| Autor |
Nachricht |
tinafragt
Gast
|
 tinafragt Verfasst am: 12. Mai 2021 07:47 Titel: Luftdruck |
 |
|
|
Luftdruck entsteht durch die über uns befindliche Luftsäule. So steht es in den Büchern. Diese Luftpakete lasten auf uns und erzeugen den Druck. Nimmt man aber mal ein Luftpaket aus dieser Säule heraus und betrachtet die Kraftverhältnisse, so stellt man fest, dass sich dieses Luftpaket im Gleichgewicht befindet. Die Gewichtskraft und die Auftriebskraft stehen im Gleichgewicht. Man könnte sagen: Luft in Luft wiegt nichts. Wie kann man dann aber jemandem die Ursache des Luftdrucks erklären? |
|
 |
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875
|
| Myon Verfasst am: 12. Mai 2021 08:30 Titel: |
|
|
Luft wiegt nicht nichts, sie besteht aus Molekülen mit Masse, die von der Erde angezogen werden. Damit sich das angesprochene Luftpaket im Kräftegleichgewicht befindet, muss es neben der Gewichtskraft weitere Kräfte geben, die auf das betrachtete Volumen wirken.
Wenn der Druck auf der Unterseite des Volumens etwas höher ist als auf der Oberseite, wirkt durch den Druck netto eine Kraft nach oben, eben die Auftriebskraft. Im Gleichgewicht sind Gewichtskraft und Auftriebskraft betragsmässig gleich.
Aus diesem Zusammenhang, dass beliebige betrachtete (kleine) Luftvolumen sich in einem Kräftegleichgewicht befinden müssen, der Druck auf der Oberseite also jeweils geringer ist als auf der Unterseite, folgt auch, dass der Druck in einer ruhenden Flüssigkeit oder einem Gas nach oben hin abnimmt. |
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 12. Mai 2021 08:35 Titel: |
|
|
Hier ist das gut erklärt.
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
tinafragt
Gast
|
| tinafragt Verfasst am: 12. Mai 2021 08:39 Titel: |
|
|
|
Das heißt, die Erklärung mit den "auf uns lastenden Luftpaketen" oder "der Säule" ist nicht korrekt, denn jedes kleine Luftpaket schwebt ja im Raum, befindet sich im Kräftegleichgewicht aus Gewichts- und Auftriebskraft. |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875
|
| Myon Verfasst am: 12. Mai 2021 08:41 Titel: |
|
|
Doch, das mit der Gewichtskraft der Luftsäule kann man schon so sehen. Wenn Du eine hohe Luftsäule bis zum „Rand“ der Atmosphäre betrachtest, ist der Druck oben praktisch gleich null. Also muss die Druckkraft unten gleich der Gewichtskraft der Luftsäule sein.
Noch ein PS zum letzten Beitrag:
In Wirklichkeit befinden sich die Luftteilchen nicht in Ruhe, sondern sie schwirren bei Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von einigen 100m/s umher. Genau die Stösse durch diese ungeordnete Bewegung und der damit übertragene Impuls erklären auf mikroskopischer Ebene auch den Druck in einem Gas. Das oben angesprochene Kräftegleichgewicht meint, dass sich die Luftteilchen im Mittel in Ruhe befinden. |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875
|
| Myon Verfasst am: 12. Mai 2021 08:51 Titel: |
|
|
|
@schnudl: erst jetzt gesehen, was Dein Avatar darstellt (wenn ich es richtig sehe). Passt irgendwie gut zu diesem Thema;) |
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 12. Mai 2021 08:52 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | @schnudl: erst jetzt gesehen, was Dein Avatar darstellt (wenn ich es richtig sehe). Passt irgendwie gut zu diesem Thema;) |
 Uhr ist es keine 
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 12. Mai 2021 08:56 Titel: |
|
|
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | Das heißt, die Erklärung mit den "auf uns lastenden Luftpaketen" oder "der Säule" ist nicht korrekt |
Nein, sie ist korrekt.
