Fragen 11
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Druck und Hydrostatik

Gymnasium 1. Physik GYM PAM 2

Ein Physik-Kwiiz (Sekundarstufe II) zu Druck und Hydrostatik: Druck P = F/A, Druck in einer Flüssigkeit P = rho g h, Prinzip von Pascal (hydraulischer Wagenheber), Auftrieb nach Archimedes und Luftdruck. Mit echten Überraschungen (das hydrostatische Paradoxon, das Stahlschiff, das schwimmt, die Magdeburger Halbkugeln, der unmögliche 20-m-Trinkhalm, der Heliumballon) und etwas Rechnen.

Lernziel · Gymnasiallehrplan

GYM PAM 2 — Schwerpunktfach: Physik und Anwendungen der Mathematik.

Vorschau der Fragen

1Der Druck am Boden eines mit Wasser gefüllten Gefässes hängt nur von der Wasserhöhe ab, nicht von der Form des Gefässes.
RichtigFalsch
2Wie kann ein riesiges Schiff aus Stahl, das viel dichter ist als Wasser, schwimmen?
Sein Rumpf verdrängt viel Wasser, dessen Gewicht es trägtSeine Stromlinienform teilt das Wasser und verhindert das EinsinkenDas Blech der Rümpfe ist eine Stahllegierung, die leichter ist als WasserSalziges, dichtes Meerwasser trägt von Natur aus fast alle Gegenstände
3Eine Kraft von 200 N wirkt verteilt auf eine Fläche von 0.5 m². Wie gross ist der ausgeübte Druck (in Pa)?

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4Beim Tauchen nimmt der Druck ab, je tiefer man hinunterkommt.
RichtigFalsch
5Warum genügt bei einem hydraulischen Wagenheber eine kleine Kraft auf einen kleinen Kolben, um ein Auto zu heben?
Die Flüssigkeit vervielfacht die mechanische Energie, die man ihr zuführtDer Druck breitet sich überall aus und wirkt auf eine grosse FlächeDer grosse Kolben erhält dieselbe Kraft, nur auf mehr Fläche verteiltDas Öl nimmt einen Teil der Kraft auf und gibt sie verstärkt zurück
6Ein hydraulischer Wagenheber hat einen kleinen Kolben von 5 cm² und einen grossen von 100 cm². Welche Kraft (in N) erhält man am grossen Kolben, wenn man mit 50 N auf den kleinen drückt?

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7Ordne jedem Begriff die Situation zu, die ihn veranschaulicht.

Paarweise zuordnen:

Druck = Kraft / FlächeAuftrieb nach ArchimedesLuftdruckPrinzip von Pascal
die Bremskraft geht an alle vier Räderein Gegenstand wirkt im Wasser leichterein Saugnapf an einer ScheibeSchneeschuhe verhindern das Einsinken
8Selbst mit übermenschlich starken Lungen wäre es unmöglich, mit einem geraden, 20 Meter langen Trinkhalm zu trinken.
RichtigFalsch
9Um 1654 spannte man 16 Pferde ein, um zwei Metallhalbkugeln auseinanderzuziehen, aus denen man die Luft gepumpt hatte. Warum war das so schwierig?
Die aufeinandergepressten polierten Flächen waren kalt verschweisstDas Vakuum im Innern übte eine Saugkraft aus, die sie zusammenhieltDer Druck der Aussenluft presste sie gegeneinanderDer Unterdruck hatte ein Feld erzeugt, das das Metall stark magnetisierte
10Welchen Druck (in Pa) übt das Wasser in 3 m Tiefe aus? (rhoeₐu = 1000 kg/m³, g = 10 N/kg)

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11Ein losgelassener Heliumballon steigt in den Himmel (die Luft drückt ihn nach oben) und bleibt schliesslich in einer bestimmten Höhe stehen. Warum steigt er nicht unendlich weiter?
Die Erdanziehung wird beim Aufsteigen viel zu stark und gewinnt schliesslichEr erreicht eine kompakte Luftschicht, die er nicht durchdringen kannDie eisige Kälte in grosser Höhe lässt ihn zwangsläufig wieder sinkenDie Luft wird oben dünner: Der Auftrieb nimmt ab, bis er dem Gewicht gleicht

Die richtigen Antworten entdeckst du beim Spielen.