Auftriebskraft und Druck

Druck ist Kraft pro Fläche: $p = \frac{F}{A}$. In Wasser wächst er mit der Tiefe, und weil er unten grösser ist als oben, drückt die Auftriebskraft jeden eingetauchten Körper nach oben.

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2. Sek - 1. Jahr Gymnasium
Zyklus 3, Gymnasium
Lehrplan 21: NT.5.1.d

Jugendliche baden an einem Sommertag in einem Schweizer See, ein Mädchen lässt sich auf dem Rücken treiben, daneben schwimmt ein Holzfloss.

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Das musst du wissen

Erklärung

Mit Schneeschuhen sinkst du kaum ein, im Wasser fühlst du dich leichter: Beides hat mit Druck zu tun. Druck ist pro Fläche, p=FA. Am Schluss berechnest du mit $F_{A} = ρ_{F l} \cdot g \cdot V$ die Auftriebskraft und sagst voraus, ob ein Körper schwimmt oder sinkt.

Druck: Kraft pro Fläche

Dieselbe Kraft wirkt ganz anders, je nachdem, auf welche Fläche sie drückt. Eine Nadel sticht, ein Schneeschuh trägt. Darum rechnet man mit dem Druck:

p=FA

p: Druck in Pascal (Pa)
F: Kraft senkrecht auf die Fläche in (N)
A: Fläche in m²

MerkeHalbe Fläche, doppelter Druck. Kleine Fläche gibt grossen Druck, grosse Fläche kleinen Druck.

Druck einer Person mit 60 kg auf den Schnee: mit Schuhen etwa 14.7 kPa, mit Schneeschuhen etwa 1.5 kPa, weil die Fläche zehnmal grösser ist.

Die Einheiten Pascal und bar

Die Einheit des Drucks ist das Pascal: $1 Pa = 1 \frac{N}{m ^{2}}$ . Das ist sehr wenig, darum braucht man oft grössere Einheiten:

1 hPa=100 Pa (Hektopascal, beim Wetter)
1 bar=100'000 Pa=1000 hPa

Die Luft drückt auf Meereshöhe mit etwa 1013 hPa, also rund 1 bar. Das ist der Luftdruck.

MerkeRechne Flächen immer zuerst in m² um: 1 cm²=0.0001 m². Dann kommt der Druck in Pascal heraus.

Schweredruck: je tiefer, desto grösser

Das Wasser über dir hat ein Gewicht und drückt nach unten. Je tiefer du tauchst, desto mehr Wasser liegt über dir. Dieser Schweredruck ist:

p = ρ \cdot g \cdot h

Dabei ist $ρ$ (sprich «rho») die Dichte der Flüssigkeit, $g = 9.81 \frac{N}{kg}$ und h die Tiefe. Der Druck wirkt in alle Richtungen gleich stark, auch seitlich und nach oben.

MerkeIn Wasser wächst der Druck pro 10 m Tiefe um etwa 1 bar. Die Form des Gefässes spielt keine Rolle, nur die Tiefe.

Schweredruck in Wasser: waagrecht die Tiefe in m, senkrecht der Druck in kPa. In 5 m Tiefe sind es etwa 49 kPa, in 10 m etwa 98 kPa, also rund 1 bar.

Auftriebskraft und das Prinzip des Archimedes

Unter Wasser drückt es unten stärker auf einen Körper als oben, weil die Unterseite tiefer liegt. Darum schiebt das Wasser ihn nach oben: Das ist die Auftriebskraft $F_{A}$ .

Das Prinzip des Archimedes sagt: Sie ist so gross wie die der verdrängten Flüssigkeit.

F_{A} = ρ_{F l} \cdot g \cdot V

V ist nur das eingetauchte Volumen, $ρ_{F l}$ die Dichte der Flüssigkeit.

MerkeDie Auftriebskraft hängt nicht vom Material des Körpers ab, sondern nur davon, wie viel Flüssigkeit er verdrängt und wie dicht diese ist.