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | denn jedes kleine Luftpaket schwebt ja im Raum |
Die Luftpakete schweben nicht im Raum. Sie liegen auf der darunter befindlichen Luft, so wie Du beispielsweise auf dem Erdboden stehst. Genauso wie Du eine Kraft auf den Boden ausübst, üben die Luftpakete eine Kraft auf die darunter befindliche Luft aus. Die Summe der Kräfte aller Luftpakete in der Luftsäule (die dem Gesamtgewicht der Säule entspricht) führt zum Luftdruck am Boden.
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | befindet sich im Kräftegleichgewicht aus Gewichts- und Auftriebskraft. |
Die Gegenkraft zur Auftriebskraft (entsprechend dem dritten Newtonschen Axiom) ist die Kraft, die den Luftdruck unter dem Luftpaket erzeugt. |
|
|
tinafragt
Gast
|
| tinafragt Verfasst am: 12. Mai 2021 10:35 Titel: |
|
|
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Genauso wie Du eine Kraft auf den Boden ausübst, üben die Luftpakete eine Kraft auf die darunter befindliche Luft aus. |
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Die Gegenkraft zur Auftriebskraft (entsprechend dem dritten Newtonschen Axiom) ist die Kraft, die den Luftdruck unter dem Luftpaket erzeugt. |
Also zwei Kräfte und zwei gleich große Gegenkräfte. Und das ergibt kein Gleichgewicht? |
|
|
Jonas_HP
Gast
|
| Jonas_HP Verfasst am: 12. Mai 2021 13:07 Titel: |
|
|
Das von "tinafragt" aufgeworfene Problem hat schon Galilei beschäftigt. Er hatte damals nur Wasser betrachtet, folgerte aber aus seinen Beobachtungen, dass es keinen Luftdruck geben könne.
Die Argumentation, dass ein herausgenommener Würfel Luft (oder Wasser) in einem Gleichgewichtszustand ruht und damit keinen Druck auf die unter ihm liegende Schicht ausüben kann, verblüfft in der Tat. Der Denkfehler liegt darin, dass man in der Annahme einer Auftriebskraft voraussetzt, was man letztendlich hinterfragt. Die Auftriebskraft ist doch nichts anderes als der Druckunterschied zwischen Ober- und Unterseite! Akzeptiert man die Existenz einer Auftriebskraft, bejaht man gleichzeitig die Tatsache, dass der Druck mit der Höhe abnehmen muss.
Eine Erklärung mit Hilfe des Teilchenmodells (siehe Myon) ist sicherlich elegant, aber für Nichtphysiker kaum hilfreich. |
|
|
as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
|
| as_string Verfasst am: 12. Mai 2021 13:27 Titel: |
|
|
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | Also zwei Kräfte und zwei gleich große Gegenkräfte. Und das ergibt kein Gleichgewicht? |
Was ist nach Deiner Logik, wenn Du einen Stabel Bücher auf dem Tisch liegen hast. Muss der Tisch dann nicht auch die gesamte Gewichtskraft aller Bücher tragen, obwohl auf jedes einzelne Buch so viel Kraft von unten nach oben gerichtet wirkt, wie seine eigene plus die Gewichtskraft aller über ihm liegenden?
Gruß
Marco |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 12. Mai 2021 13:47 Titel: |
|
|
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | Also zwei Kräfte und zwei gleich große Gegenkräfte. Und das ergibt kein Gleichgewicht? |
Niemand behauptet, dass es hier kein Gleichgewicht gibt. Das Gleichgewicht bedeutet aber nicht, dass keine Kraft nach unten wirkt (wo sie zum Luftdruck beirägt). Im Gegenteil - im Gravitationsfeld muss im Gleichgewicht eine Kraft nach unten wirken. |
|
|
tinafragt
Gast
|
| tinafragt Verfasst am: 12. Mai 2021 14:44 Titel: |
|
|
| as_string hat Folgendes geschrieben: | | Was ist nach Deiner Logik, wenn Du einen Stabel Bücher auf dem Tisch liegen hast. ... |
Das Beispiel mit den Büchern ist einleuchtend. Aber passt es hier? Schließlich erfahren die Bücher keine Auftriebskraft, die ihrem eigenen Gewicht entspricht. |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 12. Mai 2021 15:39 Titel: |
|
|
