Statischer Druck in Fluiden?

Question

Statischer Druck in Fluiden?

Antwort

Verwandte Fragen

Wie berechnet man den Druck P2 in einer Röhre für eine Luftströmung mit bekannten Höhenwerten, Temperaturen und Druck am Punkt A?

Wird ein Fisch unter einem 320.000-Tonnen-Schiff zerdrückt und warum oder warum nicht?

Was passiert mit der Luft im Glas, wenn ich es unter Wasser drücke?

Welche Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit der Teilchenbewegungen?

Was ist eine Implosion?

Wie erzeugt man ein Vakuum?

Accepted Answer

Statischer Druck in Fluiden bezieht sich auf den Druck, der in einem ruhenden Fluid herrscht. Er ist unabhängig von der Bewegung des Fluids und wirkt in alle Richtungen gleichmäßig. Der statische Druck entsteht durch das Gewicht der Flüssigkeitssäule über einem bestimmten Punkt und wird häufig in Anwendungen wie Hydraulik, Pneumatik und in der Strömungsmechanik betrachtet. Der statische Druck kann mit der hydrostatischen Druckformel berechnet werden: \[ P = \rho \cdot g \cdot h \] wobei: - \( P \) der statische Druck ist, - \( \rho \) die Dichte des Fluids, - \( g \) die Erdbeschleunigung (ca. 9,81 m/s²) und - \( h \) die Höhe der Flüssigkeitssäule über dem Punkt, an dem der Druck gemessen wird. In der Praxis ist der statische Druck wichtig für die Berechnung von Kräften auf Oberflächen, die in Kontakt mit Fluiden stehen, sowie für die Auslegung von Rohrleitungen und Behältern.

Accepted Answer

Um den Druck \( P_B \) (bzw. \( P_2 \)) an Punkt B in einer Röhre mit Luftströmung zu berechnen, wenn du folgende Werte hast: - Höhenwerte \( Z_A \) und \( Z_B \) (in m) - Temperaturen... [mehr]

Accepted Answer

Um den Druck \( P_B \) (bzw. \( P_2 \)) an Punkt B in einer Röhre mit Luftströmung zu berechnen, wenn du folgende Werte hast: - Höhenwerte \( Z_A \) und \( Z_B \) (in m) - Temperaturen \( t_A \) und \( t_B \) (in °C) - Druck am Punkt A (\( P_A \)) (in Pa) benötigst du noch weitere Informationen, um den Druck an Punkt B eindeutig zu bestimmen. Typischerweise wird in solchen Aufgaben die **Bernoulli-Gleichung** (für inkompressible oder schwach kompressible Strömungen) verwendet. Für Luft (als Gas) ist die Kompressibilität zu beachten, aber für kleine Druckunterschiede kann man oft die vereinfachte Form nutzen. **Bernoulli-Gleichung (vereinfacht, inkompressibel):** \[ P_A + \frac{1}{2} \rho v_A^2 + \rho g Z_A = P_B + \frac{1}{2} \rho v_B^2 + \rho g Z_B \] **Benötigte Werte:** - Dichte der Luft (\( \rho \)), abhängig von Temperatur und Druck - Strömungsgeschwindigkeiten an A und B (\( v_A \), \( v_B \)) **Was fehlt:** - Die Strömungsgeschwindigkeiten an den Punkten A und B oder eine Möglichkeit, diese zu berechnen (z.B. Querschnittsflächen und Volumenstrom) - Die Dichte der Luft an den jeweiligen Punkten (kann aus Temperatur und Druck berechnet werden) **Berechnung der Luftdichte:** \[ \rho = \frac{P}{R \cdot T} \] mit - \( P \): Druck in Pa - \( R \): spezifische Gaskonstante für trockene Luft (\( R = 287 \) J/(kg·K)) - \( T \): Temperatur in Kelvin (\( T = t + 273.15 \)) **Vorgehen:** 1. Temperaturen in Kelvin umrechnen. 2. Luftdichte an Punkt A (und ggf. B) berechnen. 3. Falls Strömungsgeschwindigkeiten bekannt sind, Bernoulli-Gleichung anwenden. 4. Falls nicht, kann der Druck an B nicht eindeutig berechnet werden. **Fazit:** Mit den gegebenen Daten (nur Höhen, Temperaturen und Druck an A) **kannst du den Druck an B nicht eindeutig berechnen**, solange nicht mindestens eine der folgenden Größen bekannt ist: - Strömungsgeschwindigkeiten an A und B - Querschnittsflächen und Volumenstrom - Druckdifferenz oder weitere Randbedingungen **Weitere Informationen zur Bernoulli-Gleichung findest du z.B. hier:** [Wikipedia: Bernoulli-Gleichung](https://de.wikipedia.org/wiki/Bernoulli-Gleichung)

