Physik Frage: Warum geht der Wasserdruck unter der Wasseroberfläche in alle Richtungen?
Hey,
Angenommen wir haben einen Fisch im Meer. Das Wasser drückt ja von überall auf den Fisch. Es übt einen gewissen Druck auf den Fisch aus. Aber... Warum übt Das Wasser von überall Druck auf den Fisch auf? Warum ist das so? 🤔
5 Antworten
Hallo, Druck ist ja : eine Kraft wirkt auf eine Fläche. Die Kraft beim hydrostatischen Wasserdruck ist die Erdanziehungskraft, die auf die Moleküle und Atome wirkt und zwar zum Masseschwerpunkt der Erde hin, einfach ausgedrückt nach unten auf die Erdoberfläche zu. Wenn eine Kraft auf ein bewegliches Masseteilchen (wie es ja in Gasen und Flüssigkeiten der Fall ist ) wirkt, dann beschleunigt es dieses Teilchen. Im Mikrobereich erkennen wir dann ein sich nach unten bewegendes Teilchen mit beschleunigter Bewegung. Leider kommt es nicht sehr weit in seiner Bewegung, es stößt mit einem anderen Teilchen der Flüssigkeit/des Gases zusammen und gibt seine Bewegungsenergie an das andere Teilchen teilweise ab, prallt ab, wird dabei in eine andere Bewegungsrichtung umgelenkt. Das andere Teilchen wird nun auch bewegt und umgelenkt usw. Ein Bild dazu aus dem zweidimensionalen Raum. Eine Billardkugel wird mit dem Queue angestoßen und trifft auf eine ruhende Massenansammlung von Kugeln auf dem Billardtisch. Die anderen Kugeln nehmen die Bewegungsenergie der einen Kugel auf und flitzen je nach Aufprallwinkel und Aufprallpunkt in alle Richtungen davon, werden an der Bande reflektiert / zurückgeworfen oder umgelenkt und stoßen wieder auf andere sich noch in Bewegung oder schon in Ruhe befindliche Kugeln.
Kraft ist ein grundlegender Begriff in der Physik. In der klassischen Physik versteht man darunter eine Einwirkung auf einen Körper, die ihn beschleunigt, das heißt seine Geschwindigkeit vergrößert, verringert, deren Richtung ändert oder die ihn verformt.
Weil sich die Teilchen der Flüssigkeit und der Gase in alle Richtungen bewegen können (dreidimensional) und eine Wirkung auf Nachbarteilchen erzielen können (das nennt man ja Kraft ausüben) sind diese Kräfte der Teilchen nun nicht mehr nur nach unten zum Masseschwerpunkt der Erde gerichtet, sondern kreuz und quer im Raum spürbar und erkennbar. In Gasen und Flüssigkeiten können sich diese Teilchen in alle Richtungen frei bewegen, in einem Festkörper nicht (da sind sie in der z.B. Gitterstruktur des Festkörpers gebunden (gefesselt, verankert).
Diese Teilchen wirken also in alle Richtungen innerhalb ihres Mediums (Wassereimer, See, Weltmeer usw.). Würde man diese Aufprallereignisse messen, so würde man in alle Richtungen eine Kraft messen, die auf andere Teilchen wirkt und zu Bewegungsveränderungen führt. Wir können schlecht die Kraft so eines einzelnes Atoms oder Moleküls messen (einfach zu klein), aber wir können die Gesamtheit der Aufprallkräfte auf eine von uns bestimmte Fläche und aus einer von uns bestimmte Richtung messen. Das ist dann der Druck (Kraft pro Fläche) den wir für Flüssigkeiten und Gase (bei unserer Luft in der Erdathmosphäre nennen wir das dann den Luftdruck z.B. (der sich ja auch je nach Wetterlage andern kann) an einem bestimmten Ort (z.B. Wassertiefe, Höhe in der Athmosphäre (da ist der Luftdruck ja auch in großen Höhen unterschiedlich zum Druck an der Erdoberfläche/Wasseroebrfläche) messen können.
Ich hoffe, ich habe das hiermit halbwegs verständlich herübergebracht, jedenfalls habe ich es versucht, es mit einfachen Worten zu erklären. Es wäre schön, wenn Du es verstanden hast. Wenn nicht, dann frag bitte bei mir noch einmal nach.
Viele Grüße Tauchlehrer Klaus
Der Druck wird überall ausgeübt, da es sich bei dem Wasserdruck um Umgebungsdruck handelt, der vom Gewicht des Wassers ausgeübt wird.
Guten Tag, ihnen ist dort ein Fehler unterlaufen.
Das Gewicht ist eine Kraft, die von der Erdmasse ausgeübt wird und als Kraft die Richtung zum Erdmassemittelpunkt hat.
