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Physik

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Druck

Warum sinkst du im Schnee ein, mit Schneeschuhen aber nicht? Alles eine Frage von Kraft und Fläche.

Das brauchst du vorher

Tritt dir jemand mit einem Turnschuh auf den Fuß, tut das weh. Passiert dasselbe mit einem spitzen Absatz, tut es richtig weh, obwohl die Person gleich schwer ist. Und im Tiefschnee sinkst du ein, mit breiten Schneeschuhen aber nicht. Hinter all dem steckt eine einzige Idee: der Druck.

Druck = Kraft pro Fläche

Druck sagt dir, wie stark sich eine Kraft auf eine Fläche verteilt: p = F/A, also Druck = Kraft geteilt durch Fläche. Die Kraft F misst du in Newton (N), die Fläche A zum Beispiel in cm². Der Druck hat dann die Einheit N/cm². Drücken 100 N auf 10 cm², beträgt der Druck 10 N/cm². Dieselben 100 N auf nur 1 cm² ergeben schon 100 N/cm².

Druckmesser
Kraft F300 N
Fläche A4 cm²
flacher Schuh ~2Stöckelabsatz ~100
p = 300 N / 4 cm² = 75 N/cm²

Gleiche Kraft, kleine Fläche: großer Druck.

Probier es aus: Verändere Kraft und Fläche und beobachte, wie stark sich die Unterlage eindrückt.

Große Fläche, kleiner Druck

Schneeschuhe verteilen dein Gewicht auf eine große Fläche: Der Druck wird klein und du bleibst oben auf dem Schnee. Ein Messer macht genau das Gegenteil: Die geschliffene Klinge ist extrem schmal, die Fläche winzig und der Druck riesig. Deshalb schneidet ein scharfes Messer mühelos und ein stumpfes quetscht nur. Kleine Fläche heißt großer Druck, große Fläche heißt kleiner Druck.

Reifendruck und Luftdruck

Auch Gase üben Druck aus. In deinem Fahrradreifen drückt zusammengepresste Luft von innen gegen den Gummi und hält ihn prall. Ist zu wenig Druck drin, wird die Auflagefläche groß und du rollst schwer. Und die Luft der Atmosphäre drückt ständig auf dich, mit etwa 10 N auf jeden cm² deiner Haut. Für solche Drücke gibt es die Alltagseinheit bar: 1 bar sind 10 N pro cm². Der beträgt also rund 1 bar, und ein Fahrradreifen wird auf etwa 3 bar aufgepumpt. In der Physik rechnet man offiziell in Pascal (1 Pa ist 1 N pro m²). Du spürst den Luftdruck nicht, weil er von allen Seiten gleich stark wirkt und dein Körper von innen mit demselben Druck dagegenhält.

Aufgaben

0 von 6 gelöst

Zeit zum Ausprobieren. Du kannst nichts kaputt machen, jeder Versuch zählt.

Eine Person tritt dir einmal mit flachem Turnschuh und einmal mit spitzem Absatz auf den Fuß. Wann ist der Druck größer?

Eine Kraft von 100 N wirkt auf eine Fläche von 10 cm². Wie groß ist der Druck in N/cm²?

Eine Kiste drückt mit 600 N auf eine Fläche von 300 cm². Wie groß ist der Druck in N/cm²?

Druck ist geteilt durch Fläche.

Warum sinkst du mit Schneeschuhen nicht im Tiefschnee ein?

Ordne jeder Größe die Einheit zu, mit der wir hier rechnen.

Kraft F
Fläche A
Druck p

Damit geht es weiter