Ein Stein mit 1 dm³ Volumen am Kraftmesser: in der Luft 25 N, die Auftriebskraft im Wasser ist 9.81 N, also zeigt der Kraftmesser im Wasser nur noch etwa 15.2 N.

Schwimmen, schweben, sinken

Auf einen Körper unter Wasser wirken zwei Kräfte: die Gewichtskraft $F_{G} = m \cdot g$ nach unten und die Auftriebskraft nach oben. Entscheidend ist die Dichte $ρ = \frac{m}{V}$ , also wie viel in einem Volumen steckt:

$ρ_{K} > ρ_{F l}$ : Der Körper sinkt.
$ρ_{K} = ρ_{F l}$ : Er schwebt.
$ρ_{K} < ρ_{F l}$ : Er steigt auf und schwimmt an der Oberfläche.

MerkeEin schwimmender Körper taucht genau so tief ein, dass die Auftriebskraft so gross ist wie seine Gewichtskraft.

Dichte in g/cm³: Kork etwa 0.2, Eis 0.92, Wasser 1.0, Aluminium 2.7, Eisen 7.9. Kork und Eis schwimmen auf Wasser, Aluminium und Eisen sinken.

Hydraulik: Druck weitergeben

In einer eingeschlossenen Flüssigkeit ist der Druck überall gleich. Ein Kolben ist eine bewegliche Platte, die einen Zylinder dicht abschliesst.

Drückst du auf einen kleinen Kolben, wirkt derselbe Druck auf einen grossen Kolben. Dort gibt er eine grosse Kraft:

\frac{F _{1}}{A _{1}} = \frac{F _{2}}{A _{2}}

So heben Wagenheber in der Garage ein Auto und Bagger ihre Schaufel.

MerkeHundertmal grössere Fläche, hundertmal grössere Kraft. Dafür bewegt sich der grosse Kolben hundertmal weniger weit.

Druck und Auftrieb (auftriebskraft): Übersicht mit Druck: Kraft pro Fläche; Die Einheiten Pascal und bar; Schweredruck: je tiefer, desto grösser; Auftriebskraft und das Prinzip des Archimedes. — Druck und Auftrieb auf einen Blick: die wichtigsten Regeln.

Häufige Fehler

✕Druck und Kraft sind dasselbe. Wer schwerer ist, drückt immer stärker in den Schnee.
✓Druck ist Kraft pro Fläche. Mit Schneeschuhen ist die Kraft gleich, aber die Fläche viel grösser, also ist der Druck kleiner.
✕ $p = \frac{600 N}{200 cm ^{2}} = 3 Pa$
✓Zuerst in m² umrechnen: 200 cm²=0.02 m², also $p = \frac{600 N}{0.02 m ^{2}} = 30 ’ 000 Pa$ .
✕Schwere Dinge sinken, leichte schwimmen.
✓Es kommt auf die Dichte an. Ein Schiff aus Stahl wiegt tausende Tonnen und schwimmt trotzdem, weil sein hohler Rumpf sehr viel Wasser verdrängt.
✕Ein Würfel aus Eisen erfährt unter Wasser mehr Auftrieb als ein gleich grosser Würfel aus Aluminium, weil er schwerer ist.
✓Beide verdrängen gleich viel Wasser, also ist die Auftriebskraft gleich gross. Der Eisenwürfel sinkt nur, weil seine Gewichtskraft grösser ist.