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | Schließlich erfahren die Bücher keine Auftriebskraft, die ihrem eigenen Gewicht entspricht. |
Das ist nur Semantik. Genauso wie auf Teile der Luftsäule wirkt auch auf die Bücher eine nach oben gerichtete Kraft, die ihrem eigenen Gewicht entspricht. Die heißt zwar nicht Auftrieb, aber das Prinzip ist das gleiche. |
|
|
mathprob_1
Gast
|
| mathprob_1 Verfasst am: 12. Mai 2021 19:17 Titel: |
|
|
|
Na, einen Unterschied zwischen "Büchern in Luft" und "Luftpaketen in Luft" gibt es schon. Es ist augenscheinlich, dass ein Buch eine gewisse Last auf die Unterlage zur Folge hat. Aber bei einem Luftpaket, das wie in einem Raumschiff schwerelos ist (Kräftegleichgewicht) ist das schwieriger einzusehen. Darauf zielt offenbar das Problem der Fragestellerin ab. |
|
|
Eugen_gast
Gast
|
| Eugen_gast Verfasst am: 12. Mai 2021 19:41 Titel: |
|
|
|
Man kann Luft nicht in Luft wiegen. Genausowenig kann man ein Glas Wasser in Wasser wiegen. |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 12. Mai 2021 22:08 Titel: Re: Luftdruck |
|
|
| tinafragt hat Folgendes geschrieben: | | Die Gewichtskraft und die Auftriebskraft stehen im Gleichgewicht. Man könnte sagen: Luft in Luft wiegt nichts. Wie kann man dann aber jemandem die Ursache des Luftdrucks erklären? |
Die Auftriebskraft kommt doch vom nach unten zunehmenden Luftdruck. Die Ursache des Luftdrucks ist Gravitation, die alles sinken lässt, bis sich genug Luftdruckgradient (und damit Auftriebskraft) aufbaut. |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 12. Mai 2021 22:27 Titel: |
|
|
| mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | | Na, einen Unterschied zwischen "Büchern in Luft" und "Luftpaketen in Luft" gibt es schon. Es ist augenscheinlich, dass ein Buch eine gewisse Last auf die Unterlage zur Folge hat. |
Es ging nicht um Bücher in Luft, sondern um Bücher auf einem Tisch. Die Luft übt genauso eine Last auf die darunter befindliche Luft oder den Boden aus wie ein Buch auf die darunter befindliche Bücher oder den Tisch. Da gibt es keinen prinzipiellen Unterschied.
| mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | | Aber bei einem Luftpaket, das wie in einem Raumschiff schwerelos ist (Kräftegleichgewicht) ist das schwieriger einzusehen. |
Schwerlosigkeit und Kräftegleichgewicht sind zwei volkommen verschiedene Dinge. Wir reden hier von Luftpaketen in der Atmosphäre. Die sind bei Windstille im Käftegleichgewicht, aber nicht schwerelos. |
|
|
mathprob_1
Gast
|
| mathprob_1 Verfasst am: 12. Mai 2021 22:43 Titel: |
|
|
"Schwerelosigkeit bezeichnet einen Zustand, in dem die Gewichtskraft auf einen Körper nicht spürbar ist. Er drückt dann nicht auf eine Unterlage – es besteht Gegenkraftlosigkeit." (Lexikon)
Wenn die Auftriebskraft = Gewichtskraft, dann ist dieser Fall gegeben. Nicht bei den Büchern auf dem Tisch, aber bei einem Luftpaket in Luft. |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 12. Mai 2021 23:24 Titel: |
|
|
| mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | "Schwerelosigkeit bezeichnet einen Zustand, in dem die Gewichtskraft auf einen Körper nicht spürbar ist. Er drückt dann nicht auf eine Unterlage – es besteht Gegenkraftlosigkeit." (Lexikon)
Wenn die Auftriebskraft = Gewichtskraft, dann ist dieser Fall gegeben. |
Die Auftriebskraft ist doch die Gegenkraft, also besteht keine Gegenkraftlosigkeit. |
|
|
mathprob_1
Gast
|
| mathprob_1 Verfasst am: 13. Mai 2021 07:40 Titel: |
|
|
Wieso sind die Astronauten in ihrem Raumschiff schwerelos? Betrachtet man den Vorgang im mitbewegten Bezugssystem, ist die Einführung der Zentrifugalkraft legitim. Auf jeden Körper in der Raumstation wirken die Zentrifugalkraft und die Gewichtskraft. Die Summe aus diesen beiden Kräften ist null. Die Körper sind schwerelos oder, wie man auch sagt, gewichtslos.
