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Physik Step 30 (neu)

Lernkarten zu Step 30 des Grundlagenfachs Physik: Der Schweredruck / hydrostatische Druck (Herleitung, Berechnung, Luftdruck).

Lernkarten zu Step 30 des Grundlagenfachs Physik: Der Schweredruck / hydrostatische Druck (Herleitung, Berechnung, Luftdruck).

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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 entsteht der Schweredruck in einer Flüssigkeit?

Durch das Gewicht der Flüssigkeitssäule, die über dem betrachteten Punkt lastet – je höher die Säule, desto grösser der Druck.

Leite die Formel für den Schweredruck aus der Schwerkraft her.

Flüssigkeitssäule mit Grundfläche A und Höhe h: m = ρ ⋅ V = ρ ⋅ A ⋅ h; Gewichtskraft F = m ⋅ g = ρ ⋅ A ⋅ h ⋅ g; Druck p = F / A = ρ ⋅ g ⋅ h – die Fläche kürzt sich heraus.
Warum hängt der Schweredruck nicht von der Form des Gefässes ab?

In p = ρ ⋅ g ⋅ h kommen nur Dichte, Erdbeschleunigung und Tiefe vor; die Grundfläche hat sich bei der Herleitung herausgekürzt.

Welche drei Grössen bestimmen den Schweredruck?

Die Dichte der Flüssigkeit ρ, die Erdbeschleunigung g und die Tiefe h unter der Oberfläche.

Wie hängt der Schweredruck von der Tiefe ab?

Linear (proportional): p = ρ ⋅ g ⋅ h – doppelte Tiefe bedeutet doppelten Schweredruck.

Wie sieht das Diagramm Schweredruck gegen Tiefe aus?

Eine Gerade durch den Ursprung; ihre Steigung ist ρ ⋅ g.
Wie ändert sich der Schweredruck in gleicher Tiefe, wenn die Flüssigkeit dichter ist?

Er nimmt proportional zur Dichte zu, weil p = ρ ⋅ g ⋅ h.

Warum nimmt der Druck auf den Ohren beim Abtauchen zu?

Mit der Tiefe wächst die Höhe der Wassersäule über dem Taucher und damit das Gewicht, das auf ihm lastet – der Schweredruck steigt linear mit der Tiefe h.

Wie lautet die Formel für den Schweredruck, und welche Einheiten gehören hinein?

p = ρ ⋅ g ⋅ h mit ρ in kg/m³, g in m/s² und h in m ⇒ p in Pa (N/m²).

Berechne den Schweredruck in 2,0 m Tiefe im Wasser. (ρ = 998 kg/m³, g = 10 m/s²)

p = ρ ⋅ g ⋅ h = 998 kg/m³ ⋅ 10 m/s² ⋅ 2,0 m = 2,0 ⋅ 10⁴ Pa
Ein Taucher ist 10 m unter der Wasseroberfläche. Wie gross ist dort der Schweredruck? (ρ = 998 kg/m³, g = 10 m/s²)

p = ρ ⋅ g ⋅ h = 998 ⋅ 10 ⋅ 10 Pa = 1,0 ⋅ 10⁵ Pa – etwa so viel wie der normale Luftdruck.

In welcher Tiefe herrscht in Wasser ein Schweredruck von 50 000 Pa? (ρ = 998 kg/m³, g = 10 m/s²)

h = p / (ρ ⋅ g) = 50 000 Pa / (998 kg/m³ ⋅ 10 m/s²) = 5,0 m

In einer Flüssigkeit mit ρ = 1200 kg/m³ beträgt die Tiefe 1,5 m. Wie gross ist der Schweredruck? (g = 10 m/s²)

p = ρ ⋅ g ⋅ h = 1200 kg/m³ ⋅ 10 m/s² ⋅ 1,5 m = 1,8 ⋅ 10⁴ Pa

Eine Flüssigkeit hat ρ = 850 kg/m³. Wie tief muss man eintauchen, damit der Schweredruck 34 000 Pa beträgt? (g = 10 m/s²)

h = p / (ρ ⋅ g) = 34 000 Pa / (850 kg/m³ ⋅ 10 m/s²) = 4,0 m
Ein Aquarium ist 0,8 m tief. Wie gross ist der Schweredruck am Boden? (ρ = 998 kg/m³, g = 10 m/s²)

p = ρ ⋅ g ⋅ h = 998 ⋅ 10 ⋅ 0,8 Pa = 8,0 ⋅ 10³ Pa

Zwei Punkte liegen in Wasser in derselben Tiefe, aber 3,0 m horizontal auseinander. Wie gross ist die Druckdifferenz?

Null: Der Schweredruck hängt nur von der Tiefe h ab (Δp = ρ ⋅ g ⋅ Δh mit Δh = 0); eine horizontale Verschiebung ändert den Druck nicht.

Was besagt das Prinzip der kommunizierenden Gefässe?

In unten verbundenen Gefässen steht dieselbe Flüssigkeit in allen Schenkeln gleich hoch – unabhängig von Form und Querschnitt der Gefässe.

Warum steht die Flüssigkeit in kommunizierenden Gefässen gleich hoch?

An der Verbindungsstelle muss der Schweredruck von beiden Seiten gleich sein (p = ρ ⋅ g ⋅ h); bei ungleichen Höhen fliesst Flüssigkeit vom höheren zum tieferen Stand, bis die Drücke ausgeglichen sind.
Zwei verbundene Rohrarme sind verschlossen, die Füllhöhen betragen 0,5 m und 0,7 m. Was passiert nach dem Öffnen der Verbindung?

Wasser fliesst vom Arm mit 0,7 m in den Arm mit 0,5 m, bis beide gleich hoch stehen (bei gleichem Querschnitt je 0,6 m).

Nenne eine Anwendung der kommunizierenden Gefässe aus dem Alltag.

Der Siphon (Geruchsverschluss unter dem Waschbecken): Im U-förmigen Rohr steht das Wasser auf beiden Seiten gleich hoch und sperrt so die Kanalisationsluft ab.

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