Begriffe zum Nachschlagen

Druck: Kraft pro Fläche, p=FA. Je kleiner die Fläche, desto grösser der Druck bei gleicher Kraft.
Pascal: Einheit des Drucks: 1 Pa=1 N/m². Grössere Einheiten sind Hektopascal (hPa) und bar.
Schweredruck: Druck in einer Flüssigkeit durch ihr eigenes Gewicht, $p = ρ \cdot g \cdot h$ . Er wächst mit der Tiefe.
Auftriebskraft: Kraft, mit der eine Flüssigkeit oder ein Gas einen eingetauchten Körper nach oben drückt: $F_{A} = ρ_{F l} \cdot g \cdot V$ .
Prinzip des Archimedes: Die Auftriebskraft ist so gross wie die Gewichtskraft der Flüssigkeit, die der Körper verdrängt.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Kraft und die Einheit Newton Dichte und zusammengesetzte Grössen

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Schneeschuhe auf der Wanderung

Ein Mädchen wandert mit Schneeschuhen durch tiefen Schnee, ihr Vater daneben mit normalen Winterschuhen sinkt tief ein.

Lea wiegt 60 kg und wandert im Winter bei Engelberg. Ihre beiden Schuhsohlen haben zusammen 400 cm², ihre Schneeschuhe zusammen 4000 cm². Wie gross ist der Druck auf den Schnee mit Schuhen und mit Schneeschuhen? (g=9.81 N/kg)

Lösung Schritt für Schritt

Lea drückt mit ihrer Gewichtskraft auf den Schnee: $F = m \cdot g = 60 kg \cdot 9.81 \frac{N}{kg} \approx 589 N$
Flächen in Quadratmeter umrechnen:400 cm²=0.04 m² 4000 cm²=0.4 m²
Druck mit Schuhen: $p = \frac{F}{A} = \frac{589 N}{0.04 m ^{2}} \approx 14 ’ 700 Pa = 14.7 kPa$
Druck mit Schneeschuhen: $p = \frac{589 N}{0.4 m ^{2}} \approx 1 ’ 470 Pa \approx 1.5 kPa$

Mit Schuhen etwa 14'700 Pa, mit Schneeschuhen etwa 1'470 Pa. Die zehnmal grössere Fläche gibt einen zehnmal kleineren Druck, darum sinkt Lea mit Schneeschuhen kaum ein.

Beispiel 2Tauchen im Zürichsee

Ein Taucher mit Taucherbrille und Pressluftflasche schwebt im klaren, blaugrünen Wasser eines Sees über Steinen und Wasserpflanzen.

Ein Taucher ist im Zürichsee 15 m tief. Wie gross ist dort der Schweredruck des Wassers? Wie gross ist der gesamte Druck, wenn an der Oberfläche ein Luftdruck von 1.0 bar herrscht? ( $ρ_{Wasser} = 1000 kg/m^{3}$ , g=9.81 N/kg)

Lösung Schritt für Schritt

Schweredruck mit der Tiefe in Meter: $p = ρ \cdot g \cdot h = 1000 \frac{kg}{m ^{3}} \cdot 9.81 \frac{N}{kg} \cdot 15 m = 147 ’ 150 Pa$
In bar umrechnen, 1 bar sind 100'000 Pa:147'150 Pa≈1.47 bar
Der Luftdruck drückt zusätzlich auf die Wasseroberfläche: $p_{gesamt} \approx 1.0 bar + 1.47 bar \approx 2.5 bar$

Der Schweredruck ist etwa 1.47 bar, der gesamte Druck etwa 2.5 bar, rund zweieinhalbmal so viel wie an der Oberfläche.

Beispiel 3Auftriebskraft eines Steins

Ein Stein hat ein Volumen von 200 cm³. Am zeigt er in der Luft 5.4 N. Wie gross ist die Auftriebskraft, wenn er ganz in Wasser taucht, und was zeigt der Kraftmesser dann?

Kräfte am Stein: 5.4 N Gewichtskraft, 1.96 N Auftriebskraft, also zeigt der Kraftmesser im Wasser 3.44 N.

