In der Simulation in Abb. 1 wird der Schweredruck (auch als hydrostatischer Druck bezeichnet) in einer Flüssigkeit mit Hilfe einer Druckdose gemessen. Diese hat auf der Oberseite eine Membran, die sich je nach Druck mehr oder weniger verformt. Dadurch erhöht sich der Druck der Luft in dem anschließenden Rohr (rosa), so dass die Flüssigkeit im linken Schenkel des U-Rohrs sinkt und im rechten Schenkel ansteigt.
Die Verschiebung des Flüssigkeitsspiegels ist ein Maß für den Schweredruck. Man kann das leicht nachbauen.
Bemerkung 1: In dem U-Rohr ist die gleiche Flüssigkeit wie in dem Gefäß.
Bemerkung 2: Es wird nur der Schweredruck der Flüssigkeit registriert wird, nicht der Schweredruck der Luft.
Mit gedrückter Maustaste lässt sich die Druckdose bewegen. Man hat mehrere Flüssigkeiten zur Auswahl. In den beiden Textfeldern kann man die Dichte der Flüssigkeit und die Tiefe direkt eingeben. Darunter wird der Schweredruck (in \(\rm{hPa}\)) angegeben.
Wir danken Herrn Walter Fendt für die Erlaubnis, diese HTML5/Javascript-Animation auf LEIFIphysik zu nutzen.
Zum vollen Verständnis solltest du folgende Aufgaben mit Hilfe der Simulation lösen.
Aufgabe
Führe die Computersimulation für Wasser und Quecksilber durch und notiere jeweils die "gemessenen" Werte in einer Tabelle (vgl. Muster). Die gewünschten Höhen können auf der linken Seite der Simulation für die Tiefe eingestellt werden.
Wasser (Dichte: \(1{,}0\,\frac{{\rm{g}}}{{{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}}}\))
| \(h\;\rm{in\;cm}\) | \(1{,}0\) | \(2{,}0\) | \(3{,}0\) | \(4{,}0\) | \(5{,}0\) |
| \(p\;\rm{in\;hPa}\) | \(0{,}98\) | ||||
| \(\frac{p}{{\rho \cdot h}}\;{\rm{in}}\;\frac{{{\rm{hPa}} \cdot {\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{g}}}\) | \(0{,}98\) |
Quecksilber (Dichte: \(13{,}55\,\frac{{\rm{g}}}{{{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}}}\))
| \(h\;\rm{in\;cm}\) | \(1{,}0\) | \(2{,}0\) | \(3{,}0\) | \(4{,}0\) | \(5{,}0\) |
| \(p\;\rm{in\;hPa}\) | \(13\) | ||||
| \(\frac{p}{{\rho \cdot h}}\;{\rm{in}}\;\frac{{{\rm{hPa}} \cdot {\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{g}}}\) | \(0{,}96\) |
Versuche den jeweils konstanten Wert von \(\frac{p}{{\rho \cdot h}}\) zu interpretieren.
Erläutere, inwiefern man aus dem Versuchsergebnis auf die oben angegebene Formel für den Schweredruck schließen kann.