Könnte mir jemand diese Physik Aufgabe erklären?
In einer Wasserleitung herrscht ein Druck von 5 bar.
Welche Kraft ist erforderlich, um das Rohrloch zu verschließen, wenn das Loch eine Oberfläche von 10 cm hat?
Welche Formel sollte ich da anwenden?
danke im Voraus
4 Antworten
siehe Physik-Formelbuch
Druck=Kraft pro Flächeneinheit
p=F/A
F=Kraft in N (Newton)
A=Fläche in m² (Quadratmeter)
p=Druck in Pa (Pascal=Newton pro Quadratmeter)
pr=pa=F/A+pl hier pl=Luftdruck
A=r²*pi=d²*pi/4 Querschnittsfläche des Rohres
1 bar=1*10⁵ Pa (Pascal)
5 bar=5*10⁵ Pascal
5*10⁵ Pa=F/A+pl
F=(5*10⁵ Pa-pl)*A Luftdruck pl=1 bar=1*10⁵ Pa
F=4*10⁵ Pa*d²*pi/4 d=Innendurchmessser des Rohres
Hinweis: Ist mit p=5 bar der Überdruck im Rohr gemeint ,dann
F=5*10⁵ Pa*d²*pi/4
Wieso Woah ?
Das habe ich nur aus meinem Physik-Formelbuch abgeschrieben !!
Das kannst du auch !
siehe auch Druck in der Wassertiefe h
p(h)=roh*g*h
h=Wassertiefe in m (Meter)
roh=1000 kg/m³ ist die Dichte von Wasser (andere Flüssigkeiten=andere Dichten)
g=9,81 m/s² ist die Erdbeschleunigung (ist überall auf der Erdoberfläche gleich )
Hinweis:Wenn nach dem "absoluten Druck" gefragt ist,dann ergibt sich
p(h)=roh*g*h+pl mit pl=Luftdruck Normdruck pl=101,325 kPa (Kilopascal)
1000 Pa=1 kPa
101325 Pa=1,01325*10⁵ bar
siehe Tabellenanhang im Physik-Formelbuch
SI-Vorsätze für dezimale Vielfache und Teile
SI=Internationales Einheitensystem
„Oberfläche von 10 cm“
cm ist aber keine Einheit eines Flächeninhalts.
Sind vielleicht 10 cm² gemeint?
Oder ist stattdessen vielleicht ein Durchmesser von 10 cm gemeint?
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Ansonsten zur Aufgabe:
Druck = Kraft/Fläche
bzw.
Kraft = Druck ⋅ Fläche
Danke🤗Es war 10 cm hoch 2 gemeint ich dumme habe es nur vergessen zu schreiben😊🙃
Des Weiteren würde ich empfehlen, die Werte für Druck und Fläche in die SI-Einheiten Pa (Pascal) und m² (Quadratmeter) umzurechnen, damit du dir keine größeren Gedanken über die Einheiten machen musst, da man dann einfach die SI-Einheit N (Newton) bei der berechneten Kraft erhält.
Zur Umrechnung:
- 1 bar = 10⁵ Pa
- 1 cm² = (1 cm)² = (10⁻² m)² = 10⁻⁴ m²
Das ist nämlich ein sehr angenehmer Vorteil beim SI-Einheitensystem. Wenn man etwas mit kohärenten SI-Einheiten berechnet, kommt am Ende beim Ergebnis wieder eine koheränte SI-Einheit raus.
D.h. man kann dann einfach mit den Zahlen rechnen und am Ende die passende SI-Einheit dranhängen, ohne sich größere Gedanken um die Einheiten machen zu müssen, wenn man vor der Berechnung alles in kohärente SI-Einheiten umrechnet.
p=F/A
p in Pascal
p in Pascal
Naja. Man muss nicht unbedingt mit Pascal arbeiten, auch wenn es als SI-Einheit sich anbietet, mit Pascal für den Druck zu arbeiten.
Man kann ja beispielsweise für eine Kraft F = 10 kN, welche senkrecht auf eine Fläche mit Flächeninhalt A = 2 dm² einwirkt für den Druck p angeben...
p = F/A = (10 kN)/(2 dm²) = 5 bar
... ohne dass da „Pascal“ auftaucht.
Der Druck war in bar gegeben, die Kraft soll sicher in N angegeben werden. Einen Weg ohne bar in Pascal umzuformen sehe ich nicht, da in N die Einheit bar nicht auftaucht. Der Fragesteller wird sicher nicht auswendig wissen, dass kN/dm² bar ist.
Ja, den in bar gegebenen Druck in Pascal umzurechnen halte ich ebenfalls für sinnvoll. Nur hatte mich das ein wenig gestört, wie das mit „p in Pascal“ direkt unter dem „p = F/A“ stand. Nicht dass das am Ende falsch interpretiert wird, beispielsweise, dass man bei Verwendung der Formel „p = F/A“ man automatisch immer den Druck in Pascal erhalten würde, egal mit was für einer Einheit man bei der Kraft F und dem Flächeninhalt A arbeiten würde.
Woah danke sehr🙂🙃