Arbeitsblatt: Übungen zum Thema Druck

Aufgaben zur Vorbereitung auf die Lernkontrolle Physik 1) Auf der Abbildung rechts siehst Du einen Schnellkochtopf. In ihm wird Wasserdampf (gasförmiges Wasser) stark erhitzt, um damit Speisen zu garen. Der Topf wird dabei mit einem Gummiring am Deckel dicht verschlossen. a) Erkläre, warum solch ein Topf auch „Drucktopf genannt wird. Erkläre dabei auch, was der Begriff „Druck bedeutet. b) Für Schnellkochtöpfe gelten spezielle Sicherheitsbestimmungen. Erkläre, was gefährlich an einem Schnellkochtopf sein könnte (zu der Erklärung gehört eine Begründung). c) Schnellkochtöpfe haben ein Sicherheitsventil, das im Notfall ein „Loch im Topfdeckel erzeugt. Erkläre, was passiert, wenn das Sicherheitsventil im Betrieb öffnet und warum so ein Unfall vermieden werden kann. 2) Wir haben im Unterricht die unterschiedlichsten Geräte zum Messen des Drucks in einer Flüssigkeit oder in einem Gas verwendet. Wähle eines aus und erkläre, wie es funktioniert. Eine Skizze kann helfen. 3) Wir haben im Unterricht verschiedene Möglichkeiten gefunden, den Druck in einem Gas zu erhöhen. Wähle eine und gib eine Situation aus Deinem Alltag an, in der Du auf diese Weise den Druck in einem Gas erhöhst. 4) Auf hohen Bergen ist der Luftdruck sehr viel kleiner als in Tälern. Wenn man eine Getränkepackung (Tetrapack, Sunkist, .) im Tal kauft und mit auf einen hohen Berg nimmt, dann sieht sie aus, als würde sie gleich platzen. Erkläre, warum das geschieht. Verwende dabei die Fachbegriffe „Unterdruck oder „Überdruck. 5) Eine leere Flasche aus Plastik wird verschlossen, an einen großen Stein gebunden und im Meer versenkt. Taucher beobachten, dass die Flasche in wenigen Metern tiefe völlig zerquetscht wird. Warum bleibt die Flasche heil, wenn man zuvor den Deckel abschraubt? 6) Wir haben im Unterricht eine interessante Methode gefunden, ein gekochtes Ei in eine Milchflasche aus Glas zu befördern. Fertige eine kurze Versuchsbeschreibung an. Den größten Umfang sollte die Deutung des Versuches einnehmen. 7) Jonas hat sich einen 50 cm langen Strohhalm gebastelt. Er stellt fest, dass es sehr anstrengend ist, durch diesen Strohhalm zu trinken, wenn dieser senkrecht im Glas steht. Er sagt zu Peter: „Egal wie lang ich meinen Strohhalm mache, man kann damit immer ein Glas leertrinken. Man muss nur immer stärker saugen. Erkläre Jonas, warum ein Strohhalm ab einer bestimmten Länge nicht mehr funktioniert, egal wie stark man „saugt. 8) Wir haben im Unterricht die Abhängigkeit des Drucks in Flüssigkeiten von der Tiefe gemessen. a) Ergänze die fehlenden Messwerte in der Tabelle sinnvoll. b) Fertige ein Diagramm an, in dem Du die Messwerte einträgst. Vergiss nicht, die Achsen zu beschriften! c) Wie hängen die Größen „Tiefe und „Druck voneinander ab? Begründe, indem Du den Graphen einer Funktion in das Diagramm einzeichnest, der möglichst nahe an allen eingezeichneten Messpunkten liegt. Tiefe cm Druck Pa 5 10 1000 15 20 9) Erkläre in wenigen Sätzen, warum ein Körper eine Auftriebskraft erfährt, wenn man ihn in Wasser taucht. Argumentiere mit dem Druck, der im Wasser herrscht. 10) Ein Würfel mit der Kantenlänge 5 cm wird mit der Bodenfläche parallel zum Erdboden ganz unter Wasser getaucht. a) Skizziere die Situation. b) Vergleiche die Kräfte F1 bis F6 miteinander, die das Wasser auf die sechs verschiedenen Flächen des Würfels ausübt. c) Wovon hängt es ab, ob der Würfel zur Wasseroberfläche aufsteigt, oder zum Grund absinkt? Beziehe die Kräfte F1 bis F6 in Deine Argumentation mit ein. 11) Hans wirft bei einer Bootsfahrt ein mit Milch gefülltes, verschlossenes Tetrapack ins Meer. Die Milchtüte sinkt bis auf den 15 Meter tiefen Meeresboden. a) Berechne den Druck, dem das Tetrapack in dieser Tiefe ausgesetzt ist (Dichte von Meerwasser 1,02 kg/dm3). Gib das Ergebnis in Pascal, Hektopascal und bar an. b) Mit welcher Kraft drückt das Wasser gegen eine Seitenfläche des Tetrapacks (Größe der Fläche abschätzen!) c) Finde einen Körper, der eine Gewichtskraft hat, die so groß ist, wie die unter b) berechnete Kraft. 12) Ein Wasserball mit dem Volumen 20 wird ganz unter Wasser getaucht. Mit welcher Kraft muss der Ball unter Wasser gehalten werden, wenn man a) die Gewichtskraft des Balls vernachlässig? b) die Gewichtskraft des Balls (FG 1 N) mit einbezieht? 13) Lena ist im Schwimmbad und stellt fest, dass sie „leichter wird, wenn sie sich im Wasser befindet. Zumindest kann ihr Freund Lukas sie im Wasser sehr viel leichter hochheben, als an Land. Lena ist ungefähr 1,70 groß und hat eine Masse von 55 kg. a) Welche Kraft muss Lukas an Land aufbringen, um Lena hochzuheben? b) Welche Kraft muss er aufbringen, um Lena im Wasser hochzuheben? Versuche die Größen, die Du für die Berechnung benötigst, abzuschätzen. 14) Ein Körper mit dem Volumen 1 dm3 erfährt in einer unbekannten Flüssigkeit eine Auftriebskraft von FA 15 N. a) Wie groß ist die Dichte der Flüssigkeit? b) Kann es sich bei der Flüssigkeit um Leitungswasser handeln?