Die Situation eines Luftpaketes in Luft oder im Wasserbecken ist analog (daher trainieren die Raumfahrer dort ja auch für den Aufenthalt im All). Hier tritt nur an die Stelle der Fliehkraft die Auftriebskraft. Die Gewichtskraft, die nach wie vor auf die Körper wirkt, ist nicht spürbar. |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875
|
| Myon Verfasst am: 13. Mai 2021 09:30 Titel: |
|
|
| mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | | Die Gewichtskraft, die nach wie vor auf die Körper wirkt, ist nicht spürbar. |
Das stimmt natürlich nicht. Im Wasser ist die Gewichtskraft sehr wohl spürbar. Der Blutdruck nimmt z.B. nach oben hin ab.
Unter Schwerelosigkeit meint man normalerweise nicht ein Kräftegleichgewicht auf den Körper insgesamt, das wäre ja sonst immer der Fall, wenn keine Beschleunigung auftritt. Sondern gemeint ist, dass auf jede Zelle pro Masse dieselben Kräfte wirken. Dadurch wird der ganze Körper mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt, was vom Körper nicht unterschieden werden kann vom Fall, wo gar keine Kräfte wirken. Sieht man von Gezeitenkräften ab, liegt diese Situation beim freien Fall vor.
edit: sollte natürlich heissen „wenn keine Beschleunigung auftritt“.
Zuletzt bearbeitet von Myon am 13. Mai 2021 10:26, insgesamt 2-mal bearbeitet |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 13. Mai 2021 09:34 Titel: |
|
|
| mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | | Wieso sind die Astronauten in ihrem Raumschiff schwerelos? |
Weil das Raumschiff keinen Auftrieb erfährt. In einem U-Boot bei Auftriebskraft = Gewichtskraft sind die Matrosen nicht schwerelos. |
|
|
Gast_7
Gast
|
| Gast_7 Verfasst am: 13. Mai 2021 09:49 Titel: |
|
|
| A.T. hat Folgendes geschrieben: | | Weil das Raumschiff keinen Auftrieb erfährt. In einem U-Boot bei Auftriebskraft = Gewichtskraft sind die Matrosen nicht schwerelos. |
Was soll bitte der Kommentar?? In der Regel befindet sich im U-Boot Luft und die Matrosen können so keinen Auftrieb in Wasser erfahren. |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 13. Mai 2021 10:12 Titel: |
|
|
| Gast_7 hat Folgendes geschrieben: | | In der Regel befindet sich im U-Boot Luft und die Matrosen können so keinen Auftrieb in Wasser erfahren. |
Ein Matrose im Wasser (bei Auftriebskraft = Gewichtskraft) ist auch nicht schwerelos.
Schwerelos ist man wenn keine Kräfte wirken, oder nur solche die auf das gesamte Volumen des Körpers wirken, und zwar proportional zur Massendichte.
Die Auftriebskraft ist das Integral der Druckkräfte auf der Oberfläche des Körpers. Sie wirkt nicht direkt auf das gesamte Volumen.