Lösung Schritt für Schritt

Volumen in Kubikmeter umrechnen:V=200 cm³=0.0002 m³
Prinzip des Archimedes: $F_{A} = ρ_{F l} \cdot g \cdot V = 1000 \frac{kg}{m ^{3}} \cdot 9.81 \frac{N}{kg} \cdot 0.0002 m^{3} \approx 1.96 N$
Die Auftriebskraft wirkt gegen die Gewichtskraft, der Kraftmesser zeigt die Differenz:5.4 N−1.96 N≈3.4 N

Die Auftriebskraft ist etwa 1.96 N. Im Wasser zeigt der Kraftmesser nur noch etwa 3.4 N.

Beispiel 4Wie tief taucht ein Eiswürfel ein?

Ein Eiswürfel hat 10 cm³ und die Dichte 0.92 g/cm³. Er schwimmt in Wasser (1.0 g/cm³). Wie viel seines Volumens liegt unter Wasser?

Lösung Schritt für Schritt

Masse des Eiswürfels: $m = ρ \cdot V = 0.92 \frac{g}{cm ^{3}} \cdot 10 cm^{3} = 9.2 g$
Er schwimmt, also ist die Auftriebskraft so gross wie seine Gewichtskraft. Er verdrängt darum genau 9.2 g Wasser.
Volumen dieses Wassers: $V_{unter Wasser} = \frac{9.2 g}{1.0 \frac{g}{cm ^{3}}} = 9.2 cm^{3}$
Als Anteil: $\frac{9.2 cm ^{3}}{10 cm ^{3}} = 0.92 = 92 %$

9.2 cm³, also 92 % des Eiswürfels liegen unter Wasser. Der Anteil unter Wasser ist das Verhältnis der Dichten $\frac{ρ _{Eis}}{ρ _{Wasser}}$ .

Jetzt du

Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

Einstieg5Üben5Knacknüsse5

1
Eine Kiste mit der Gewichtskraft 600 N steht auf ihrer grossen Seite mit 0.5 m². Dann stellst du sie auf die kleine Seite mit 0.2 m². Wie gross ist der Druck auf den Boden in beiden Fällen?
Lösung zeigen
Ergebnis: 1200 Pa auf der grossen Seite, 3000 Pa auf der kleinen
Druck der Kiste: 1200 Pa auf der grossen Seite, 3000 Pa auf der kleinen Seite.
1. Grosse Seite: $p = \frac{600 N}{0.5 m ^{2}} = 1200 Pa$ .
2. Kleine Seite: $p = \frac{600 N}{0.2 m ^{2}} = 3000 Pa$ .
3. Die Kraft bleibt gleich, nur die Fläche ändert sich.
2
Wie gross ist der Schweredruck in einem Schwimmbecken in 5 m Tiefe? ( $ρ_{Wasser} = 1000 kg/m^{3}$ , g=9.81 N/kg)
Lösung zeigen
Ergebnis: p=49'050 Pa≈49 kPa, etwa 0.5 bar
Schweredruck in Wasser: waagrecht die Tiefe in m, senkrecht der Druck in kPa. Bei 5 m Tiefe sind es etwa 49 kPa.
1. $p = ρ \cdot g \cdot h$ .
2. p=1000·9.81·5 Pa=49'050 Pa.
3. Das sind etwa 49 kPa oder knapp ein halbes bar.
3
Ein Metallstück zeigt am Kraftmesser in der Luft 3.0 N, ganz in Wasser getaucht nur noch 2.2 N. Wie gross ist die Auftriebskraft?
Lösung zeigen
Ergebnis: $F_{A} = 0.8 N$
Anzeige des Kraftmessers: 3.0 N in der Luft, 2.2 N im Wasser. Der Unterschied von 0.8 N ist die Auftriebskraft.
1. Im Wasser drückt die Auftriebskraft nach oben, darum zeigt der Kraftmesser weniger.
2. $F_{A} = 3.0 N - 2.2 N = 0.8 N$ .
4
Rechne um: a) 2.5 bar in Pascal, b) 1013 hPa in Pascal, c) 50 kPa in bar.
Lösung zeigen
Ergebnis: a) 250'000 Pa, b) 101'300 Pa, c) 0.5 bar
1. a) 1 bar=100'000 Pa, also 2.5·100'000 Pa=250'000 Pa.
2. b) 1 hPa=100 Pa, also 1013·100 Pa=101'300 Pa.
3. c) 50 kPa=50'000 Pa=0.5 bar.
5
Welche dieser Stoffe schwimmen auf Wasser (1.0 g/cm³), welche sinken? Kork (0.2 g/cm³), Eis (0.92 g/cm³), Aluminium (2.7 g/cm³), Eisen (7.9 g/cm³).
Lösung zeigen
Ergebnis: Kork und Eis schwimmen, Aluminium und Eisen sinken.
Dichte in g/cm³ im Vergleich mit Wasser: Kork 0.2 und Eis 0.92 liegen darunter, Aluminium 2.7 und Eisen 7.9 darüber.
1. Ist die Dichte kleiner als die von Wasser, schwimmt der Stoff.
2. Kork und Eis liegen unter 1.0 g/cm³, Aluminium und Eisen darüber.

