Warum wirkt Druck in alle Richtungen?

Hecked · Gast

Meine Frage:
Angenommen wir haben einen Fisch im Meer. Auf ihn wird ein Druck ausgeübt-nähmlich der des Wassers. Und zwar von überall. Also aus allen Richtungen. Aber... Warum ist das so? Warum wird der Druck aus allen Richtungen auf den Fisch wirken?

Meine Ideen:
Also ich vermute das es villeicht was mit dem Widerstand zu tun hat-das der Fisch dem Wasser ja den Raum genommen hat und das Wasser dagegen drückt und Widerstand leistet um den Raum wieder zu bekommen. Das beantwortet aber immer noch nicht meine Frage warum der Druck von überall wirkt. Etwa weil das Wasser überall um den Fisch herum ist?

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3388

Hallo,

ich vermute, Du sprichst von hydrostatischem Druck.

Mikroskopisch gesehen stammt der Druck aus Teilchenbewegungen, die an einer Fläche abprallen. Würden die Teilchenbewegungen nicht gleichmäßig in alle Richtungen stattfinden, hätten sie eine Vorzugsrichtung und das Fluid würde eine Strömung aufweisen. Voraussetzungsgemäß gehen wir aber von einem hydrostatischen Druck aus (d. h. nicht von einem Strömungsdruck).

Viele Grüße
Michael

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5863 Wohnort: jwd

Dass der Druck in Flüssigkeiten und Gasen in alle Richtungen gleichermaßen wirkt, liegt an der relativ freien Beweglichkeit der darin enthaltenen Teilchen.Da die Teilchen keine bevorzugte Bewegungsrichtung aufweisen, prallen diese auch auf alle angrenzenden Flächen gleichermaßen. Die bei diesen Kollisionen entstehenden Stoßkräfte, welche letztlich Ursache für den Druck sind, sind somit in alle Richtungen identisch.

PS
Michael war schneller.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5850

Bei Flüssigkeiten ist die thermische Bewegung wichtig bei der Erklärung der Brownschen Bewegung, Verdampfung, Diffusion... aber für den hydrostatischen Druck spielt sie -anders als bei Gasen- wahrscheinlich keine grosse Rolle, sonst müsste der Druck temperaturabhängig sein.

Im Gegensatz zu (idealen) Gasen sind die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen wichtig, hier die abstossende Wirkung bei zu nahem Abstand. Man kann sich modellhaft ein kleines Flüssigkeitsvolumen vorstellen und einmal die Bewegung der Teilchen vernachlässigen. Dann müssen auf das Volumen von allen Seiten die gleichen Druckkräfte wirken, sonst würde sich das Volumen bewegen. Analoges gilt für einen im Wasser schwebenden Fisch. In einem Schwerefeld müssen sich die von unten und von oben wirkenden Druckkräfte genau so unterscheiden, dass sie die Gewichtskraft des Flüssigkeitsvolumens kompensieren.

Qubit · Anmeldungsdatum: 17.10.2019 Beiträge: 829

Zur Ergänzung (im schwerefreien hydrostatischen Fall):
Druck ist eine makroskopische Grösse, d.h. diese entspricht einer Mittelung einer Vielzahl an mikroskopischen Zuständen in einem Gleichgewichtszustand.
Wenn man dazu ein ideales Volumen der Flüssigkeit betrachtet, dann entspricht dieser Druck (nach Euler) der Energiedichte in diesem Volumen.
Zum Einstellen des Gleichgewichts erhöht sich diese mittlere Energiedichte im Gesamtvolumen der Flüssigkeit (diese ist damit auch abhängig vom Gesamtvolumen). Im Nichtsgleichgewichtsfall hat man also zwar einen Netto-Energiefluss in Richtung einer externen Kraft, in jedem betrachteten Volumen stellt sich aber aufgrund der Isotropie der Mikrozustände auch ein isotropischer makroskopischer Druck als Gleichgewichtszustand ein. Die Zeit für solche Gleichgewichtszustände hängt von der mittleren freien Weglänge der Mikrozustände ab, sie ist in Gasen etwas grösser als in Flüssigkeiten.
Betrachtet man schliesslich das Gesamtvolumen, so ist der Gleichgewichtszustand der makroskopischen Grösse Druck mithin auch isotrop.