Zuletzt bearbeitet von A.T. am 13. Mai 2021 11:52, insgesamt 3-mal bearbeitet |
|
|
JochenÖsterreicher
Gast
|
| JochenÖsterreicher Verfasst am: 13. Mai 2021 10:29 Titel: |
|
|
|
Die Schwerelosigkeit im Wasser ist nur annähernd als Schwerelosigkeit zu bezeichnen. Myon hat die Voraussetzungen genannt: die paarigen Kräfte auf jede Elementarzelle pro Masse müssen gleich sein! Das ist bei einem ausgedehnten Körper unter Wasser nicht möglich. Dennoch, und so sagen wir es auch bei uns am DLR, bildet die Situation unter Wasser schon ganz gut den Zustand der Gewichtslosigkeit nach. Idealer sind Falltürme, Parabelflüge und Umkreisungen der Erde. |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 13. Mai 2021 19:20 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | | Die Gewichtskraft, die nach wie vor auf die Körper wirkt, ist nicht spürbar. |
Das stimmt natürlich nicht. Im Wasser ist die Gewichtskraft sehr wohl spürbar. Der Blutdruck nimmt z.B. nach oben hin ab. |
Das wäre messbar. Aber wir haben auch Sinnesorgane, die es tatsächlich spürbar machen, dass wir nicht schwerelos sind:
https://de.wikipedia.org/wiki/Statolith
Zuletzt bearbeitet von A.T. am 14. Mai 2021 05:57, insgesamt einmal bearbeitet |
|
|
M_Fleischer
Gast
|
| M_Fleischer Verfasst am: 13. Mai 2021 20:47 Titel: |
|
|
|
Kurz zu den erwähnten Statolithen oder Otolithen. Beim Menschen ermöglichen sie im Vestibularorgan Wahrnehmungen von Beschleunigungen und der Schwerkraft. Inwieweit diese Funktion auch unter Wasser gegeben ist, ist noch nicht ausreichend erforscht. Zweitens sitzt dieser Sinn im Ohr. Dort werden die dort eingebetteten Haarzellen gereizt. Eine Wahrnehmung von Druckdifferenzen zwischen Ober- oder Unterkörper wäre dadurch nicht möglich. |
|
|
Juergen
Gast
|
| Juergen Verfasst am: 13. Mai 2021 20:53 Titel: |
|
|
|
Man sollte präziser von "Mikrogravitation" sprechen. Der Begriff "Schwerelosigkeit" wird oft missverständlich verwendet und führt zu Fehlvorstellungen in der Physik (wie so bei vielen Begriffen). Als Mikrogravitation kann man dann einen Zustand verstehen, in dem die Auswirkung der Schwerkraft nicht direkt zu spüren ist, wie z.B. im freien Fall. |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 13. Mai 2021 21:22 Titel: |
|
|
| M_Fleischer hat Folgendes geschrieben: | | Kurz zu den erwähnten Statolithen oder Otolithen. Beim Menschen ermöglichen sie im Vestibularorgan Wahrnehmungen von Beschleunigungen und der Schwerkraft. Inwieweit diese Funktion auch unter Wasser gegeben ist, ist noch nicht ausreichend erforscht. |
Warum solle es unter Wasser nicht funktionieren?
| M_Fleischer hat Folgendes geschrieben: | | Zweitens sitzt dieser Sinn im Ohr. Dort werden die dort eingebetteten Haarzellen gereizt. Eine Wahrnehmung von Druckdifferenzen zwischen Ober- oder Unterkörper wäre dadurch nicht möglich. |
Das war auch nicht so gedacht, war aber von mir missverständlich ausgedrückt. Ich habe es korrigiert. Es sind zwei unabhängige Beispiele, die widerlegen, dass man unter Wasser schwerelos ist. |
|
|
A.T.
Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343
|
| A.T. Verfasst am: 15. Mai 2021 10:15 Titel: |
|
|
| mathprob_1 hat Folgendes geschrieben: | Wieso sind die Astronauten in ihrem Raumschiff schwerelos? Betrachtet man den Vorgang im mitbewegten Bezugssystem, ist die Einführung der Zentrifugalkraft legitim. Auf jeden Körper in der Raumstation wirken die Zentrifugalkraft und die Gewichtskraft. Die Summe aus diesen beiden Kräften ist null. Die Körper sind schwerelos oder, wie man auch sagt, gewichtslos.
Die Situation eines Luftpaketes in Luft oder im Wasserbecken ist analog (daher trainieren die Raumfahrer dort ja auch für den Aufenthalt im All). Hier tritt nur an die Stelle der Fliehkraft die Auftriebskraft. Die Gewichtskraft, die nach wie vor auf die Körper wirkt, ist nicht spürbar. |
Die Fliehkraft wirkt, wie die Gewichtskraft, auf das ganze Volumen des Körpers und ist proportional zur Masse. Daher kann sie für einen kleinen Raumbereich, wo beide Kräfte näherungsweise homogen sind, die Gewichtskraft im ganzen Volumen des Körpers aufheben.
Die Auftriebskraft wirkt nur auf die Oberfläche eines Körpers, und muss in dessen Inneren als Spannungen, Druckgradienten usw. weitergeleitet werden. Daher sind diese Situationen nicht äquivalent. |
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
