Physik Strömungslehre – Hydrostatik
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15 KartenWas untersucht die Hydrostatik?
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Die Hydrostatik befasst sich mit Kräften und Druckverteilungen in ruhenden, inkompressiblen Fluiden unter Einfluss der Schwerkraft.
Wie lautet die Formel für den hydrostatischen Druck?
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p = p₀ + ρ·g·h, wobei p₀ der Druck an der Oberfläche, ρ die Dichte, g die Erdbeschleunigung und h die Tiefe ist.
Wovon hängt der hydrostatische Druck in einer Flüssigkeit ab?
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Er hängt nur von der Tiefe, der Dichte des Fluids und der Erdbeschleunigung ab – nicht von der Behälterform oder dem Volumen.
Was besagt das Pascal-Gesetz?
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Ein von außen auf ein eingeschlossenes Fluid ausgeübter Druck pflanzt sich unvermindert in alle Richtungen fort – Grundlage hydraulischer Systeme.
Wie berechnet man die Auftriebskraft nach Archimedes?
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F_A = ρ_Fluid · g · V_verdrängt – sie entspricht dem Gewicht des verdrängten Fluids und wirkt im Schwerpunkt des Verdrängungsvolumens.
Wann schwimmt ein Körper, wann sinkt er?
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Schwimmt der Körper, ist seine mittlere Dichte kleiner als die Fluiddichte; sinkt er, ist sie größer. Bei Gleichheit schwebt er.
Was sind kommunizierende Röhren?
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Mehrere offene, verbundene Behälter mit derselben Flüssigkeit – die Flüssigkeitsspiegels stehen auf gleicher Höhe, unabhängig von Form und Querschnitt.
Wie funktioniert ein offenes U-Röhren-Manometer?
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Der Druckunterschied Δp = ρ·g·Δh wird über die Höhendifferenz Δh der Flüssigkeitssäulen in den beiden Schenkeln gemessen.
Was besagt das hydrostatische Paradoxon?
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Der Bodendruck in Behältern gleicher Grundfläche und Füllhöhe ist identisch, obwohl das Gesamtgewicht der Flüssigkeit verschieden sein kann.
Wie verläuft der Druck an einer senkrechten Tauchwand?
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Der Druck steigt linear von null an der Oberfläche auf p_max = ρ·g·h am Grund – die Verteilung ist dreiecksförmig.
Wo greift die resultierende hydrostatische Kraft an einer ebenen Tauchwand an?
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Im Druckpunkt (Schwerpunkt der Druckverteilung), der bei rechteckiger Wand bei 2/3 der Tiefe vom Spiegel liegt – nicht im geometrischen Mittelpunkt.
Wie berechnet man die Resultierende auf eine geneigte Tauchfläche?
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F_R = p_C · A, wobei p_C der Druck im Flächenschwerpunkt und A die Fläche ist. Richtung senkrecht zur Fläche.
Was ist der Unterschied zwischen absolutem und relativem Druck?
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Absoluter Druck p_abs = p_rel + p_amb (Umgebungsdruck). Relativer Druck (Überdruck) bezieht sich auf den atmosphärischen Druck als Nullpunkt.
Wann darf ein Fluid als inkompressibel behandelt werden?
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Bei Flüssigkeiten (Wasser, Öl) ist die Dichteänderung unter Druck vernachlässigbar – sie gelten als inkompressibel, im Gegensatz zu Gasen.
Wie wirkt sich die Erdbeschleunigung auf hydrostatische Größen aus?
Rückseite
Sowohl hydrostatischer Druck (p = ρ·g·h) als auch Auftriebskraft (F_A = ρ·g·V) sind direkt proportional zu g – auf dem Mond sind beide um Faktor ~6 kleiner.