6
Du drückst einen Reissnagel mit 20 N in eine Pinnwand. Seine Spitze hat eine Fläche von 0.1 mm²=0.0000001 m². Wie gross ist der Druck an der Spitze, in Pascal und in bar?
Lösung zeigen
Ergebnis: p=200'000'000 Pa=2000 bar
1. $p = \frac{F}{A} = \frac{20 N}{0.0000001 m ^{2}} = 200 ’ 000 ’ 000 Pa$ .
2. Durch 100'000 teilen: 2000 bar.
3. Die winzige Fläche macht den Druck riesig, darum dringt die Spitze in die Pinnwand.
7
In einer hydraulischen Presse drückst du mit 50 N auf einen kleinen Kolben mit 2 cm². Der grosse Kolben hat 100 cm². Wie gross ist der Druck in der Flüssigkeit, und welche Kraft wirkt auf den grossen Kolben?
Lösung zeigen
Ergebnis: p=250'000 Pa=2.5 bar, $F_{2} = 2500 N$
1. $A_{1} = 2 cm^{2} = 0.0002 m^{2}$ , $A_{2} = 100 cm^{2} = 0.01 m^{2}$ .
2. $p = \frac{50 N}{0.0002 m ^{2}} = 250 ’ 000 Pa$ .
3. $F_{2} = p \cdot A_{2} = 250 ’ 000 Pa \cdot 0.01 m^{2} = 2500 N$ , fünfzigmal mehr, weil die Fläche fünfzigmal grösser ist.
8
In welcher Tiefe ist der Schweredruck in Wasser 2 bar? ( $ρ_{Wasser} = 1000 kg/m^{3}$ , g=9.81 N/kg)
Lösung zeigen
Ergebnis: h≈20 m
1. 2 bar=200'000 Pa.
2. $p = ρ \cdot g \cdot h$ nach h auflösen: $h = \frac{p}{ρ \cdot g}$ .
3. $h = \frac{200 ’ 000}{1000 \cdot 9.81} m \approx 20.4 m$ , also etwa 20 m.
9
Ein Körper mit einem Volumen von 0.5 dm³ taucht ganz in Wasser. Wie gross ist die Auftriebskraft? ( $ρ_{Wasser} = 1000 kg/m^{3}$ , g=9.81 N/kg)
Lösung zeigen
Ergebnis: $F_{A} \approx 4.9 N$
1. V=0.5 dm³=0.0005 m³.
2. $F_{A} = ρ_{F l} \cdot g \cdot V = 1000 \cdot 9.81 \cdot 0.0005 N \approx 4.9 N$ .
10
Derselbe Körper (0.5 dm³) taucht nun ganz in Speiseöl mit $ρ = 920 kg/m^{3}$ . Ist die Auftriebskraft grösser oder kleiner als in Wasser? Rechne nach.
Lösung zeigen
Ergebnis: Kleiner: $F_{A} \approx 4.5 N$ statt 4.9 N
1. $F_{A} = 920 \cdot 9.81 \cdot 0.0005 N \approx 4.5 N$ .
2. Öl hat eine kleinere Dichte als Wasser, darum verdrängt der Körper eine leichtere Flüssigkeit und die Auftriebskraft ist kleiner.

