Druck im Alltag

Druck im Alltag Übung

• Beschreibe, wo physikalischer Druck im Alltag vorkommt.

  Tipps

  Ein Hammer bewirkt auf einen Nagel einen größeren Druck als auf die flache Wand.

  Beim Springen drücken sich deine Füße vom Boden ab.

  Entscheidend für den Druck deines Fußes auf den Boden sind deine Masse und die Größe deines Absatzes.

  Lösung

  Druck kommt im Sprachgebrauch und im Alltag an verschiedensten Stellen vor. Wir beschäftigen uns hier nur mit dem Druck im physikalischen Sinne: In einer Sprudelflasche z. B. entsteht ein höherer Druck, wenn du sie schüttelst. Beim Händedruck entsteht Druck zwischen den Handflächen, denn die werden aufeinandergedrückt. Beim Gehen oder Laufen üben deine Füße stets Druck auf die Straße aus. Tritt dir jemand auf den Fuß, so entsteht Druck auf deinem Fuß.

  Der Druck ist eine physikalische Größe und lässt sich messen. Druck entsteht, wenn eine Kraft auf eine Fläche wirkt. Die Stärke des Drucks hängt nicht nur von der ausgeübten Kraft ab. Auch die Fläche, auf die die Kraft wirkt, ist entscheidend für den Druck. Mit Fläche ist hier der Flächeninhalt, also die Größe der Fläche gemeint, nicht etwa die Form oder Farbe der Fläche. Je kleiner der Flächeninhalt der Kontaktfläche ist, desto größer ist bei gleicher Kraft der Druck.

• Nenne Einflussfaktoren auf die Stärke des Drucks.

  Tipps

  Derselbe Hammerschlag wirkt auf dickere Nägel geringeren Druck aus als auf dünnere Nägel.

  Eine volle Flasche drückt stärker im Rucksack als eine leere Flasche.

  Mit viel Kraft kannst du eine schwere Tür aufdrücken.

  Lösung

  Druck entsteht, wenn eine Kraft auf eine Fläche wirkt. Der Druck ist das Verhältnis aus der wirkenden Kraft und der Größe des Flächeninhalts. Daher wird der Druck stärker, wenn die Kraft größer oder die Kontaktfläche kleiner wird.

  Folgende Einflussfaktoren sind richtig benannt:

  • Kontaktfläche: Der Flächeninhalt der Kontaktfläche bestimmt zusammen mit der Kraft die Stärke des Drucks.

  • Masse: Die Gewichtskraft einer Masse bewirkt einen Druck auf die Fläche, auf der die Masse steht oder liegt.

  • Kraft: Druck ist das Einwirken einer Kraft auf eine Fläche.

  Folgende Größen haben keinen Einfluss auf den Druck:

  • Volumen: Entscheidend für den Druck sind Kraft und Fläche, nicht aber das Volumen.

  • Farbe: Die Farbe einer Masse oder einer Fläche spielt keine Rolle für den Druck, den die Masse auf die Fläche ausübt. Auch die Farbe einer Flüssigkeit oder eines Gases spielt keine Rolle für den Druck.

  • Mantelfläche: Die Mantelfläche eines Gefäßes ist für den Druck nicht entscheidend.

  • Form: Für die Stärke des Drucks einer Kraft auf eine Fläche spielt die Form der Fläche keine Rolle, sondern nur der Flächeninhalt.

• Arbeite verschiedene Arten physikalischen Drucks heraus.

  Tipps

  Beim Tieftauchen drückt es auf den Ohren.

  Luftdruckunterschiede erzeugen Wind.

  In einer Gasleitung herrscht großer Druck.

  Lösung

  Folgende Begriffe sind richtig:

  • Luftdruck: Dieser Druck wird mit einem Barometer gemessen und spielt für Wind und Wetter eine Rolle.

  • Gasdruck: Durch eine Gasleitung kommt Gas mit einem großen Druck.

  • Wasserdruck: Der Wasserdruck hängt von der Wasserhöhe ab. Das kennst du vom Tauchen: Je tiefer du tauchst, desto größer wird der Druck auf die Ohren.

  Folgende Begriffe sind falsch:

  • Leistungsdruck: Im Alltag verwendet man das Wort „Druck“ oft im übertragenen Sinn. Wenn du im Unterricht eine Leistung erbringen musst, spürst du vielleicht diesen Druck. Mit dem physikalischen Druck hat das aber nichts zu tun. Da geht es nur darum, dass eine Kraft auf eine Fläche ausgeübt wird.

  • Zeitdruck: Auch das ist ein Beispiel für die übertragene Bedeutung: Wenn etwas schnell fertig gemacht werden muss, herrscht Zeitdruck. Auch das ist kein Druck im physikalischen Sinne.

  • Laserdruck: Viele modernen Drucker verwenden Laser, um Farbe auf ein Papier zu bringen. Dabei wird aber kein Druck im physikalischen Sinn ausgeübt.

• Erschließe die Zusammenhänge.

  Tipps

  Der Druck des Fußes auf die Straße ist größer, je kleiner die Standfläche ist.

