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Physik Step 29 (neu)

Lernkarten zu Step 29 des Grundlagenfachs Physik: Dichte, Druck und hydraulische Kraftverstärkung (Definitionen, Einheiten, Hydraulik).

Lernkarten zu Step 29 des Grundlagenfachs Physik: Dichte, Druck und hydraulische Kraftverstärkung (Definitionen, Einheiten, Hydraulik).

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Langue
Allemand
Catégorie
Physique
Niveau
Collège
Créé / Mis à jour
23.10.2026 / 23.10.2026
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Cartes-fiches

Wie sind die Teilchen in einem Festkörper angeordnet, und wie bewegen sie sich?

Dicht und regelmässig gepackt auf festen Plätzen; sie schwingen nur leicht um ihren Platz, wechseln ihn aber nicht.

Wie bewegen sich die Teilchen in einer Flüssigkeit?

Sie liegen dicht beieinander, können aber aneinander vorbeigleiten; die Anziehungskräfte sind schwächer als im Festkörper, halten die Teilchen aber zusammen.
Wie verhalten sich die Teilchen in einem Gas?

Sie sind weit voneinander entfernt und bewegen sich frei und schnell in alle Richtungen; die Anziehungskräfte zwischen ihnen sind nahezu null.

Welche makroskopischen Eigenschaften hat ein Festkörper?

Feste Form und festes Volumen – ein Stück Holz behält seine Form, solange keine Kraft darauf wirkt.

Welche makroskopischen Eigenschaften hat eine Flüssigkeit?

Festes Volumen, aber keine feste Form: Sie passt sich dem Gefäss an (Wasser nimmt die Form jedes Gefässes an), lässt sich aber praktisch nicht zusammendrücken.

Welche makroskopischen Eigenschaften hat ein Gas?

Weder feste Form noch festes Volumen: Es füllt jeden verfügbaren Raum aus und lässt sich zusammendrücken (Luft im Fahrradreifen).
Wie ist die Dichte definiert, und welche SI-Einheit hat sie?

ρ = m / V (Masse pro Volumen); SI-Einheit kg/m³, im Alltag oft g/cm³.

Wie lauten die nach m und nach V umgeformten Dichteformeln?

m = ρ ⋅ V und V = m / ρ

Ein Aluminiumblock hat m = 540 g und V = 200 cm³. Wie gross ist die Dichte?

ρ = m / V = 540 g / 200 cm³ = 2,70 g/cm³

Ein Holzwürfel hat die Kantenlänge 5 cm und m = 62,5 g. Wie gross ist die Dichte?

V = (5 cm)³ = 125 cm³; ρ = m / V = 62,5 g / 125 cm³ = 0,5 g/cm³
Wie ist der Druck definiert?

p = F / A – die Kraft, die senkrecht auf eine Fläche wirkt, geteilt durch diese Fläche.

Welche SI-Einheit hat der Druck, und wie leitet man sie aus den Grundeinheiten ab?

1 Pa = 1 N/m²; mit 1 N = 1 kg⋅m/s² folgt 1 Pa = 1 kg/(m⋅s²).

Eine Frau (m = 60,0 kg) steht auf zwei Schuhsohlen von je 150 cm². Wie gross ist der Druck unter den Schuhen? (g = 10 m/s²)

A = 2 ⋅ 150 cm² = 0,03 m²; F = m ⋅ g = 60,0 kg ⋅ 10 m/s² = 600 N; p = F / A = 600 N / 0,03 m² = 2,0 ⋅ 10⁴ Pa = 20,0 kPa

Wie rechnet man bar und Pascal ineinander um?

1 bar = 1 ⋅ 10⁵ Pa = 100 000 Pa; Pa → bar: durch 10⁵ teilen, bar → Pa: mit 10⁵ multiplizieren.
Ein Reifen hat einen Druck von 3,0 bar. Wie viel Pascal sind das?

p = 3,0 bar = 3,0 ⋅ 10⁵ Pa

Ein Mann (80 kg) steht auf einem Bein mit Sohlenfläche 200 cm². Wie gross ist der Druck auf den Boden in bar? (g = 10 m/s²)

A = 0,02 m²; F = 80 kg ⋅ 10 m/s² = 800 N; p = F / A = 800 N / 0,02 m² = 4,0 ⋅ 10⁴ Pa = 0,40 bar

Warum gibt ein Festkörper eine Kraft nur in Stossrichtung weiter?

Seine Teilchen sitzen fest an ihren Plätzen und können die Bewegung nur entlang der Kraftlinie an die Nachbarn weitergeben – der Tisch bewegt sich nur in die Richtung, in die man drückt.

Warum geben Flüssigkeiten und Gase einen Druck in alle Richtungen weiter?

Ihre Teilchen sind frei beweglich; ein an einer Stelle ausgeübter Druck verteilt sich durch die Teilchenstösse gleichmässig in alle Richtungen (Kolben einer Spritze, aufgepumpter Ballon).
Was besagt das Prinzip von Pascal?

Wird auf eine eingeschlossene Flüssigkeit ein Druck ausgeübt, breitet sich dieser Druck gleichmässig in alle Richtungen aus – jede Stelle der Flüssigkeit erfährt denselben zusätzlichen Druck.

Warum ist der Druck eine skalare Grösse, obwohl er aus einer Kraft entsteht?

Weil er in alle Richtungen gleichzeitig wirkt: Der Druck gibt nur die Stärke der Kraft pro Fläche an, keine Richtung – aus der vektoriellen Kraft wird die ungerichtete Grösse Druck.

Warum rechnet man bei Flüssigkeiten und Gasen mit dem Druck statt mit einer Kraft?

Weil sich der Druck überall gleichmässig ausbreitet; er ist dadurch einfacher und universeller als eine einzelne, gerichtete Kraft.

Wie lautet die Formel der hydraulischen Kraftverstärkung?

Der Druck ist an beiden Kolben gleich: p = F₁ / A₁ = F₂ / A₂ ⇒ F₂ = F₁ ⋅ A₂ / A₁ – die Kraft wächst im Verhältnis der Kolbenflächen.
Hydraulische Presse: kleiner Kolben 5,0 cm², grosser Kolben 200 cm², Kraft auf den kleinen Kolben 150 N. Wie gross ist die Kraft auf den grossen Kolben?

F₂ = F₁ ⋅ A₂ / A₁ = 150 N ⋅ 200 cm² / 5,0 cm² = 6,0 ⋅ 10³ N

Pneumatikzylinder: Druck 6,0 bar, Kolbenfläche 20 cm². Welche Kraft wirkt, und warum arbeitet Pneumatik weniger präzise als Hydraulik?

A = 2,0 ⋅ 10⁻³ m²; F = p ⋅ A = 6,0 ⋅ 10⁵ Pa ⋅ 2,0 ⋅ 10⁻³ m² = 1,2 kN. Gase sind kompressibel, Flüssigkeiten praktisch nicht – pneumatische Systeme reagieren darum elastischer und weniger exakt.

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