Druck

Der Druck gibt an, mit welcher Kraft ein Körper auf eine Fläche von einem Quadratmeter wirkt.

Ein Pascal (1 Pa) ist die Abkürzung für die Einheit ein Newton je Quadratmeter. Benannt ist die Einheit nach dem französischen Mathematiker und Physiker BLAISE PASCAL (1623-1662).
Druck kann in Flüssigkeiten und in Gasen auftreten. Auch feste Körper können auf andere Körper Druck ausüben.

Formelzeichen: p

Einheit: ein Pascal (1 Pa)

Ein Pascal (1 Pa) ist die Abkürzung für die Einheit ein Newton je Quadratmeter. Es gilt also:

$1\text{ Pa = 1 }\frac{\text{N}}{{\text{m}}^{\text{2}}}$

Benannt ist die Einheit nach dem französischen Mathematiker und Physiker BLAISE PASCAL (1623-1662).
Druck kann in Flüssigkeiten und in Gasen auftreten. Auch feste Körper können auf andere Körper Druck ausüben.

Vielfache der Einheit 1 Pa sind ein Kilopascal (1 kPa) und ein Megapascal (1 MPa):

1 kPa = 1000 Pa
1 MPa = 1000 kPa = 1000000 Pa

Da kleinere Flächen häufig in Quadratzentimetern angegeben sind, erhält man bei Rechnungen als Einheit oft $1\frac{\text{N}}{{\text{cm}}^{\text{2}}}$ . Als Umrechnung gilt hier:

$1\frac{\text{N}}{{\text{cm}}^{\text{2}}}=10\text{kPa}$

Weitere, teils gesetzlich nicht mehr zugelassene oder nur in speziellen Bereichen verwendete Einheiten sind ein Bar (1 bar), eine Atmosphäre (1 at) oder ein Torr (1 Torr entspricht dem Druck von 1 mm Quecksilbersäule). Für diese Einheiten gilt:

1 bar = 100.000 Pa
1 at = 98.100 Pa
1 Torr = 133,32 Pa

Der Druck in Flüssigkeiten und Gasen lässt sich gut mit dem Teilchenmodell deuten: In einer Flüssigkeit kommt der Druck durch die Kraftwirkung der Teilchen aufeinander und auf die Gefäßwände zustande.

In Gasen treffen die frei beweglichen Teilchen aufeinander und auf die Gefäßwände. Dabei üben sie Kräfte auf Flächen aus, die sich als Druck bemerkbar machen.

Berechnen des Druckes
Der auf eine Fläche wirkende Druck ist umso größer,

• je größer die auf die Fläche wirkende Kraft ist,
• je kleiner die Fläche ist.

Unter der Bedingung, dass die Kraft senkrecht auf die Fläche wirkt, kann der Druck p mit folgender Gleichung berechnet werden:

$\begin{array}{l}p=\frac{F}{A}\\ F\text{ wirkende Kraft}\\ A\text{ Fläche}\text{, auf die die Kraft wirkt}\end{array}$

Die wirkende Kraft wird häufig als Druckkraft bezeichnet. Sie kann mit der Gleichung

$F=p\cdot A$

berechnet werden, die man durch Umformung der Definitionsgleichung für den Druck erhält.

Messen des Druckes
Der Druck kann mithilfe von Druckmessgeräten, wie z. B. Manometern, gemessen werden. Wichtige Bauformen sind das U-Rohr-Manometer und das Membran-Manometer.

Druck in Flüssigkeiten und Gasen
Der Druck in Flüssigkeiten, die sich in geschlossenen Gefäßen befinden, wird z. B. bei Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen oder bei hydraulischen Pressen genutzt. Für den Druck in einer Flüssigkeit gilt:

$\begin{array}{l}p=\frac{F}{A}\\ F\text{ wirkende Kraft}\\ A\text{ Fläche}\text{, auf die die Kraft wirkt}\end{array}$

Der Druck in einer Flüssigkeit, die sich in einem abgeschlossenen Gefäß befindet, ist überall näherungsweise gleich groß. Er breitet sich allseitig aus.

Eine Wassersäule von 10 m Höhe übt auf die Unterlage einen Druck von 98,1 kPa aus.
Der Luftdruck auf die Meereshöhe bezogen beträgt 101,3 kPa. Mit der Höhe nimmt der Luftdruck ab, z. B. beträgt er auf der Zugspitze bei ca. 3.000 m Höhe nur noch 70 kPa.

Der Druck in Gasen spielt z. B. bei Reifen, Bällen, Luftpumpen oder Gasflaschen eine wichtige Rolle. Für den Druck in einem Gas gilt:

$\begin{array}{l}p=\frac{F}{A}\\ F\text{ wirkende Kraft}\\ A\text{ Fläche}\text{, auf die die Kraft wirkt}\end{array}$

Der Druck in einem Gas, das sich in einem abgeschlossenen Gefäß befindet, ist überall näherungsweise gleich groß. Er breitet sich allseitig aus.

Der Druck fester Körper wird als Auflagedruck bezeichnet.