Hydrostatik

Hydrostatik ist die Mechanik ruhender, inkompressibler Flüssigkeiten (und von Gasen, solange die Druckunterschiede klein bleiben). Der Überbegriff von Flüssigkeit und Gas ist Fluid.

Gesetz von Pascal
Der Druck in ruhenden Fluiden hat keine Richtung und ist überall gleich, solange man von Höhenunterschieden absehen kann.
Die vom Fluid erzeugten Druckkräfte wirken immer senkrecht auf die Behälterwände.
Anwendung: Hydraulische Presse
Presse
Weil im Öl überall derselbe Druck herrscht, ist die Kraft auf den grösseren Kolben viel grösser als auf den kleinen Kolben.

Druckarbeit
Eine Pumpe verrichtet die Arbeit W = p·∆V. Falls der Druck variiert, muss man den mittleren Druck, bei dem gepumpt wird, einsetzen.

Schweredruck
Sinkt man in einem Fluid der Dichte ρ um die Höhe h nach unten, so steigt der Druck um den Schweredruck p an:
p = ρgh
Der Absolutdruck am Grund eines Sees ist
pges = pLuft + ρgh

Hydrostatisches Paradoxon
Der Schweredruck hängt nur von der Tiefe ab, nicht von der Form oder dem Volumen des Gefässes.
Anwendung: In kommunizierenden, oben offenen Gefässen ist der Flüssigkeitsspiegel gleich hoch.

Auftrieb
Archimedisches Prinzip: Der Auftrieb eines Körpers ist gleich dem Gewicht des verdrängten Fluids.
FA = ρF g VK

Schwimmende Körper
Ein Körper sinkt, wenn seine Dichte grösser als jene des umgebenden Fluids ist, er schwebt, wenn sie gleich ist, und er schwimmt auf, wenn sie geringer ist.
Ein an der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Körper ist im Gleichgewicht, wenn die Auftriebskraft des untergetauchten Teils gleich dem Gewicht des ganzen Körpers ist (er könnte noch kippen).

Luftdruck
1 bar ist etwa der mittlere Luftdruck auf Meereshöhe. Der genaue Wert heisst Normdruck:
pn = 101'325 Pa
Eine Saugpumpe kann eine Flüssigkeit maximal so hoch heben, bis der Schweredruck der Flüssigkeitssäule gleich dem umgebenden Luftdruck ist.
Anwendung: Quecksilberbarometer
Der Normdruck entspricht etwa 760 mmHg (Millimeter Quecksilbersäule).


letzte Änderung: 31. Juli 2009 / Lie.

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