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Physik 8 · Mechanik

Schweredruck

Beim Tauchen spürst du den Druck des Wassers in den Ohren, und er wächst mit der Tiefe. Druck ist Kraft je Fläche, p = FA. In einer Flüssigkeit entsteht er durch das Gewicht der Flüssigkeit selbst, deshalb heißt er Schweredruck. Du misst mit einer Drucksonde und findest heraus, wovon er abhängt und wovon nicht.

So gehst du vor

  1. 1Ziehe die Sonde am orangen Ring in die Flüssigkeit. Der Schlauch überträgt den Druck auf das U-Rohr.
  2. 2Lies Tiefe h und Druck p ab und tippe „h und p in Tabelle A“. Miss mindestens fünf Tiefen.
  3. 3Ändere die Richtung der Membran, verschiebe die Sonde zur Seite und wechsle das Gefäß. Ändert sich der Druck?
  4. 4Stelle eine feste Tiefe ein, wechsle die Flüssigkeit und übernimm die Werte in Tabelle B.
Tiefe
15,0 cm
Druck
0,0 hPa

Das Gerät misst den Druck, der zum Luftdruck hinzukommt. 1 hPa = 100 Pa, und 1 Pa = 1 Nm².

Gefäß

Flüssigkeit

Dichte ρ = 1,00 gcm³

Membran zeigt

Sonde bewegen

A Druck und Tiefe

Bleib bei einer Flüssigkeit. Die Steigung der Ursprungsgeraden ist ρ · g.

Nr.Tiefe h in cmDruck p in hPa
0102030400246810h in cmp in hPa

B Druck und Dichte

Lass die Sonde in derselben Tiefe und wechsle nur die Flüssigkeit.

Nr.Dichte ρ in gcm³Druck p in hPa
0,00,20,40,60,81,01,21,40246810ρ in g · cm⁻³p in hPa

Aufträge

  1. Fülle Tabelle A für Wasser aus. Wie hängt der Druck von der Tiefe ab? Um wie viel steigt er je 10 cm?
  2. Halte die Sonde in 20 cm Tiefe und lass die Membran nach oben, zur Seite und nach unten zeigen. Was fällt dir auf? Was bedeutet das für einen Taucher?
  3. Verschiebe die Sonde in gleicher Tiefe zur Seite und wechsle zwischen den Gefäßen. Die Menge der Flüssigkeit über der Sonde ist doch ganz verschieden. Wie erklärst du das Ergebnis?
  4. Fülle Tabelle B in 30 cm Tiefe mit den fünf Flüssigkeiten. Formuliere dein Ergebnis und schreibe eine Formel für p auf.
  5. Vergleiche in Wasser die Tiefe h mit dem Höhenunterschied Δh im U-Rohr. Was fällt dir auf? Was ändert sich mit Salzwasser?
  6. Bestimme die Dichte von Flüssigkeit X aus Tabelle A. Löse erst danach auf.
  7. Berechne den Druck in 10 m und in 40 m Wassertiefe. Gib das Ergebnis auch in bar an (1 bar = 1000 hPa). Mit welcher Kraft drückt das Wasser in 10 m Tiefe auf eine Taucherbrille mit 150 cm²?
  8. Warum ist eine Staumauer unten viel dicker als oben?