Fluidgewicht

Fluidgewicht bezeichnet in der Hydrodynamik die auf ein Fluid wirkende Gravitationskraft, also das Produkt aus seiner Masse und der Erdbeschleunigung. Formal gilt W = m g, wobei m = rho V ist. Damit ergibt sich W = rho V g. Die Gewichtskraft pro Volumen wird als Gewichtsdichte gamma genannt: gamma = dW/dV = rho g. Die Einheit ist N/m^3; oft wird gamma in kN/m^3 angegeben.

Im ruhenden Fluid bestimmt das Fluidgewicht den hydrostatischen Druck. Der Druck in einer Tiefe h unter der Freifläche lautet P = rho g h = gamma h. Am Boden oder an einer Wand ergibt sich so eine druckbedingte Belastung, die mit dem Produkt aus gamma und der Tiefe zusammenhängt.

Der Auftrieb eines in ein Fluid eingetauchten Körpers wird durch das Archimedische Prinzip beschrieben: Die Auftriebskraft F_A nach oben entspricht dem Gewicht des verdrängten Fluids, also F_A = rho_fluid g V_submerged. Damit hebt sich der Druckunterschied durch das verdrängte Fluid in der Vertikalkomponente auf.

Anwendungen: Fluidgewicht wird genutzt, um Druckverteilungen in Behältern, Tanks, Rohrleitungen oder Böschungen zu berechnen, sowie Belastungen auf Strukturen wie Brücken, Dämme oder Schiffe abzuschätzen. Es ist auch Grundlage für die Bestimmung von Auftriebskräften in Fluiden.

Variationen: rho (und damit gamma) hängen von Temperatur, Zusammensetzung und Druck ab. In kompressiblen oder strömenden Fluiden können zusätzliche Effekte auftreten, sodass das Gewicht nicht konstant bleibt. Als Beispiel hat Wasser bei ca. 20 °C rho ≈ 998 kg/m^3, gamma ≈ 9,8 kN/m^3.