  Die Luftpumpe erhöht den Druck im Fahrradreifen.

  Lösung

  Folgende Sätze sind richtig:

  • „Je größer die Kontaktfläche ist, ... desto kleineren Druck übt eine feste Kraft aus.“ Denn der Druck ist das Verhältnis aus Kraft und Fläche. Er wird also größer, wenn die Fläche kleiner wird.

  • „Je kleiner der Druck, ... desto kleiner die Kraft oder desto größer die Kontaktfläche.“ Für die Kraft dagegen gilt: Der Druck wird kleiner, wenn die Kraft kleiner wird.

  • „Je stärker du ein Gas komprimierst, ... desto größer wird der Gasdruck.“ Denn der Druck auf die Wände des Gefäßes ist durch die Stöße der Gasmoleküle erklärbar. Je weniger Raum das Gas hat, desto mehr Stöße und höheren Druck gibt es.

  • „Je größer die Kraft ist, ... desto größer muss auch die Kontaktfläche sein, um den gleichen Druck zu messen.“ Steigen beide Größen im Verhältnis gleichermaßen an, so bleibt das Verhältnis insgesamt konstant. Druck ist das Verhältnis aus Kraft und Fläche. Werden sowohl die Kraft als auch die Fläche in gleichem Maße größer, bleibt der Druck insgesamt konstant.

• Zeige auf, wo physikalischer Druck vorkommt.

  Tipps

  Im einem prallen Fahrradreifen herrscht ein höherer Druck als in einem platten Reifen.

  Der Schatten übt keinen Druck auf den Boden aus.

  Licht hängt weder vom Druck ab, noch bringt es Druck mit sich.

  Lösung

  Folgende Situationen sind richtig:

  • Tritt dir jemand auf den Fuß, so wirkt ein Druck auf deinen Fuß. Der Druck ist umso größer, je schwerer die Person und je kleiner die Fläche des Absatzes ist.

  • Mit Hilfe einer Luftpumpe kannst du den Druck in deinem Fahrradreifen erhöhen.

  • In deinem Fahrradreifen besteht immer ein gewisser Druck, selbst wenn der Reifen platt ist. Bei einem prall gefüllten Reifen ist der Luftdruck im Innern deutlich höher als außen. Ist ein Loch im Reifen, so gleicht sich der Druck innen und außen aus – und der Reifen wird platt. Der Luftdruck ist dann im Innern nur noch so hoch wie der normale Luftdruck außen.

  Folgende Situationen sind falsch:

  • Das Thermometer misst die Temperatur, nicht den Druck.

  • Der Schattenwurf einer Sonnenuhr ist komplett unabhängig vom Luftdruck. Der Schatten übt auch keinerlei Druck auf den Boden aus.

  • Das Leuchten einer klassischen Glühlampe kommt ebenfalls ohne Druck aus.

• Prüfe die Aussagen.

  Tipps

  Luftzug entsteht durch unterschiedlich hohen Luftdruck.

  In der Hydraulik macht man sich zunutze, dass sich Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl nicht zusammendrücken lassen.

  Lösung

  Folgende Sätze sind richtig:

  • „Einen höheren Druck erreichst du durch mehr Kraft oder durch eine kleinere Kontaktfläche.“ Denn der Druck ist das Verhältnis aus Kraft und Fläche. Der Druck wird stärker mit größerer Kraft oder kleinerer Fläche.

  • „Beim Schütteln einer Sprudelflasche erhöht sich der Druck in der Flasche nur dann merklich, wenn die Flasche nicht ganz voll Wasser ist.“ Ist die Flasche randvoll mit Wasser, so ändert sich der Druck nicht merklich, denn das Wasser lässt sich nicht komprimieren.

  Folgende Sätze sind falsch:

  • „Drückst du eine Fahrradpumpe zusammen, so steigt der Luftdruck im Inneren.“ Das stimmt nur, wenn das Ventil verschlossen ist, z. B. indem du mit deinem Daumen darauf drückst.

  • „Durch Druck kannst du das Volumen von Öl leicht verringern.“ Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl kann man nicht (oder kaum) zusammendrücken. Dieses Phänomen macht man sich für Kraftübertragungen in der Hydraulik zunutze.

  • „Ein kleiner Stein übt einen kleineren Druck auf den Boden aus als ein großer Stein.“ Die Form des Steins hat keinen Einfluss auf den Druck, nur die Masse und die Auflagefläche. Das Volumen des Steins hat auch keinen direkten Einfluss auf den Druck: Eine Reißzwecke kannst du mit sehr viel weniger Kraft in die Wand drücken als einen stumpfen Holzdübel, obwohl Reißzwecken meistens ein geringeres Volumen haben. Durch die Spitze ist aber die Kontaktfläche besonders klein und der resultierende Druck sehr groß.

  • „Luftdruck ist das Gegenteil von Luftzug.“ Luftzug entsteht durch den Ausgleich verschiedener Luftdruckverhältnisse. Wind z. B. kommt zustande, wenn Luft von einem Gebiet höheren Luftdrucks in ein Gebiet niedrigeren Luftdrucks strömt.