Schweredruck berechnen
Hier können Sie den Schweredruck berechnen lassen. Geben Sie hierzu folgende Basisdaten ein:
Dichte der Flüssigkeit oder des Gases sowie
die Höhe.
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Sie sind Hobbytaucher oder beschäftigen sich mit Physik und wollen den Schweredruck berechnen lassen? Dann ist der Hilfreiche-Tools-Schweredruck-Rechner genau das Richtige für Sie.
Den Schweredruck berechnen
Jeder von uns hat wohl schon davon gesprochen, unter Druck zu stehen, sei es in der Schule oder am Arbeitsplatz, oder wenn der Blutdruck zu hoch oder zu niedrig ist. Im Alltagsleben begegnet uns Druck auch ständig im streng physikalischen Sinn, sei es die Flüssigkeitssäule des Thermometers, die Wassersäule am Wasserkocher oder der Druck innerhalb eines Gefäßes wie einer Druckdose oder Spraydose. Oder wenn der Wasserdruck in der Leitung zum Heizkörper nicht mehr ausreicht, muss der Druck neu eingestellt werden. Für alle, die Autos lenken oder Rad fahren, ist natürlich die Kenntnis und reguläre Überprüfung des korrekten Reifendrucks wichtig. Grundsätzlich geht es in der Technik, Mechanik und Physik um die Wirkungen von Kräften, wenn der Begriff Druck verwendet wird.
Der Begriff Schweredruck wird hauptsächlich bei Flüssigkeiten verwendet und wird beispielsweise besonders wichtig beim Tiefseetauchen als Definition der Gewichtskraft in der Wassertiefe. Der Hilfreiche-Tools-Rechner bietet Ihnen die Möglichkeit, den Schweredruck zu berechnen.
So funktioniert der Schweredruck-Rechner
In der Physik wird jene Kraft als Druck bezeichnet, die ein Körper auf eine Fläche von einem Quadratmeter einwirkt. Druck kann in Flüssigkeiten und in Gasen auftreten, und feste Körper können ebenfalls auf andere Körper Druck ausüben. Zur Berechnung des Schweredrucks ist es auch wichtig, die Dichte der Flüssigkeit oder des Gases zu kennen (dazu finden Sie einige konkrete Beispiele weiter unten). Tragen Sie in den entsprechenden Feldern die Dichte der Flüssigkeit oder des Gases in kg/m3 (Kilogramm pro Kubikmeter) sowie die Höhe (beziehungsweise Tiefe, wenn es sich um einen Tauchvorgang handelt) in Metern ein. Klicken Sie anschließend auf „Berechnen”, und das Ergebnis wird Ihnen als Wert in Newton pro Quadratmeter im Textfeld angezeigt.
Ein Beispiel:
Eine Unterwasserkamera soll mithilfe eines Tauchroboters in einen 1.000 Meter tiefen Graben bis zum Meeresgrund gebracht werden. Wenn Sie die Dichte von Meerwasser mit 1020 kg/m³ eintragen und 1000 m, dann lautet das Ergebnis: Der Schweredruck beträgt 10.006.200,00 N/m².
Anders ausgedrückt, das Kameragehäuse sollte 10 MPa (Megapascal) aushalten können. Beispiele zur Umrechnung der Einheiten finden Sie weiter unten.
Wissenswertes zum Thema Druck / Schweredruck
- Der physikalische Begriff Druck beschreibt die Wirkung einer Kraft auf eine bestimmte Fläche
- Der Druck fester Körper auf andere feste Körper wird als Auflagedruck bezeichnet
- Der Begriff des Schweredrucks wird meist in Verbindung mit Flüssigkeiten, seltener im Zusammenhang mit Gasen verwendet
- Der auf eine Fläche wirkende Druck ist umso größer, je größer die auf die Fläche wirkende Kraft ist, beziehungsweise je kleiner die Fläche ist
- Der Druck sowohl in einer Flüssigkeit als auch in einem Gas, das sich in einem abgeschlossenen Gefäß befindet, ist überall annähernd gleich groß, breitet sich also gleichförmig in alle Richtungen au
Wie Druck gemessen wird
Die Maßeinheit zur Messung von Drucks nennt sich Pascal, benannt nach dem französischen Mathematiker und Physiker Blaise Pascal (1623-1662).
