Schweredruck in der Luft ausführliche Erklärung?

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2 Antworten

Schweredruck heißt der Druck, der durch die Schwerkraft verursacht wird.

Luft wiegt zwar nicht viel, aber bei größenordnungsmäßig 10 km übereinander kommt schon einiges zusammen.

Du kannst Druck in Luft z. B. mit einer Luftpumpe erzeugen. Da kannst du schon die wichtigsten Eigenschaften von Druck feststellen, insbesondere dass Druck keine Richtung hat.

Statt den Kolben in der Pumpe mit der Hand oder dem Fuß reinzudrücken, kannst du ihn auch mit Blei belasten. Oder mit einer genügend hohen Luftsäule. Und dann kannst du den Kolben auch ganz weglassen, weil er dann ja keine Rolle mehr spielt.

Und das äußere Rohr der Pumpe kannst du auch durch Luft ersetzen - eine Begrenzung brauchst du nicht, weil die Luft sich ja um die ganze Erde herum verteilt.

Den Schweredruck in Wasser zu berechen ist leichter, weil Wasser kaum "kompressibel" (zusammendrückbar) ist - die Dichte bleibt praktisch konstant, sodass pro 1 m tiefer der Druck immer um "1 m Wassersäule" zunimmt.

Die Definition von Druck ist Kraft pro Fläche, d. h. wenn wir 1 m² waagerechte Fläche nehmen und darauf 1 m Wasser stapeln, wirkt auf diese Fläche die Gewichtskraft von 1 m³ Wasser, das ist ziemlich genau die Gewichtskraft einer Tonne, also 10³ kg * Erdbeschleunigung. Bei einer 2 m hohen Wassersäule haben wir die Masse von 2 m³ Wasser usw.

Wenn wir die Fläche verdoppeln, haben wir auch die doppelte Masse an Wasser darüber und damit die doppelte Gewichtskraft. Und weil (2 F) / (2 A) = F / A ist, ändert sich der Druck nicht, wenn wir eine größere oder kleinere Probefläche nehmen.

Formel:

p = m * g / A = ρ * V * g / A = ρ * h * A * g / A = ρ * g * h

Da bei Wasser die Dichte ρ praktisch konstant ist, ist ρ * g praktisch konstant, und der Druck hängt nur von der Höhe h ab.

Damit hängt der Druck nur von der Höhe der Wassersäule über der Testfläche ab, nicht von ihrer Breite. Daher kommen auch die Druckeinheiten "mm Quecksilbersäule", "m Wassersäule".

Luft hingegen ist kompressibel, d. h. die Dichte nimmt mit steigendem Druck zu. Damit ändert sich der Luftdruck mit der Höhe in Bodennähe schneller als weiter oben. Der tatsächliche Zusammenhang ist ziemlich kompliziert:https://de.wikipedia.org/wiki/Barometrische_H%C3%B6henformel und liegt auch in der Näherung ohne Wetterphänomene auf Universitätsniveau.

Immerhin ist in Bodennähe die Luftdichte ziemlich konstant, sodass hier der Druck in guter Näherung linear mit der Höhe abnimmt (wie beim Wasser).

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Kommentar von queenvmm
09.04.2016, 22:52

vielen lieben dank!!!!!! große hilfe😊

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Das ist der Druck, der in einem Fluid aufgrund der Gravitation des Fluids über einem auf herrscht. Ein Fluid bezeichnet nicht nur Flüssigkeiten sondern auch Gase. Das interessante an diesem Druck ist, dass er nicht von der Querschnittsfläche und auch nicht von der Form des Fluids abhängt --> suche nach hydrostatischem Paradoxon.

Eine gute Herleitung der Formel findest du hier: http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/druck-kolben-und-schweredruck Dort findest du auch noch Infos zu Kolbendruck und Druck allgemein.

Die Formeln vermitteln ein gutes Gefühl, worum es sich bei dem Schweredruck handelt und zeigen auch von welchen Parametern dieser abhängt. 

Für Infos zum Luftdruck mit Auftrieb kombiniert: http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/auftrieb-und-luftdruck

Anwendung beim Tauchen, zudem in Wassertürmen. Steht auch auf Leifi-Physik (mit dem Tauchen). Einfach unter Ausblicke.

Falls du konkrete Fragen hast, irgendetwas nicht verstehst, frag noch einmal nach.

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Kommentar von queenvmm
09.04.2016, 22:51

wow, vielen dank!!! hat mir sehr geholfen🙂🙂

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