Druck hängt von der Fläche ab — Physik, 11–13 Jahre
Dieselbe Kraft kann sehr unterschiedliche Wirkungen haben, je nachdem, ob sie auf eine große oder eine kleine Fläche verteilt wird.
Ein verteilter Druck
Druck zeigt, wie stark eine Kraft auf eine Fläche konzentriert ist. Dieselbe Kraft auf einer sehr kleinen Fläche erzeugt mehr Druck als auf einer großen Fläche. Deshalb dringt die Spitze einer Reißzwecke leichter in Holz ein als ihr flacher Kopf.
Warum die Last verteilen?
Man musste vorhersagen können, ob eine Oberfläche beschädigt wird oder ob etwas darin versinkt. Schneeschuhe verteilen das Gewicht einer Person auf mehr Schnee, während eine Messerschneide die Kraft zum Schneiden konzentriert. Die nützliche Regel lautet: Druck = Kraft ÷ Fläche.
Eine Kiste auf dem Boden
Eine Kiste übt eine Kraft von 60 N nach unten aus. Zuerst misst man die Fläche, die den Boden berührt: 0,02 m². Dann teilt man: 60 N ÷ 0,02 m² = 3.000 Pa. Dreht man die Kiste um und beträgt die Standfläche 0,06 m², wird der Druck zu 1.000 Pa, obwohl sich ihr Gewicht nicht verändert hat.
Mehr Kraft bedeutet nicht immer mehr Druck
Es ist nachvollziehbar zu denken, dass ein schwererer Gegenstand immer mehr Druck erzeugt, weil er stärker nach unten drückt. Doch Druck hängt von zwei Dingen ab: von der Kraft und von der Fläche, auf die sie wirkt. Ein schwerer Mensch kann mit breiten Schneeschuhen weniger tief einsinken als ein leichterer Mensch mit schmalen Schuhen.
Mit Druck richtig konstruieren
Druck ist wichtig beim Entwerfen von Schuhen, Nadeln, Reifen, Brücken und Fundamenten. Ein Stöckelschuh kann einen Boden eindrücken, weil seine kleine Spitze das Gewicht eines Menschen konzentriert. Das Fundament eines Gebäudes verteilt die Last auf eine große Fläche, damit der Boden weniger leicht nachgibt.
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