Druck

Philip hängt ein Poster auf. Er hat aber keine Reißzwecken mehr. Nun will er das Poster mit einer Nadel anstatt einer Reißzwecke aufhängen. Autsch! Mit der Nadel geht es nicht, sie piekst in Philips Daumen.

Vielleicht klappt dieser Holzdübel mit flachem Kopf besser? Der stumpfe Kopf macht es einfacher für Philips Daumen. Doch obwohl Philip genauso stark drückt wie vorher: Der Dübel geht einfach nicht in die Wand. Wieso lässt sich eine Reißzwecke leichter in die Wand bohren, mit nur einem kurzem Ruck? Nun, das hängt alles mit dem Druck zusammen!

Wenn Philip auf die Nadel drückt, wirkt eine Kraft auf den Nadelkopf ein. Die Fläche des Nadelkopfes ist winzig, die ganze Kraft konzentriert sich darauf. Darum spürt Philip einen starken Druck auf seinem Daumen, und das tut weh. Nutzt er aber den Dübel, tut es nicht weh, weil die von Philip angewandte Kraft sich auf der größeren Fläche des flachen Dübelkopfes verteilt. Es ist also weniger Druck auf seinem Daumen.

Dafür hat die Dübelspitze, die Philip gegen die Wand drückt, aber auch eine größere Fläche. Die von Philip angewandte Kraft verteilt sich auf dieser Oberfläche. Sie reicht nicht aus, um den Dübel in die Wand zu bohren. Darum braucht Philip unbedingt Reißzwecken. So wie der Dübel hat auch eine Reißzwecke einen stumpfen Kopf.

Philip kann auf den Kopf drücken, ohne sich zu verletzen, weil der Druck gering ist. Und so wie die Nadel hat auch die Reißzwecke ein spitzes Ende, das sich in die Wand bohrt und auf das sich die ganze Kraft konzentriert. An der Stelle, wo die Reißzweckenspitze die Wand berührt, ist der Druck groß, und die Reißzwecke lässt sich einfach in die Wand bohren. Hast du es gemerkt? Es gibt einen Zusammenhang zwischen der einwirkenden Kraft, der Kontaktfläche und dem Druck, der sich daraus ergibt.

Wenn du eine Kraft auf eine Fläche anwendest, entsteht Druck. Wie viel Druck entsteht, hängt davon ab, wie viel Kraft einwirkt und auf welche Fläche die Kraft einwirkt. Druck = Kraft / Fläche. Weißt du die Kraftmenge und die Kontaktfläche, dann kannst du den Druck berechnen. Versuch es mal!

Jenny und Aki sind am Strand. Beide haben das gleiche Gewicht: 60 Kilogramm. Die Kraft, mit der jede auf den Sand wirkt, entspricht ca. 600 Newton. Aki trägt hohe Absätze, Jenny hingegen trägt flache Stiefel.

Die Sohlen von Jennys Stiefeln haben eine Gesamtfläche von 0,04 Quadratmetern. Die Gesamtfläche der Sohlen und Absätze von Akis Stiefeletten misst dafür nur 0,015 Quadratmeter. Kannst du sagen, bei welchem Mädchen mehr Druck auf den Sand einwirkt? Finde die Antwort mit Hilfe der Formel! Der Druck unter Jennys Stiefeln entspricht der Kraft – 600 Newton – / die Fläche: 0,04 m² .

Das macht 15.000 Newton pro Quadratmeter oder 15.000 Pascal. Der Druck unter Akis hochhackigen Stiefeletten beträgt 600 Newton, / die Fläche: 0,015 m² . Das sind 40.000 Pascal. Der Druck unter Akis hochhackigen Stiefeletten ist also viel höher als der Druck unter Jennys Stiefeln. Kann Aki den Druck verringern, den sie auf den Sand überträgt?

Der Druck verändert sich durch das Verändern von Kraft oder Kontaktfläche. Eine Verstärkung der Kraft oder eine Verkleinerung der Fläche führen zu größerem Druck. Eine Reduzierung der Kraft oder eine Vergrößerung der Fläche führen zu geringerem Druck. Aki kann nicht viel an der Kraft ändern, aber sie kann die Kontaktfläche vergrößern. Sie zieht ihre Schuhe aus!

Die Fläche ihrer Füße ist größer als die Fläche ihrer hochhackigen Stiefeletten. Dadurch verteilt sich die Kraft, und Akis Füße versinken nicht im Sand!