48 13.5 Der Fakir am Nagelbrett Der Druck Der Druck ist quasi der Cousin der Kraft, denn er ist Kraft pro Fläche. In vielen Fällen ist es übersichtlicher, statt der Kraft den Druck anzugeben. Im Bild unten siehst du, wie es sich ein Fakir auf einem Nagelbrett „gemütlich“ macht. Erkläre, wieso seine Haut nicht von den Nägeln durchbohrt wird. B 13.41 Warum wird der Fakir nicht durchlöchert? Klar, ein scharfes Messer schneidet besser als ein stumpfes. Aber warum eigentlich? Was ist der springende Punkt dabei? Nimm einen spitzen Bleistift zwischen zwei Finger und drücke vorsichtig zu! Wie fühlen sich die beiden Enden an? Welche Erklärung hast du dafür? Nimm eine Styroporplatte als Unterlage. Lasse dann eine Masse von 1 kg (das entspricht einer Gewichtskraft von 10 N) auf verschiedene Dinge drücken, etwa Murmeln, Würfel, ein Holzbrettchen oder einen aufgestellten Nagel. Was drückt sich am stärksten in das Styropor und warum? Begründe. A 16 A 17 B 13.42 Was spürst du? A 18 A 19 B 13.43 Was drückt sich besonders leicht und was besonders stark in den Untergrund und warum? Wenn du den angespitzten Bleistift zwischen deinen Fingern zusammendrückst ( A18 ), kann das vorne schmerzhaft werden! Spitzen tun weh! Aber warum? Beide Enden drücken ja mit derselben Kraft auf die Finger. Das, was schmerzt, kann also nicht die Kraft sein! Es ist der Druck, also die Kraft pro Fläche. Als Formel würde man das so schreiben: p = F/A. B 13.44 Die Flächen an Spitze und Ende auf schöne Zahlen gerundet. Das Verhältnis beträgt 1 zu 4000! Testen wir die Formel gleich einmal mit dem Bleistift. Die Fläche der Spitze in B 13.44 ist als Richtwert zu sehen, weil sie davon abhängt, wie gut der Stift gespitzt ist. Auf jeden Fall ist aber die Fläche der Spitze einige tausend Mal kleiner als die am Ende. Je kleiner die Auflagefläche bei gleicher Kraft, desto größer ist der Druck. Man könnte das auch so anschreiben: p = F/A . Wenn zum Beispiel die Spitze des Bleistifts 1/4000 der Endfläche beträgt, ist der Druck dort 4000-mal so groß. Und das erzeugt das Aua! B 13.45 Sieht ein bisschen wie ein Bergkamm aus, ist aber die Schneide eines sehr scharfen Messers unter dem Elektronenmikroskop. Rechts unten siehst du die Länge von 1 Mikrometer (1 μm) eingezeichnet, das ist 1/1000 mm! Eine scharfe Klinge ist vorne also extrem schmal. Bleiben wir bei kleinen Flächen und hohem Druck. In B 13.45 siehst du die Schneide eines sehr scharfen Messers. Sie ist vorne nur etwa 1/1000 mm schmal. Irre! Diese winzige Auflagefläche macht den Druck, den man damit erzeugen kann, ungeheuer groß. Und dieser große Druck ist der Grund, warum ein scharfes Messer mörderisch gut schneidet ( A17 ). ASpitze=0,01mm2 A Ende=40mm2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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