Hydrostatik

Druck, Schweredruck, Auftrieb, Schwimmen

Sehr prüfungsrelevantca. 40 Min.Adaptiver Trainer

Auf einen Blick

Gleicher Stahl: Die Kugel sinkt, das Schiff schwimmt.

Nach dieser Lektion

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Du rechnest mit Druck, Kraft und Fläche.
✓
Du berechnest den Schweredruck in Flüssigkeiten.
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Du wendest das Prinzip von Archimedes an.

An der Prüfung: Die Physik-Prüfung dauert 80 Minuten (Formelsammlung erlaubt, g = 10 m/s² zulässig). Dieses Gebiet ist in praktisch jeder Serie dabei.

Schritt 2

Entdecken

Spiel zuerst. Formeln ergeben mehr Sinn, wenn du schon gesehen hast, was sie tun.

Würfel mit $10 cm$ Kante ( $1 L$ ), $g = 10 m/s^{2}$ . Pfeillänge = Kraft.

Dichte Körper

ρ_{K}

600 kg/m³Dichte Flüssigkeit

ρ_{F l}

1000 kg/m³

$eingetaucht$

60%

$F_{G}$

$F_{A}$

Schwimmt: $F_{A} = F_{G}$ . Eingetaucht sind $\frac{ρ _{K}}{ρ _{F l}} = 60 %$ .

Aufträge

0 von 3 geschafft

Lass den Würfel genau zur Hälfte eintauchen.
(offen)
Finde eine Einstellung, bei der der Würfel schwebt.
(offen)
Stelle Eis ( $900 kg/m^{3}$ ) in Wasser ( $1000 kg/m^{3}$ ) ein.
(offen)

Entdecke:

Für $F_{A}$ zählt nur die Dichte der Flüssigkeit. Ob der Körper schwimmt, entscheidet der Vergleich $ρ_{K}$ gegen $ρ_{F l}$ .

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Druck

p = \frac{F}{A}

Gleiche Kraft auf kleinere Fläche gibt mehr Druck.
$1 Pa = 1 N/m^{2}$ , $1 bar = 1 0^{5} Pa$ .

Liegend: $p = 100 N : 0, 4 m^{2} = 250 Pa$ .

MerkeKleine Fläche, grosser Druck: Messer, Nagel, Stöckelschuh.

2Schweredruck

p = ρ g h

Nur die Tiefe zählt, nicht die Form des Gefässes.
Wasser: alle $10 m$ kommt $1 bar$ dazu.

Wasser, $ρ = 1000 kg/m^{3}$ : Der Druck wächst mit der Tiefe.

MerkeTiefer heisst mehr Druck, überall gleich in einer Tiefe.

3Auftrieb

F_{A} = ρ_{F l} g V_{v er d r}

Auftrieb = Gewicht der verdrängten Flüssigkeit.
Es zählt die Dichte der Flüssigkeit, nicht die des Körpers.

Würfel $1 L = 0, 001 m^{3}$ , ganz unter Wasser.

MerkeWelche Flüssigkeit, wie viel Volumen verdrängt?

4Schwimmen

\frac{V _{e in}}{V} = \frac{ρ _{K}}{ρ _{F l}}

Vergleich		Folge
$ρ_{K} < ρ_{F l}$	→	$schwimmt$
$ρ_{K} = ρ_{F l}$	→	$schwebt$
$ρ_{K} > ρ_{F l}$	→	$sinkt$

Wasser $1000 kg/m^{3}$ : Holz mit $500$ taucht zur Hälfte ein.

MerkeEingetaucht ist der Anteil

ρ_{K} : ρ_{F l}

Schritt 4

Musterbeispiel

Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Ein Eisberg (ρ = 917 kg/m^{3}) schwimmt im Meer (ρ = 1025 kg/m^{3}). Welcher Anteil ragt aus dem Wasser?

Eisberg (als Quader gezeichnet) im Meerwasser.

1
Schwimmbedingung
Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?
2
Anteil unter Wasser
…

Typische Fehler

✗
dm³ oder cm³ nicht in m³ umrechnen ( $1 dm^{3} = 1 0^{- 3} m^{3}$ ).
✗
Die Dichte des Körpers statt der Flüssigkeit für den Auftrieb verwenden.
✗
Den Luftdruck vergessen, wenn nach dem gesamten Druck gefragt ist.

Prüfungstipp

Beim Auftrieb immer fragen: Welche Flüssigkeit wird verdrängt, und wie viel davon? Die Dichte des Körpers spielt für $F_{A}$ keine Rolle.

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie in der Passerelle. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

1 Aufgabe auf Prüfungsniveau

Schwimmender Holzwürfel

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

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Danach: echte Prüfungen im Prüfungsarchiv.

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

Du rechnest mit Druck, Kraft und Fläche.
Du berechnest den Schweredruck in Flüssigkeiten.
Du wendest das Prinzip von Archimedes an.

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