11
Ein Stein zeigt am Kraftmesser in der Luft 6.0 N, ganz in Wasser 3.5 N. Berechne die Auftriebskraft, das Volumen und die Dichte des Steins. (g=9.81 N/kg)
Lösung zeigen
Ergebnis: $F_{A} = 2.5 N$ , V≈255 cm³, $ρ \approx 2400 kg/m^{3}$
1. $F_{A} = 6.0 N - 3.5 N = 2.5 N$ .
2. $V = \frac{F _{A}}{ρ _{Wasser} \cdot g} = \frac{2.5}{1000 \cdot 9.81} m^{3} \approx 0.000255 m^{3} = 255 cm^{3}$ .
3. $m = \frac{6.0 N}{9.81 N/kg} \approx 0.612 kg$ , also $ρ = \frac{m}{V} \approx \frac{0.612 kg}{0.000255 m ^{3}} \approx 2400 kg/m^{3}$ .
4. Kürzer: $ρ = ρ_{Wasser} \cdot \frac{F _{G}}{F _{A}} = 1000 \cdot \frac{6.0}{2.5} = 2400 kg/m^{3}$ .
12
Ein Eisberg ( $ρ = 920 kg/m^{3}$ ) schwimmt im Meer ( $ρ = 1030 kg/m^{3}$ ). Welcher Anteil seines Volumens liegt unter Wasser, welcher ragt heraus?
Lösung zeigen
Ergebnis: Etwa 89 % unter Wasser, etwa 11 % ragen heraus.
1. Er schwimmt, also ist die Auftriebskraft gleich seiner Gewichtskraft: $ρ_{Meer} \cdot g \cdot V_{unter} = ρ_{Eis} \cdot g \cdot V$ .
2. $\frac{V _{unter}}{V} = \frac{920}{1030} \approx 0.89$ .
3. Also rund 89 % unter Wasser und 11 % darüber.
13
Ein Stausee im Wallis ist direkt an der Staumauer 200 m tief. Unten in der Mauer ist eine Kontrolltür mit 0.8 m×1.5 m. Wie gross ist dort der Schweredruck in bar, und mit welcher Kraft drückt das Wasser auf die Tür? Spielt es eine Rolle, wie lang der See ist? ( $ρ_{Wasser} = 1000 kg/m^{3}$ , g=9.81 N/kg)
Lösung zeigen
Ergebnis: Etwa 19.6 bar und F≈2'354'400 N, so viel wie die Gewichtskraft von 240 Tonnen. Die Länge des Sees spielt keine Rolle.
1. p=1000·9.81·200 Pa=1'962'000 Pa≈19.6 bar.
2. Fläche der Tür: A=0.8 m·1.5 m=1.2 m². Aus p=FA folgt F=p·A=1'962'000 Pa·1.2 m²=2'354'400 N.
3. Zum Vergleich: $m = \frac{F}{g} = \frac{2 ’ 354 ’ 400 N}{9.81 N/kg} = 240 ’ 000 kg$ , also 240 Tonnen.
4. Der Schweredruck hängt nur von der Tiefe und der Dichte ab, nicht davon, wie viel Wasser dahinter liegt. Die Länge des Sees spielt also keine Rolle.
14
Ein Floss aus Holz hat eine Masse von 120 kg und ein Volumen von 0.3 m³. Wie viel Wasser verdrängt es, wenn es leer schwimmt? Wie viel Last darf darauf, bis es ganz untertaucht?
Lösung zeigen
Ergebnis: Leer verdrängt es 0.12 m³ Wasser. Es trägt höchstens 180 kg Last.
1. Schwimmend verdrängt es so viel Wasser, wie es selbst wiegt: 120 kg Wasser, also $V = \frac{120 kg}{1000 kg/m ^{3}} = 0.12 m^{3}$ .
2. Ganz eingetaucht verdrängt es 0.3 m³, das sind 300 kg Wasser.
3. Höchstlast: 300 kg−120 kg=180 kg.
15
Ein Heissluftballon hat ein Volumen von 2500 m³. Die Luft aussen hat $ρ = 1.2 kg/m^{3}$ , die heisse Luft innen $ρ = 0.95 kg/m^{3}$ . Wie gross ist die Auftriebskraft, und wie viel dürfen Hülle, Korb und Personen höchstens wiegen?
Lösung zeigen
Ergebnis: $F_{A} \approx 29 ’ 400 N$ ; höchstens 625 kg
1. $F_{A} = 1.2 \cdot 9.81 \cdot 2500 N \approx 29 ’ 400 N$ , das entspricht 3000 kg verdrängter Luft.
2. Die heisse Luft im Ballon hat 0.95·2500 kg=2375 kg.
3. Für den Rest bleiben 3000 kg−2375 kg=625 kg.