Accepted Answer

Ein Fisch, der sich unter einem Schiff mit 320.000 Tonnen Gewicht befindet, wird in der Regel nicht zerdrückt – vorausgesetzt, er befindet sich im Wasser und nicht zwischen Schiffsrumpf und... [mehr]

Accepted Answer

Ein Fisch, der sich unter einem Schiff mit 320.000 Tonnen Gewicht befindet, wird in der Regel nicht zerdrückt – vorausgesetzt, er befindet sich im Wasser und nicht zwischen Schiffsrumpf und Meeresboden oder einer anderen festen Oberfläche. **Warum wird der Fisch nicht zerdrückt?** Das Schiff schwimmt aufgrund des Archimedischen Prinzips: Es verdrängt eine Wassermenge, deren Gewicht dem Gewicht des Schiffes entspricht. Der Wasserdruck unter dem Schiff ist zwar etwas höher als an der Oberfläche, aber das Wasser überträgt das Gewicht des Schiffes gleichmäßig in alle Richtungen. Das bedeutet, dass der Druck auf den Fisch unter dem Schiff nicht plötzlich extrem ansteigt, sondern dem normalen Wasserdruck in dieser Tiefe entspricht. Fische sind an den Wasserdruck in ihrer Umgebung angepasst. Solange sie nicht zwischen zwei festen Objekten (z. B. Schiffsrumpf und Meeresboden) eingeklemmt werden, spüren sie keinen zusätzlichen Druck durch das Schiff über ihnen. **Wann könnte der Fisch zerdrückt werden?** Würde der Fisch jedoch zwischen dem Schiffsrumpf und einer festen Oberfläche (z. B. dem Meeresboden oder einer Kaimauer) eingeklemmt, könnte er durch die mechanische Kraft zerdrückt werden. In offenem Wasser ist das aber nicht der Fall. **Fazit:** Ein Fisch unter einem schwimmenden Schiff wird nicht zerdrückt, weil das Wasser den Druck gleichmäßig verteilt und der Fisch an den Wasserdruck angepasst ist. Nur wenn er mechanisch eingeklemmt wird, besteht Gefahr.

Accepted Answer

Die Luft im Glas wird komprimiert, und ein Teil der Luft kann aus dem Glas entweichen, während der Wasserdruck zunimmt.

Accepted Answer

Die Luft im Glas wird komprimiert, und ein Teil der Luft kann aus dem Glas entweichen, während der Wasserdruck zunimmt.

Kategorie: Physik Tags: Luft Wasser Druck

Accepted Answer

Die Geschwindigkeit der Teilchenbewegungen wird von mehreren Faktoren beeinflusst: 1. **Temperatur**: Höhere Temperaturen führen zu einer erhöhten kinetischen Energie der Teilchen, was... [mehr]

