Könnte mir jemand diese Physik Aufgabe erklären?
In einer Wasserleitung herrscht ein Druck von 5 bar.
Welche Kraft ist erforderlich, um das Rohrloch zu verschließen, wenn das Loch eine Oberfläche von 10 cm hat?
Welche Formel sollte ich da anwenden?
danke im Voraus
4 Antworten
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siehe Physik-Formelbuch
Druck=Kraft pro Flächeneinheit
p=F/A
F=Kraft in N (Newton)
A=Fläche in m² (Quadratmeter)
p=Druck in Pa (Pascal=Newton pro Quadratmeter)
pr=pa=F/A+pl hier pl=Luftdruck
A=r²*pi=d²*pi/4 Querschnittsfläche des Rohres
1 bar=1*10⁵ Pa (Pascal)
5 bar=5*10⁵ Pascal
5*10⁵ Pa=F/A+pl
F=(5*10⁵ Pa-pl)*A Luftdruck pl=1 bar=1*10⁵ Pa
F=4*10⁵ Pa*d²*pi/4 d=Innendurchmessser des Rohres
Hinweis: Ist mit p=5 bar der Überdruck im Rohr gemeint ,dann
F=5*10⁵ Pa*d²*pi/4
![](https://images.gutefrage.net/media/default/user/8_nmmslarge.png?v=1551279448000)
Wieso Woah ?
Das habe ich nur aus meinem Physik-Formelbuch abgeschrieben !!
Das kannst du auch !
siehe auch Druck in der Wassertiefe h
p(h)=roh*g*h
h=Wassertiefe in m (Meter)
roh=1000 kg/m³ ist die Dichte von Wasser (andere Flüssigkeiten=andere Dichten)
g=9,81 m/s² ist die Erdbeschleunigung (ist überall auf der Erdoberfläche gleich )
Hinweis:Wenn nach dem "absoluten Druck" gefragt ist,dann ergibt sich
p(h)=roh*g*h+pl mit pl=Luftdruck Normdruck pl=101,325 kPa (Kilopascal)
1000 Pa=1 kPa
101325 Pa=1,01325*10⁵ bar
siehe Tabellenanhang im Physik-Formelbuch
SI-Vorsätze für dezimale Vielfache und Teile
SI=Internationales Einheitensystem
![](https://images.gutefrage.net/media/user/mihisu/1507493208281_nmmslarge__27_27_495_495_365edc29f3a8f4bb31cf67220050d253.png?v=1507493210000)
„Oberfläche von 10 cm“
cm ist aber keine Einheit eines Flächeninhalts.
Sind vielleicht 10 cm² gemeint?
Oder ist stattdessen vielleicht ein Durchmesser von 10 cm gemeint?
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Ansonsten zur Aufgabe:
Druck = Kraft/Fläche
bzw.
Kraft = Druck ⋅ Fläche
![](https://images.gutefrage.net/media/user/mihisu/1507493208281_nmmslarge__27_27_495_495_365edc29f3a8f4bb31cf67220050d253.png?v=1507493210000)
Des Weiteren würde ich empfehlen, die Werte für Druck und Fläche in die SI-Einheiten Pa (Pascal) und m² (Quadratmeter) umzurechnen, damit du dir keine größeren Gedanken über die Einheiten machen musst, da man dann einfach die SI-Einheit N (Newton) bei der berechneten Kraft erhält.
Zur Umrechnung:
- 1 bar = 10⁵ Pa
- 1 cm² = (1 cm)² = (10⁻² m)² = 10⁻⁴ m²
![](https://images.gutefrage.net/media/user/mihisu/1507493208281_nmmslarge__27_27_495_495_365edc29f3a8f4bb31cf67220050d253.png?v=1507493210000)
Das ist nämlich ein sehr angenehmer Vorteil beim SI-Einheitensystem. Wenn man etwas mit kohärenten SI-Einheiten berechnet, kommt am Ende beim Ergebnis wieder eine koheränte SI-Einheit raus.
D.h. man kann dann einfach mit den Zahlen rechnen und am Ende die passende SI-Einheit dranhängen, ohne sich größere Gedanken um die Einheiten machen zu müssen, wenn man vor der Berechnung alles in kohärente SI-Einheiten umrechnet.
![](https://images.gutefrage.net/media/default/user/8_nmmslarge.png?v=1551279448000)
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Danke🤗Es war 10 cm hoch 2 gemeint ich dumme habe es nur vergessen zu schreiben😊🙃
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p=F/A
p in Pascal
![](https://images.gutefrage.net/media/user/mihisu/1507493208281_nmmslarge__27_27_495_495_365edc29f3a8f4bb31cf67220050d253.png?v=1507493210000)
p in Pascal
Naja. Man muss nicht unbedingt mit Pascal arbeiten, auch wenn es als SI-Einheit sich anbietet, mit Pascal für den Druck zu arbeiten.
Man kann ja beispielsweise für eine Kraft F = 10 kN, welche senkrecht auf eine Fläche mit Flächeninhalt A = 2 dm² einwirkt für den Druck p angeben...
p = F/A = (10 kN)/(2 dm²) = 5 bar
... ohne dass da „Pascal“ auftaucht.
![](https://images.gutefrage.net/media/default/user/8_nmmslarge.png?v=1551279448000)
Der Druck war in bar gegeben, die Kraft soll sicher in N angegeben werden. Einen Weg ohne bar in Pascal umzuformen sehe ich nicht, da in N die Einheit bar nicht auftaucht. Der Fragesteller wird sicher nicht auswendig wissen, dass kN/dm² bar ist.
![](https://images.gutefrage.net/media/user/mihisu/1507493208281_nmmslarge__27_27_495_495_365edc29f3a8f4bb31cf67220050d253.png?v=1507493210000)
Ja, den in bar gegebenen Druck in Pascal umzurechnen halte ich ebenfalls für sinnvoll. Nur hatte mich das ein wenig gestört, wie das mit „p in Pascal“ direkt unter dem „p = F/A“ stand. Nicht dass das am Ende falsch interpretiert wird, beispielsweise, dass man bei Verwendung der Formel „p = F/A“ man automatisch immer den Druck in Pascal erhalten würde, egal mit was für einer Einheit man bei der Kraft F und dem Flächeninhalt A arbeiten würde.
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Woah danke sehr🙂🙃