1 Pascal (Pa) ist die Abkürzung für die Einheit 1 Newton pro Quadratmeter. Vielfache dieser Einheit sind Hektopascal (hPa oder 100 Pa), Kilopascal (kPa oder 1.000 Pa) und Megapascal (MPa oder 1.000.000 Pa).
Jedoch sind kleinere Flächen oft in Quadratzentimetern angegeben, daher wird das Ergebnis bei Berechnungen oft in Newton pro Quadratzentimeter (N/cm2) angegeben. Als Umrechnung gilt: 1 N/cm2 sind 10 kPa.
Weitere ältere, teils gesetzlich nicht mehr zugelassene oder nur in speziellen Bereichen verwendete Einheiten für die Druckmessung sind beispielsweise Bar (bar), Atmosphäre (at) oder Torr. Ein Torr entspricht dem Druck von einem Millimeter Quecksilbersäule.
Für diese Einheiten gilt die Umrechung in Pascal:
1 bar sind 100.000 Pa
1 at sind 98.100 Pa
1 Torr sind 133,32 Pa
Einige Beispiele für Dichte und Druck
- Die Dichte von Luft beträgt 1,293 kg/m3
- Die Dichte von Wasser beträgt 998 kg/m3, von Meerwasser 1.020 kg/m³
- Der normale Luftdruck an der Erdoberfläche beträgt 101,3 kPa (oder 1031 mbar oder 760 Torr)
- Ein Reifen eines Pkws sollte einen Druckwert zwischen 180 kPa und 240 kPa haben
- Der Druck in einer Wasserleitung beträgt zwischen 400 kPa und 600 kPa
Was ist Schweredruck?
Beim Schweredruck werden Körper, welche auf eine Fläche drücken, anders beschrieben, nämlich als räumlich begrenztes Gebilde mit festen (starren) Außenkonturen. Der Schweredruck ist daher immer eine senkrecht nach unten gerichtete Größe. Denn Körper im Sinne des Schweredrucks sind übereinander liegende Schichten von Flüssigkeiten oder Gasen, welche durch die umgebenden Behälterwände und nach oben durch die Oberfläche des betreffenden Mediums begrenzt werden.
Aber auch in nicht geschlossenen Räumen entsteht sogenannter Schweredruck durch das Eigengewicht der (flüssigen oder gasförmigen) Materie. Dabei wirken die Gewichte der oberen Schichten auf die unteren Schichten und bei zunehmender Tiefe summieren sich immer höhere Kräfte, sodass der Druck zunimmt. Das merkt man im Alltag wohl am ehesten bei Luft: Diese hat zwar nur ein geringes Eigengewicht, doch jeder hat schon am eigenen Leib verspürt, dass die Luft immer „dünner” wird, je höher man steigt, verglichen mit den Luftschichten auf der Erdoberfläche, auf welchen die oberen Luftschichten lasten.
Bekannt ist auch, dass in den Ozeanen der Druck immer größer wird, je tiefer man taucht. Der Grund dafür ist, dass die Gewichte der Wassermassen auf die darunter liegenden Schichten lasten und für Schweredruck sorgen.
Eine weitere Möglichkeit, den Schweredruck zu beschreiben, bietet das sogenannte Teilchenmodell. Dieses besagt, dass Druck in einer Flüssigkeit durch die Kraftwirkung der Teilchen aufeinander und auf die Gefäßwände zustande kommt. Bei Gasen treffen die frei beweglichen Gasteilchen nicht nur aufeinander, sondern auch auf die Gefäßwände. Dadurch üben diese Teilchen Kräfte auf Flächen aus, was als Druck bemerkbar wird.
Wo spielt der Schweredruck eine Rolle?
Wie bereits angemerkt, sollte die Berechnung des Schweredrucks auf alle Fälle vor jedem Tauchgang eines Hobbytauchers erfolgen. Denn es gibt einen direkten Zusammenhang zwischen Eintauchtiefe und des an dieser Stelle herrschenden Schweredrucks. Das bedeutet, bei doppelter Tauchtiefe verdoppelt sich auch der auf den getauchten Körper wirkende Druck.
Diese Erkenntnis spielt eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung technischer Unterwassergeräte beziehungsweise bei der Festlegung der maximal zulässigen Tauchtiefe für Taucher. Der Schweredruck ist auch eine der Hauptursachen, warum Menschen ohne Hilfsmittel nur bis in eine gewisse maximale Tiefe tauchen können, ohne gesundheitliche Schäden davon zu tragen.
