Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

5 Druck in Flüssigkeiten und Gasen In diesem Kapitel erfährst du, − was man in der Physik unter Druck versteht, − was der Luftdruck ist und wie man ihn misst, − was man tun muss, damit Körper im Wasser nicht untergehen. 54.1 Ein wissenschaftliches Großereignis in Magdeburg im Jahre 1656. Mit einer Wasserpumpe pumpt der Bürger- meister O TTO VON G UERICKE die Luft aus zwei lose aneinander liegenden Halbkugeln aus Kupfer. Dann spannt er an jede Schale acht Pferde und treibt sie an. ? Die Kraft der Pferde genügt nicht, die beiden Schalen voneinander zu trennen. Warum? 54.2 Schneeschuhe verteilen das Gewicht auf eine größere Fläche. Das Umgekehrte gilt für Bleistiftabsätze. 54.3 Tauerntunnel Bevor ab Juli 2011 beide Tunnelröhren zur Ver- fügung standen, machte den Arbeitern und In- genieuren nicht nur der Zeitdruck, sondern auch der enorme Gebirgsdruck des Berges zu schaffen. Die Fahrbahn des alten Tunnels drohte sich zu wölben. Die Ingenieure mussten dem Druck des Gebirges auf einer Länge von 300 Metern mehr Platz einräumen und haben dazu unter der Fahrbahn aufgegraben und die Tunnelsohle mit Stahlbeton verstärkt. 5.1 Der Druck Nägel sind an einem Ende zugespitzt, am anderen flach. Beim Einschlagen eines Nagels würde niemand auf die Idee kommen, den Hammer auf den spitzen Teil zu schlagen und den flachen Teil in die Wand zu treiben. Die Kraft, die über den Ham- mer auf den Nagelkopf wirkt, konzentriert sich auf ein kleines Flächenstück. Dies bewirkt einen so hohen Druck auf das Flächenstück, dass der Nagel in das Materi- al eindringen kann. Diesen Überlegungen kannst du leicht folgen, wenn du einen Bleistift einmal mit dem ungespitzten Ende und ein andermal mit dem gespitzten Ende gegen deine Handfläche drückst. Von Druck sprechen wir immer dann, wenn auf eine Fläche A eines Körpers eine Kraft wirkt. Verteilt sich die Kraft F gleichmäßig auf die Fläche A , so bezeichnet man das Verhältnis von Kraft F zu der dazu senkrecht stehenden Fläche A als Druck p . Druck = Kraft _____ Fläche P = F __ A Einheit: Pascal (Pa) 1 Pa = 1N/m 2 Zulässig ist auch Bar (bar) . 1 bar = 10 5 Pa, 100Pa = 10 2 Pa = 1mbar. Untersuche, überlege, forsche: Druck 54.1 E 1 a) Berechne, welchen Druck du barfuß beim Stehen auf den Boden ausübst! W 1 b) Wie ändern sich der Druck und die Druckverteilung beim Tragen von Stöckelschuhen? W 1 c) Wie kann man vermeiden, dass man beim Gehen in Schnee zu tief einsinkt? 54.2 Knie- und Sprunggelenke sind hohen Drücken ausgesetzt und müssen dennoch gut beweglich sein. S 2 a) Beschreibe, wie die Gelenke aufgebaut sind, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was passiert bei Fehlstellungen der Knie (z. B. O-Beinen)? S 2 b) Erkläre, in welcher Weise sich die Belastung bei bestimmten Sportarten (z. B. Schifahren, Laufen) ändert. 54 MECHANIK 1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv