Druck 08:56 min

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Transkript Druck

Hallo, in diesem Video möchte ich mit euch folgende Frage klären: Was ist Druck? Betrachten wir zum Beispiel diese orange Brotbüchse hier. Ich kann mit meiner Hand einen Druck auf sie ausüben. Mal mit mehr und mal mit weniger Kraft. Oder auch auf diesen Stift hier, kann ich so zwischen die Hand geklemmt, einen Druck ausüben. Und irgendwann tut mir der obere Finger weh. Anscheinend hat Druck etwas mit Kräften zu tun. Drehen wir die Brotbüchse mal seitwärts. Wenn ich mit meiner Hand auf die Büchse drücke, wirkt eine Kraft nach unten und eine Kraft mit demselben Betrag nach oben. Das ist die jenige Kraft, die die Büchse auf meine Hand ausübt. Und hier bei dem Stift genauso. Ich drücke mit einer bestimmten Kraft auf ihn, deswegen ist da oben eine Kraft und hier unten. Und der Stift selbst wirkt mit denselben Kräften in die entgegengesetzte Richtung.  Denn es handelt sich ja, bei diesen beiden Gegenständen, um Festkörper. Bei dem Stift haben wir gemerkt, dass hier oben ein sehr viel größerer Druck auf unseren Finger wirkt, so, dass es richtig wehtut, als hier unten, wo ein kleinerer Druck wirkt. Aber warum ist das so? Also, wir haben ja schon gesehen, dass die Kraft F anscheinend etwas mit dem Druck zu tun hat. Je größer dieser nämlich ist, desto stärker ist auch der Druck. Außerdem hat der Druck auch etwas mit der Fläche A zu tun, auf der der Druck ausgeübt wird. Hier oben am Stift beispielsweise ist die Fläche, die an unserem Finger ist, sehr viel kleiner, als hier unten. Es gilt: Je kleiner die Fläche ist, auf der die Kraft ansetzt, desto stärker ist der Druck. Also ist F direkt proportional zum Druck und A die Fläche ist umgekehrt proportional zum Druck. Also folgt daraus die Formel für den Druck P, das kommt aus dem Englischen und bedeutet pressure, P=F/A oder auch anders gesagt: Der Druck ist die Kraft pro Flächeneinheit. Das bedeutet dann, dass sich die gesamte Kraft F auf die ganze Fläche A aufteilt. Man spricht auch von gleichmäßiger Druckausbreitung. Wenn ich nun also mit meiner Hand auf die Brotbüchse drücke, so verteilt sich die Kraft, die ich auf sie ausübe, auf die gesamte Fläche meiner Hand. Und genauso beim Stift. Hier oben ist die Fläche, auf der die Kraft ansetzt, um einiges kleiner als da unten. Die Kraft verteilt sich also nicht so stark und dieser Druck ist unseren Nerven unangenehm. Schauen wir nun, wie sich Flüssigkeiten und Gase mit Druck verhalten. Dies ist ein Behälter. Er ist gefüllt mit einer Flüssigkeit, Wasser zum Beispiel. Da das Wasser eine Flüssigkeit ist, passt es sich der Form des Behälters an und es drückt an jedem Ort mit derselben Kraft gegen den Behälter. Und der Behälter drückt natürlich mit derselben Kraft in die entgegengesetzte Richtung, denn es handelt sich ja um ein stabiles System. Das Wasser drückt sogar mit einer geringeren Kraft nach oben. Dieser Druck wird ausgeglichen von dem Luftdruck. Also verteilt sich die Kraft der Flüssigkeit und überall an den Wänden des Behälters herrscht der gleiche Druck. Man sagt auch in einer Flüssigkeit herrscht ein Druck und je wärmer diese Flüssigkeit ist, desto mehr Druck herrscht dort. Das kann man mit dem Teilchenmodel erklären. Vielleicht habt ihr schon einmal davon gehört, dass alle Körper aus Kleinstteilchen bestehen, sogenannten Atomen. Ich stelle die Atome jetzt mal als kleine Kreise dar. In Wirklichkeit sehen sie natürlich ganz anders aus. In einem Festkörper, wie diesem Karton hier, sitzen sie sehr eng zusammen. Und sie schwingen nur ein bisschen Hin und Her. In einer Flüssigkeit sieht das anders aus. Die Atome schwingen hier mehr hin und her und bewegen sich insgesamt freier in alle Richtungen. Schauen wir uns nun ein Gas an, zum Beispiel Wasserstoff. Die Atome eines Gases nehmen mehr Volumen ein, als die einer Flüssigkeit. Sie bewegen sich sehr schnell und stoßen nicht mehr ganz so oft aneinander, wie in einer Flüssigkeit. Sie sind nun ganz frei. Und was passiert bei Erwärmung der Stoffe? Den Teilchen wird Energie zugefügt und das bedeutet, dass die Schwingung sich nun vergrößert. Sie nehmen deshalb auch mehr Volumen ein. Betrachten wir das noch einmal genauer anhand des Gases, zum Beispiel wieder Wasserstoff. Hier oben hängen wir einen Federkraftmesser an, an dem unten eine größere Platte angebracht ist. Damit können wir jetzt messen, um wie viel sich der Druck des Gases erhöht, wenn wir es erwärmen. Denn vergrößert sich der Druck des Gases, wandert der Federkraftmesser mit der Platte nach oben, denn die Atome drücken nun mit einer größeren Kraft gegen die Platte, üben also insgesamt einen größeren Druck aus. Am Federkraftmesser können wir nun die Differenz der Kraft F ablesen und teilen diese durch die Fläche der Platte. Dann erhalten wir den Druckunterschied. Also Druck kann ich nicht nur auf eine Brotbüchse oder einen Stift ausüben, sondern Druck ist auch eine Zustandsgröße von Flüssigkeiten und Gasen. Der Druck ist also, wie wir gesehen haben, abhängig von der Temperatur des Stoffes. Also können wir auch umgekehrt, wenn wir den Druck eines Stoffes messen auf seine Temperatur zurückschließen. Gut, wichtig ist , dass ihr euch die Formel des Druckes merkt. P=F/A. Ich hoffe ich konnte euch in diesem Video den Druck, natürlich im physikalischen Sinne, etwas näher bringen.

