49 13 Newton und der Apfel Der Druck ist also dafür verantwortlich, dass ein hartes Material ein weiches verformen oder in dieses sogar eindringen kann. Das konntest du in A 19 gut nachvollziehen. Der Nagel zum Beispiel dringt tief ins Styropor ein, das Brettchen aber gar nicht, obwohl die Kraft in allen Fällen 10 N beträgt. Dass hoher Druck ein weiches Material verformen kann, wird auch bei einer Straßenwalze ausgenutzt (13.46). B 13.46 Straßenwalzen haben nicht nur eine hohe Gewichtskraft, die Auflagefläche vorne ist auch sehr schmal. Der große Druck, der dort entsteht, macht den noch weichen Asphalt platt. Eine kleine Fläche erzeugt also einen hohen Druck, der zu Verformungen und Beschädigungen führen kann. Sehen wir uns nun den umgekehrten Fall an. Der Fakir (A16) zum Beispiel verteilt seine Gewichtskraft auf viele Nägel. Er erhöht dadurch die Fläche und senkt den Druck ab. Wenn er zum Beispiel auf 100 Nägeln liegt, steigt die gesamte Auflagefläche auf das 100fache an und der Druck sinkt auf 1/100 ab. Das Liegen wird dadurch zwar sicher kein Genuss, aber der Fakir muss sich keine Sorgen machen, durchlöchert zu werden. Auch bei Schneeschuhen nutzt man den Effekt aus, dass eine große Fläche einen kleinen Druck erzeugt (B 13.47). B 13.47 Mit Schneeschuhen sinkt man nicht so leicht ein. Warum? Wegen der größeren Fläche ist der Druck auf den Schnee kleiner. Du hast das Piratenzeichen in Filmen sicher schon dutzende Male gesehen (B 13.48). Aber ist dir dabei eigentlich schon einmal aufgefallen, wie die Knochen dargestellt sind? Sie sind an den Enden immer viel dicker als in der Mitte. Das ist tatsächlich so und hat einen physikalischen Grund. Die Physik macht nämlich auch vor deinem Körper nicht Halt! Jede Gelenksfläche in deinem Körper ist mit einem sehr widerstandsfähigen Knorpel überzogen (B 13.49). Die Knorpel halten im Vergleich zu den Knochen aber nur ein Drittel des Druckes aus. Die Knochen haben sich daher in der Evolution so entwickelt, dass sie an den Enden breiter sind und der Druck auf den Knorpel dadurch sinkt (p = F/A ). Das ist wichtig, weil es zum Beispiel deine Knie vor einem frühzeitigen Knorpelschaden bewahrt. B 13.48 Das Piraten-Zeichen in der üblichen Darstellung. Die Knochen sind ziemlich realistisch am Rand dicker dargestellt. Warum ist das so? B 13.49 Ein Kniegelenk: Der Gelenksknorpel ist zum Beispiel am Oberschenkel links und rechts zu sehen und sieht wie weiße Keramik aus. Im Gelenksspalt kannst du in der Mitte die beiden Kreuzbänder sehen und links und rechts davon die beiden Menisken. Kurz zusammengefasst In vielen Fällen ist nicht die Kraft ausschlaggebend, die auf ein Objekt wirkt, sondern der Druck. Dieser ergibt sich aus Kraft pro Fläche. Bei gleicher Kraft ist daher bei sehr kleiner Fläche der Druck sehr groß. Diesen Effekt nutzt man zum Beispiel bei Nägeln oder einem Messer aus. Umgekehrt ist bei großer Fläche der Druck klein. Dieser Effekt spielt bei Schneeschuhen und Gelenksknorpeln eine Rolle. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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