Was ist Umgebungsdruck? Wenn es das ist, dass in der Flüssigkeit der Druck in alle Richtungen wirkt, dann erklärst Du gerade das angefragte Problem mit dem Problem selbst. Wie kann ein Umgebungsdruck, was immer Du auch drunter vestehst, entstehen, wenn doch das Gewicht (also die Kraft, die durch die Erdanziehung der großen Masse unserer Erde entsteht) richtungsgebunden zum Erdmasseschwerpunkt zeigt und bestimmt nicht zur Seite oder nach oben.
Die Frage war ja, wie es kommt, dass das Gewicht des Wassers, zu einem auch in andere Richtung erkennbaren und messbaren Druck führt.
Bitte nächstes Mal nicht Antworten, wenn man nur Halbwissen vortäuscht.
Danke.
Hallo, aber das Gewicht ist doch eine Kraft, die von der Erdmaase ausgeübt wird und als Kraft die Richtung zum Erdmassemittelpunkt hat.
Was ist Umgebungsdruck? Wenn es das ist, dass in der Flüssigkeit der Druck in alle Richtungen wirkt, dann erklärst Du gerade das angefragte Problem mit dem Problem selbst. Wie kann ein Umgebungsdruck, was immer Du auch drunter vestehst, entstehen, wenn doch das Gewicht (also die Kraft, die durch die Erdanziehung der großen Masse unserer Erde entsteht) richtungsgebunden zum Erdmasseschwerpunkt zeigt und bestimmt nicht zur Seite oder nach oben.
Die Frage war ja, wie es kommt, dass das Gewicht des Wassers, zu einem auch in andere Richtung erkennbaren und messbaren Druck führt.
Das hast Du hier leider nicht beantwortet.
Gedankenexperiment zur Veranschaulichung: wenn wir den Fisch zwischen zwei Betonblöcke legen, bekommt er den Druck nur von oben und unten. Jetzt machen wir die Betonblöcke langsam immer weicher und müssen nun verhindern, dass sie rechts und links von Fisch abfließen, dazu stellen wir auch noch weiche Blöcke links, rechts, vorne und hinten hin, die das Gewicht der abfließenden Masse ausgleichen, bis nichts mehr fließt - wenn aber nichts mehr fließt, dann herrscht Kräftegleichgewicht zwischen jedem Kubikzentimeter und seinem Nachbarkubikzentimeter (dem darüber oder dem darunter, dem daneben oder dem davor oder dem dahinter), und dann wirken gleiche Kräfte in alle Richtungen - das nennt man Druck.
Die einfache, nicht so einfache Erklärung: Druck ist ein Skalar, kein Vektor, hat also keine Richtung (genauer gesagt ist Druck das Skalarprodukt zweier Vektoren: einer Kraft und einer reziproken Fläche). Druck hat physikalisch auch die Dimension einer Energiedichte, also von Potenzieller Energie pro Volumen beim statischen Druck oder von kinetischer Energie pro Volumen beim dynamischen Druck.
Druck wirkt In allen Richtungen, angenommen man hat eine Badewanne, und man gibt ein Fisch rein, der Fisch verdrängt ja das Wasser, aber das Wasser will zurück und übt daher Druck aus.
Druckt wirkt nicht in alle Richtungen. Im Festkörper nicht, nur in Flüssigkeiten und Gasen und diese festellung von Dir ist ja die Frage, warum das so ist. Die hast Du leider nicht beantwortet. Wasser will zurück? Das ist etwas sehr verworren ausegdrückt und stimmt in diesem Zusammenhang der Druckverteilung in alle Richtungen nicht.
Weil der Druck des umgebenden Wassers gleichmäßig verteilt ist - gäbe es eine Zone mit niedrigerem Druck um den Fisch herum, würde Wasser aus einer Region mit höherem Druck dorthin fließen.
Allerdings drückt der Fisch auch aufs Wasser, nicht nur das Wasser auf den Fisch. Der Fisch macht dies, indem er im Wasser Raum für sich macht. Und dies macht er ebenfalls in alle Richtungen. Das Wasser leistet lediglich Widerstand.
Der Fisch kann also in unterschiedlichen Wassertiefen unterschiedlich starken Druck auf das Wasser ausüben? Das halte ich für falsch. Deine Begründung hat nichts mit dem angefragten problem zu tun.
Es wird gefragt warum der Druck in Flüssigkeiten in alle Richtungen verteilt ist und Du antwortest:
Weil der Druck des umgebenden Wassers gleichmäßig verteilt ist. Hier wird die Frage mit der problembeschreibung beantwortet. Das hilft doch Niemandem weiter.