Quellen: Wikipedia, cnc-lehrgang.de, lernhelfer.de
Wichtig: Den Schweredruck-Rechner sowie alle in diesem Artikel enthaltenen Informationen haben wir zwar gründlich recherchiert, aber wir erheben keinerlei Anspruch auf Richtigkeit und Vollständigkeit. Wir beantworten gerne Fragen zum Schweredruck-Rechner, übernehmen jedoch keinerlei Haftung, Verantwortung und Gewährleistung für die Ergebnisse.
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter Schweredruck?
Wie berechnet man den Schweredruck?
Wo spielt der Schweredruck eine Rolle?
Praxisbeispiel zur Berechnung des Schweredrucks
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter Schweredruck?
Der Begriff des Schweredrucks wird meist in Verbindung mit Flüssigkeiten, seltener mit Gasen verwendet. Die Gesetzmäßigkeiten sind aber sowohl für flüssige als auch für gasförmige Medien gültig. Druck ganz allgemein entsteht immer dann, wenn ein Körper auf eine Fläche drückt. Für den Begriff des Schweredrucks gilt es den „Körper“, der oft als Gebilde mit festen (starren) Außenkonturen verstanden wird, etwas anders zu beschreiben.
Körper im Sinne des Schweredrucks sind übereinander liegende Schichten von Flüssigkeiten oder Gasen. Sie werden räumlich abgegrenzt durch die sie umgebenden Behälterwände, in denen sich das Medium (also die Flüssigkeit oder das Gas) befindet und nach oben durch dessen Oberfläche.
Etwas bildlicher ausgedrückt, stellt man sich am besten ein rechteckiges Gefäß vor, dass zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist. Der Körper im Sinne des Schweredrucks wird also durch die Wandungen des Behälters begrenzt, nach oben durch die Wasseroberfläche und nach unten letztlich durch die Bezugsebene, die der leichteren Verständlichkeit mit dem Boden des Behälters gleichgesetzt wird.
Anmerkung
Die Wassermenge kann auch in eine Reihe von Teilkörpern zerlegt werden, die jeweils immer durch die über der jeweiligen Bezugsebene liegenden Wassermenge beschrieben sind. In der Praxis wären das Schweredrücke in verschiedenen Tauchtiefen eines Gewässers.
Wie berechnet man den Schweredruck?
Der Schweredruck, dessen Formelzeichen das „p“ ist, wird in Pascal (Pa) angegeben. Allgemein gilt für den Druck:
p = F / A
wobei F die auf eine Fläche A wirkende Kraft ist.
Da der Schweredruck immer eine senkrecht nach unten gerichtete Größe ist, wird die Kraft F im ersten Schritt einfach durch das Produkt aus Masse des Mediums (der Wassersäule) und der Fallbeschleunigung (g) ersetzt:
p = m * g / A
g = 9,81 m / s²
Im zweiten Schritt lässt sich die Masse durch die Dichte des Mediums und dessen Volumen ersetzen. Nach Auflösung der Formel wird der Schweredruck (bei gleichbleibender Fallbeschleunigung) dann nur noch von der Dichte des Mediums und Höhe der (Flüssigkeits-) Säule abhängig:
p = p* h * g (in Pa = kg / (m * s²)
Wo spielt der Schweredruck eine Rolle?
Aus der Formel ist ein linearer Zusammenhang aus der Eintauchtiefe und des an dieser Stelle herrschenden Schweredrucks erkennbar. Mit doppelter Tauchtiefe verdoppelt sich auch der auf den getauchten Körper wirkender Druck.
Diese Erkenntnis spielt eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung technischer Unterwassergeräte beziehungsweise bei der Festlegung der maximal zulässigen Tauchtiefe. Der Schweredruck ist auch eine der Hauptursachen, warum Menschen ohne Hilfsmittel nur bis in eine gewisse Tiefe tauchen können, ohne gesundheitliche Schäden zu erleiden.
Praxisbeispiel zur Berechnung des Schweredrucks
Eine Unterwasserkamera soll mit Hilfe eines Tauchroboters in einen 1000 Meter tiefen Graben bis zum Meeresgrund gebracht werden. Welcher Druckbelastung muss das Gehäuse der Kamera gewachsen sein?
p = * h * g
= 1020 kg / m³ * 1000 m * 9,81 m /s²
= 10.006.200 kg / (m * s²)
(Meerwasser hat eine spezifische Dichte von ca. 1020 kg / m³)
Das Kameragehäuse muss also ca. 10 Mpa aushalten können!