Verwechselst du Druck und Kraft oder weisst nicht, welches Volumen in die Auftriebsformel gehört, rechnet eine Lehrperson die Aufgaben mit dir Schritt für Schritt durch. Nachhilfe in Physik: Sek und Gymnasium

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Für Eltern und Lehrpersonen

Lehrplan 21

Typische Klasse: 2. Sek - 1. Jahr Gymnasium
Stufe: Zyklus 3, Gymnasium
Fach: Physik

In der 2. und 3. Sek im Fach Natur und Technik mit Kraftmesser und Wasserbecken, im 1. Jahr Gymnasium mit dem Schweredruck p = ρ · g · h und dem Prinzip des Archimedes als Formel.

NT.5.1.dKräfte wie Gewichtskraft und Auftriebskraft benennen, ihre Grösse bestimmen und gegeneinander abwägen: sinkt, schwebt oder schwimmt ein Körper?
NT.5.1.cGewichtskräfte mit einem Kraftmesser messen und zeigen, dass sie im gleichen Verhältnis wie die Masse wachsen.
NT.1.2.aEinfache technische Geräte wie einen Heissluftballon untersuchen und erklären, wie sie funktionieren.

Codes nach dem Lehrplan 21 der Deutschschweiz, Umschreibung in eigenen Worten. Wann genau das Thema drankommt, legt das Lehrmittel der Schule fest. Alle Themen nach Lehrplan 21

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Auftriebskraft?

Mit $F_{A} = ρ_{F l} \cdot g \cdot V$ : Dichte der Flüssigkeit mal 9.81 N/kg mal eingetauchtes Volumen in m³. Mit dem Kraftmesser geht es auch ohne Formel: Anzeige in der Luft minus Anzeige in der Flüssigkeit.

Was ist der Unterschied zwischen Druck und Kraft?

Die Kraft in Newton sagt, wie stark gedrückt wird. Der Druck in Pascal sagt, wie stark pro Quadratmeter: p=FA. Dieselbe Kraft gibt auf einer Nadelspitze einen riesigen, auf einem Schneeschuh einen kleinen Druck.

Warum schwimmt ein Schiff aus Stahl?

Stahl allein würde sinken. Der hohle Rumpf verdrängt aber so viel Wasser, dass dessen Gewichtskraft so gross ist wie die des ganzen Schiffs. Im Mittel ist das Schiff mit der Luft im Rumpf weniger dicht als Wasser.

In welcher Klasse kommen Druck und Auftrieb dran?

In der Sek meist in der 2. oder 3. Klasse im Fach Natur und Technik, oft mit Versuchen am Wasserbecken. Im Gymnasium rechnest du den Schweredruck und die Auftriebskraft mit Formeln und behandelst die Hydraulik.