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Was ist (mechanischer) Druck?

Physikalischer Druck
Level 2 (ohne höhere Mathematik)
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.
Aktualisiert von Alexander Fufaev am

Der Druck \( \mathit{\Pi} \) ist definiert als Kraft \(F\), die senkrecht auf eine Fläche \(A\) wirkt:

Anker zu dieser Formel
Physikalischer Druck
Eine Kraft \(F\) wirkt senkrecht auf eine Fläche \(A\) und übt damit einen Druck auf die Fläche aus.

Der Druck wird hier mit dem griechischen Großbuchstaben \( \mathit{\Pi} \) (ausgesprochen: Pi) abgekürzt. Manchmal wird der Druck auch mit dem Buchstaben \(p\) abgekürzt, das wird hier aber vermieden, weil \(p\) bereits für den Impuls benutzt wird.

Einheit des Drucks:
Die Kraft \(F\) hat die Einheit \( \mathrm{N} \) (Newton) und steht abkürzend für die Einheit \( \frac{\mathrm{kg} \, \mathrm{m}}{\mathrm{s}^2} \) (Kilogramm pro Sekunde zum Quadrat). Die Fläche \(A\) hat die Einheit \( \mathrm{m}^2\) (Quadratmeter). Wegen Gleichung 1 muss der Druck \( \mathit{\Pi} \) die Einheit \( \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}^2} \) haben. Newton pro Quadratmeter wird beim Druck meistens mit der Einheit \( \mathrm{Pa} \) (Pascal) abgekürzt.

Aus der Definition 1 des Drucks können wir folgende Informationen ablesen:

  • Je größer die den Druck ausübende Kraft \(F\), desto größer ist der Druck \(\mathit{\Pi}\).

  • Je kleiner die Fläche \(A\), auf die die Kraft ausgeübt wird, desto größer ist der Druck \(\mathit{\Pi}\).

Beispiel: Druck auf ein Brett

Eine Kraft \(F = 2 \, \mathrm{N}\) wird auf ein Brett der Fläche \(A = 1 \, \mathrm{m}^2\) ausgeübt. Das Brett erfährt nach Gl. 1 folgenden Druck:

Beispielrechnung: Druck bestimmen
Anker zu dieser Formel

Es gibt verschiedene spezielle Bezeichnungen des Drucks, die sich aber alle auf die Definition 1 zurückführen lassen. Hier sind einige Beispiele:

  • Luftdruck - wird verursacht durch die von der Luft ausgeübten Gewichtskraft. Der Luftdruck auf der Meereshöhe beträgt \( 10^5 \, \mathrm{Pa} \). Daher wird üblicherweise für den Luftdruck die Einheit "Bar" verwendet: \( 1\, \mathrm{bar} = 10^5 \, \mathrm{Pa} \).

  • Schweredruck - wird ebenfalls verursacht durch die Gewichtskraft, die eine Flüssigkeit oder ein Gas ausübt.

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.