Big Bang 2, Schulbuch

43 5.4 Der Druck Wenn du den angespitzten Bleistift zwischen deinen Fingern an den Enden zusammendrückst ( A17 ), dann kann das vorne ziemlich schmerzhaft werden! Klar, Spitzen tun weh! Aber was bedeutet das physikalisch? Beide Enden drücken mit derselben Kraft auf die Finger. Das, was schmerzt, kann also nicht die Kraft sein! Es ist die Kraft pro Fläche . Das nennt man in der Physik den Druck (siehe auch Kap. 11 ). Natürlich ist Spitze nicht gleich Spitze und die Zahlen in B 5.29 sind daher als Richtwerte zu sehen. Die Auf- lagefläche an der Spitze ist auf jeden Fall einige tau­ send Mal kleiner als am Ende. Bei gleicher Kraft be- deutet eine kleinere Fläche einen größeren Druck . Man könnte das auch so anschreiben: p  = F/A  . Wenn zum Beispiel die Spitze des Bleistifts nur 1/4000 der Endfläche beträgt, ist der Druck dort 4000-mal so groß. Und je größer der Druck auf der Haut, desto aua! Die Flächen an Spitze und Ende auf schöne Zahlen gerundet. Das Verhältnis beträgt 1 zu 4000! B 5.29 Ausgestattet mit diesem Wissen, kannst du nun eine Menge anderer Erscheinungen erklären. Der Fakir ( A15 ) verfügt natürlich über keine Zauberkräfte, son- dern er verteilt seine Gewichtskraft auf viele Nägel. Wenn er zum Beispiel auf 100 Nägeln liegt, steigt die gesamte Auflagefläche auf das 100fache an und der Druck sinkt umgekehrt auf 1/100 ab. Das Liegen wird dadurch zwar noch kein Genuss, aber er muss sich keine Sorgen machen, durchlöchert zu werden. Der Druck ist auch dafür verantwortlich, dass der Nagel tief ins Styropor eindringt, das Brettchen aber gar nicht ( A19 ). Je kleiner die Auflagefläche, desto größer der Druck, desto tiefer sinkt das Ding ein. Warum ein scharfes Messer besser durch das Essen flutscht ( 1  Info: Scharfe Sachen ) und wieso Knochen an den Enden breiter werden ( 1  Info: Knorpel­ schaden ), lässt sich ebenfalls einfach über den Druck erklären. Scharfe Sachen! Als Richtwert für die Breite einer Messerschneide gilt ( B 5.30 ): Stumpfe Messer sind vorne etwa 5/1000mm breit ( a ), scharfe bloß 1/1000mm ( b )! Nimm an, du schneidest mit einem schar- fen und einem stumpfen Messer eine Karotte und drückst beide Male gleich stark auf. Weil beim scharfen Messer die Kontaktfläche kleiner ist, ist der ausgeübte Druck größer. Es gilt wieder: p  = F/A  . Dass die Karotte beim scharfen Messer eher k. o. geht, hängt also vom Druck ab ( A16 )! Knorpelschaden! Jede Gelenksfläche in deinem Körper ist mit einem sehr wi- derstandsfähigen Knorpel überzogen. Die beiden Pfeile in B 5.31 zeigen auf die wei- ßen Knorpelflächen in einem Kniegelenk . Die Knorpel hal- ten im Vergleich mit dem Knochen aber nur ein Drittel des Druckes aus. Deshalb ist der Knochen an den Enden verbreitert ( A18 ). Durch die größere Fläche sinkt der Druck auf den Knorpel ab ( p  = F/A  ) und das bewahrt deine Knie vor einem früh­ zeitigen Knorpelschaden. Druck ist Kraft pro Fläche und hat die Einheit Newton pro Quadratmeter beziehungsweise Pascal . In vielen Fällen ist nicht die Kraft ausschlaggebend, sondern Kraft pro Fläche, also der Druck. Ein Blick durchs Mikroskop auf eine stumpfe ( a ) und scharfe ( b ) Messerschneide von unten B 5.30 Ein Kniegelenk im Querschnitt B 5.31 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv