Druck

Beim Druck werden die folgenden Druckarten unterschieden:

• Der Auflagedruck \(p\) ist der Druck, der von einer Kraft \(F\) auf eine Fläche \(A\) erzeugt wird. Typischerweise entsteht der Auflagedruck bei der Berührung von zwei Festkörperflächen.
• Der Kolbendruck ist der Druck \(p\) in einem Gas oder einer Flüssigkeit, der durch eine Kraft \(F\) auf eine Kolbenfläche \(A\) ausgeübt wird. Wenn wir mit der Velopumpe drücken, erzeugen wir den Kolbendruck auf die Luftsäule in der Pumpe.
• Der Schweredruck ist der Druck, der durch das Eigengewicht einer Flüssigkeit oder eines Gases entsteht. Beim Tauchen gilt die Faustregel, dass der Druck im Wasser alle \(10\,\text{m}\) um \(1\,\text{bar}\) zunimmt.
• Der Staudruck ist der Druck, den ein fliessendes Gas oder eine Flüssigkeit erzeugt, wenn sie sich auf einer Fläche aufstaut, die sie senkrecht anströmt. Er wird deshalb auch dynamischer Druck genannt.

Definitionen

Einheit: \([\,p\,] = \mathrm{Pa} = \frac{\text{N}}{\text{m}^2}\)

\(1\,\text{bar} = 10^5\,\text{Pa} = 10^3\,\text{hPa} = 10\,\frac{\text{N}}{\text{cm}^2}\)

Der Druck von \(1\,\text{Pa}\) ist ein extrem kleiner Druck. Eine Kraft von \(1\,\text{N}\) wäre z.B. die Gewichtskraft einer \(100\,\text{g}\)-Tafelschokolade. Wenn wir diese Schokolade auf einer Fläche von \(1\,\text{m}^2\) verteilen, erzeugt die dünne Schicht Schokolade einen Auflagedruck von \(1\,\frac{\text{N}}{\text{m}^2} = 1\,\text{Pa}\).

In der Wissenschaft arbeiten wir mit Vorzug mit der Einheit \(\text{Pa}\), denn auch wenn es sich um einen extrem kleinen Druck handelt, so können wir sehr grosse Zahlen einfach mit der wissenschaftlichen Notation ausdrücken oder halt mit \(\text{MPa}\) arbeiten, falls nötig. Der Vorteil liegt darin, dass \(Pa\) aus den reinen SI-Grundeinheiten \(\text{N}\) und \(\text{m}\) besteht.

In der Technik ist die Einheit \(\text{bar}\) gebräuchlicher. Der Umgebungsdruck ist in der Regel knapp über \(1\,\text{bar}\). Der Druck in der Wasserleitung beträgt mindestens \(2 – 3\,\text{bar}\). Einen Velopneu pumpen wir auf mit \(4 – 8\,\text{bar}\).