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8 Kommentare
  1. Default

    Super Video vielen Dank

    Von Jule Potter, vor mehr als einem Jahr
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    super video dankeschön!!! vielleicht ein rechen Beispiel wäre noch super

    Von Lilian Mittelstaedt, vor mehr als einem Jahr
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    Gerade hier hätte mir die Rechnung für die Lösung geholfen.
    Video habe ich verstanden.

    Von Stephanie24, vor fast 2 Jahren
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    Super erklärt, danke!

    Von Philippbande, vor mehr als 2 Jahren
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    Ja, das stimmt. Dabei würde es mir so sehr helfen, da ich bald Schulaufgabe schreibe, und ich das Thema nicht so ganz verstanden habe.

    Von Vincent Montgomery, vor etwa 4 Jahren
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    es lädt die ganze zeit ohne das irgendetwas passiert und vorspulen kann ich auch nicht

    Von Jochen Henzel, vor etwa 4 Jahren
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    Hallo sandra,dein video hängt,aber ich glaube das es sehr hilfreich ist... könntes du dich darum kümmern?

    Von Ana Banana, vor etwa 4 Jahren
  3. Default

    hey Sandra,
    ich habe Probleme mit dieser Aufgabe. könntest du evtl ein aufschlussreiches Video erstellen, damit ich sie verstehe?
    wäre sehr sehr nett :)

    Es sollen 120 l Wasser je Minute durch eine 300 m lange Rohrleitung bergauf
    Gepumpt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit soll v = 2 m/s bei Vernachlässigung
    Der Reibung nicht überschreiten. Der Höhenunterschied, der überwunden werden soll,
    beträgt 20m.

    Frage1: Wie groß ist der innere Rohrdurchmesser (bitte auf mm aufrunden)

    Frage2: Die tatsächliche Ströumgsgeschwindigkeit?

    Frage3: Wir groß ist der kinetische Druck

    Frage4: druck am rohrende bei einem Druckabfall von delta p= 4,022 bar?

    danke schonmal

    Von Tobias Beule, vor etwa 4 Jahren
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