Accepted Answer

Die Geschwindigkeit der Teilchenbewegungen wird von mehreren Faktoren beeinflusst: 1. **Temperatur**: Höhere Temperaturen führen zu einer erhöhten kinetischen Energie der Teilchen, was ihre Bewegungsgeschwindigkeit erhöht. 2. **Dichte des Mediums**: In dichteren Medien bewegen sich Teilchen langsamer, da sie häufiger mit anderen Teilchen kollidieren. 3. **Art des Mediums**: Gase haben in der Regel schnellere Teilchenbewegungen als Flüssigkeiten oder Feststoffe, da die Teilchen in Gasen weniger dicht gepackt sind und mehr Raum zur Bewegung haben. 4. **Molekulargewicht**: Leichtere Teilchen bewegen sich schneller als schwerere Teilchen bei gleicher Temperatur. 5. **Kraftfelder**: Externe Kräfte, wie elektrische oder magnetische Felder, können die Bewegung von geladenen Teilchen beeinflussen und deren Geschwindigkeit verändern. 6. **Viskosität**: In viskosen Flüssigkeiten bewegen sich Teilchen langsamer aufgrund des höheren Widerstands gegen die Bewegung. Diese Faktoren wirken zusammen und bestimmen die Dynamik der Teilchen in verschiedenen Zuständen und Umgebungen.

Accepted Answer

Eine Implosion ist ein physikalischer Prozess, bei dem ein Objekt oder eine Struktur durch äußeren Druck oder eine plötzliche Druckänderung nach innen zusammenfällt. Dies ges... [mehr]

Accepted Answer

Eine Implosion ist ein physikalischer Prozess, bei dem ein Objekt oder eine Struktur durch äußeren Druck oder eine plötzliche Druckänderung nach innen zusammenfällt. Dies geschieht oft, wenn der Druck im Inneren eines Objekts niedriger ist als der Druck von außen, was zu einem schnellen und oft explosiven Zusammenbruch führt. Implosionen können in verschiedenen Kontexten auftreten, wie zum Beispiel bei der Zerstörung von Gebäuden, bei der Explosion von Gasbehältern oder in der Natur, etwa bei Vulkanausbrüchen. Der Begriff wird auch in der Technik verwendet, beispielsweise bei der kontrollierten Sprengung von Gebäuden, um sie sicher und effizient abzureißen.

Accepted Answer

Ein Vakuum wird erzeugt, indem die Luft oder andere Gase aus einem bestimmten Raum entfernt werden, sodass der Druck in diesem Raum unter den Umgebungsdruck sinkt. Hier sind einige Methoden, um ein Va... [mehr]

Accepted Answer

Ein Vakuum wird erzeugt, indem die Luft oder andere Gase aus einem bestimmten Raum entfernt werden, sodass der Druck in diesem Raum unter den Umgebungsdruck sinkt. Hier sind einige Methoden, um ein Vakuum zu erzeugen: 1. **Mechanische Pumpen**: Diese Pumpen, wie z.B. Drehschieberpumpen oder Membranpumpen, entfernen Luft aus einem Behälter, indem sie sie mechanisch absaugen. Sie sind weit verbreitet in Laboren und industriellen Anwendungen. 2. **Diffusionspumpen**: Diese Pumpen nutzen die Bewegung von Molekülen in einem heißen Öl, um Gase aus einem Vakuumraum zu ziehen. Sie sind effektiv für das Erzeugen von Hochvakuum. 3. **Sorption**: Bei dieser Methode werden Gase durch chemische oder physikalische Adsorption an Materialien gebunden, die eine hohe Affinität zu den Gasmolekülen haben, wie z.B. Aktivkohle oder Zeolithe. 4. **Kryogene Vakuumtechnik**: Hierbei werden Gase durch extreme Kälte verflüssigt und dann aus dem System entfernt. Diese Methode wird oft in der Forschung und in der Raumfahrttechnik verwendet. 5. **Vakuumkammern**: Um ein Vakuum zu erzeugen, wird ein Behälter (Vakuumkammer) verwendet, der luftdicht ist. Nach dem Schließen der Kammer wird eine der oben genannten Methoden angewendet, um die Luft zu entfernen. Um ein effektives Vakuum zu erzeugen, ist es wichtig, die richtige Technik und die geeigneten Materialien auszuwählen, um Leckagen zu vermeiden und die Effizienz des Prozesses zu maximieren.