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Physikalischer Druck

Physikalischer Druck
Level 2 (für Schüler geeignet)
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.

Durch die Kraft \(F\) ausgeübte Druck auf eine Platte.

Der Druck wird hier mit dem griechischen Buchstaben \( \mathit{\Pi} \) abgekürzt und wird 'Pi' ausgesprochen. Manchmal wird der Druck auch mit dem Buchstaben \(p\) abgekürzt, das wird hier aber vermieden, weil \(p\) lieber für den Impuls benutzt wird. Der Druck \( \mathit{\Pi} \) ist definiert als Kraft \(F\) pro Fläche \(A\).

Definition: Druck1$$ \mathit{\Pi} ~=~ \frac{F}{A} $$

Einheit des Drucks

  • Die Kraft \(F\) hat die Einheit \( \text{N} \) (Newton) und steht abkürzend für die Einheit \( \frac{\text{kg} \, \text{m}}{\text{s}^2} \) (Kilogramm pro Sekunde zum Quadrat).
  • Die Fläche \(A\) hat die Einheit \( \text{m}^2\) (Quadratmeter).
  • Wegen 1 hat der Druck \( \mathit{\Pi} \) die Einheit \( \frac{\text{N}}{\text{m}^2} \) (Newton pro Quadratmeter).

    Aus der Definition 1 des Drucks können folgende Informationen abgelesen werden:Information #1
    Je größer die den Druck ausübende Kraft \(F\), desto größer ist der Druck \(\mathit{\Pi}\).
    Information #2
    Je kleiner die Fläche \(A\), auf die die Kraft ausgeübt wird, desto größer ist der Druck \(\mathit{\Pi}\).

    Einfaches RechenbeispielBei einer Kraft von \(F = 2 \, \text{N}\), die auf ein Brett der Fläche \(A = 1 \, \text{m}^2\) wirkt, erfährt das Brett nach 1 einen Druck von$$ \mathit{\Pi} ~=~ \frac{2 \, \text{N}}{1 \, \text{m}^2} = 2 \, \frac{\text{N}}{\text{m}^2} $$
    Beispiel: Luftdruck

    Betrachte einen Ball. Die Luft um den Ball herum besteht aus vielen kleinen Teilchen, die sich in beliebige Richtung herumbewegen. Bei ihrer Bewegung stoßen sie von allen Seiten auf den Ball und prallen ab. Da es ganz viele Teilchen sind und damit auch viele Stöße, erfährt der Ball einen gleichmäßigen Druck von allen Seiten. Der Luftdruck, der auf einen Ball ausgeübt wird, ist nichts anderes als das Zusammenprallen der Luftteilchen mit dem Ball.