Hydrostatisches Gleichgewicht
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Das Hydrostatisches Gleichgewicht (Hydro = Wasser, statisch = unbewegt) ist ein Gleichgewicht zwischen der Gravitation, die einen festen Körper nach unten zieht und dem Auftrieb, der den Körper aus der Flüssigkeit nach oben zu heben versucht.
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[Bearbeiten] Anwendungen
Allgemeiner betrachtet ist das hydrostatische Gleichgewicht immer der Ausgleich einer gerichteten Kraft und eines Druckgradienten.
[Bearbeiten] Biologie
Alle Lebewesen mit Lufteinschlüssen im Körper (was auf praktisch alle Knochenfische zutrifft) müssen zur Aufrechterhaltung des hydrostatischen Gleichgewichtes fortwährend nachregeln. Da sich der Druck mit der Tiefe erhöht, wird eingeschlossene Luft im gleichen Maße komprimiert, wie der Druck steigt. Die Komprimierung verringert das Volumen und damit den Auftrieb. Das hydrostatische Gleichgewicht besteht also immer nur für eine bestimmte Tiefe und muss bei Änderung der Tiefe angepasst werden. Lebewesen mit Lufteinschlüssen im Körper sind Fische mit ihrer Schwimmblase und Menschen (Taucher) mit ihrer Lunge bzw. Tauchausrüstung. Bei Tauchern nennt man dieses Nachregeln tarieren.
[Bearbeiten] Mechanik
Tauchschiffe (U-Boote) sind so konstruiert, dass sie bis zu einem gewissen Grad Wasser aufnehmen können, indem sie Ballasttanks fluten. Dadurch steigt ihre Dichte gegenüber dem für das Schwimmen an der Oberfläche nötigen Wert, und sie beginnen zu tauchen. Durch Tarieren (mittels Auspumpen und Einlassen von Wasser in die Ballasttanks) kann erreicht werden, dass ein Tauchschiff auch ohne Steuerung mit Ruderklappen eine konstante Tiefe hält.
[Bearbeiten] Astrophysik
Bei größeren Himmelskörpern wie (Klein-)Planeten oder Sternen gibt es eine Schichtung, die durch Materialien unterschiedlicher Dichte hervorgerufen wird. Hierbei stellt sich für jede Schichtgrenze ein Gleichgewicht zwischen der Anziehungskraft darunterliegender Masse und durch verschiedene physikalische Vorgänge erzeugten Druck ein, so dass sich eine Kugelform oder wie zum Beispiel im Fall der Erde die Form einer inneren Kugel (der aus Eisen und Nickel bestehende Erdkern) und darüberliegender Kugelschalen (Erdmantel und Erdkruste) ergibt. Der Druck kann durch die Inkompressibilität von Materie (Pauli-Prinzip) ebenso aufgebracht werden wie durch den Strahlungsdruck bei Sternen oder durch den sogenannten Entartungsdruck bei weißen Zwergen oder Neutronensternen.
