρfgVsub=mg\rho_f g V_{sub} = m g gilt, also Vsub=m/ρfV_{sub} = m / \rho_f. Dieselbe Verdrängungsgrenze setzt auch die maximal tragbare Masse mmax⁡=ρfVmax⁡m_{\max} = \rho_f V_{\max} und die verbleibende Nutzlastreserve mpayload=mmax⁡−mm_{payload} = m_{\max} - m.

Häufig gestellte Fragen

01Was schätzt dieser Auftriebsrechner eigentlich ab?
Er schätzt den statischen Auftrieb aus mittlerer Masse oder Dichte, äußerem Verdrängungsvolumen, Fluiddichte und Schwerkraft. Damit sehen Sie, ob die volle Verdrängung das Objekt tragen kann und wie viel Fluid es im Gleichgewicht verdrängen muss.
02Warum ist die maximale Auftriebskraft etwas anderes als die stationäre Schwimmkraft?
Die maximale Auftriebskraft ist die Obergrenze bei vollständigem Eintauchen: rho_f × g × Vmax. Ein schwimmendes Objekt verdrängt meist weniger. Im stationären Gleichgewicht steigt die Auftriebskraft nur so weit, bis sie die Gewichtskraft ausgleicht.
03Warum fragt der Rechner nach äußerem Verdrängungsvolumen?
Auftrieb hängt davon ab, wie viel Fluid ein Objekt verdrängen kann, nicht nur von seinem Feststoffvolumen. Ein geschlossener Behälter oder Schaumeinsatz kann daher trotz dichter Materialien schwimmen.
04Was bedeutet Nutzlastreserve?
Die Nutzlastreserve ist die zusätzliche Masse, die das Objekt in diesem Fluid noch tragen könnte, bevor es vollständig eintaucht. Sie ist die Differenz zwischen maximal tragbarer Masse und Eigenmasse.
05Was sagt der Rechner ausdrücklich nicht voraus?
Er sagt keine Stabilität, keine Rumpfformeffekte, kein Verhalten eingeschlossener Luft, keinen Trim, keine Wellen-, Drag- oder Zertifizierungsfragen voraus. Es ist nur eine statische Auftriebsschätzung.

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