Arbeitsblatt: Druck unter Wasser

Formel für die Berechnung eines Druckes: (Mit den Beschreibungen der einzelnen Formelzeichen) Fragen zum Druck 1. Der Körper unter Druck Unser Körper ist stets dem Druck der Luftmasse über uns ausgesetzt. Wie hält der Körper den Druck der Luft aus? 2. Grosser Druck, kleiner Druck Wieso sinkt eine Person mit Wanderschuhen leichter in den tiefen Schnee ein, als mit Schneeschuhen an den Füssen? Das Tauchen 3. Was haben Taucher für eine Ausrüstung? Was kennst du? D. Janutin Physik 1 Trage die fehlenden Gerätschaften am entsprechenden Ort ein. D. Janutin Physik 2 4. Tauchtiefe a) Was passiert mit der Luft in einem Ballon unter Wasser mit zunehmender Tiefe? b) Könnte ein Taucher unendlich weit abtauchen? Was würde passieren? 5. Ohrendruck a) Wie kann ein Taucher 25m in die Tiefe absteigen, wenn im Hallenbad im Dreimeterbecken schon die Ohren höllisch schmerzen? b) Wandern in den Bergen. Vielleicht hast du auch schon mal erlebt, dass du beim Wandern in den Bergen, beim Abstieg einen Druck auf den Ohren gespürt hast. Wieso ist das so? D. Janutin Physik 3 6. Luft unter Wasser Wie ist es möglich, dass ein Mensch unter Wasser lange atmen kann? Wie funktioniert das mit dem Luftvorrat? 7. Abstieg und Aufstieg Hast du dir mal überlegt, wie ein Taucher abtauchen kann und am Ende des Tauchganges wieder an die Oberfläche gelangt? 8. Schweben unter Wasser 9. Berechnungen Druck unter Wasser. Mit Hilfe der Tabelle aus 4a) kannst du berechnen, wie die Druckverhältnisse und das Luftvolumen an den entsprechenden Tiefen sind. Tiefe Wasseroberfläche 40m 60m 100m 130m Druck Luftvolumen Dichte 1/25 1/30 31 bar 44 bar D. Janutin Physik 4 Lösung Formel für die Berechnung eines Druckes: (Mit den Beschreibungen der einzelnen Formelzeichen) pF/A Druck in N/ cm Kraft in A Fläche in cm Fragen zum Druck 1. Der Körper unter Druck Unser Körper ist stets dem Druck der Luftmasse über uns ausgesetzt. Wie hält der Körper den Druck der Luft aus? Der Körper ist so eingerichtet, dass er ( jede Zelle) einen Gegendruck ausübt. Die Kräfte der „drückenden Luft und der Zelle heben sich somit auf. Deshalb spüren wir den Druck nicht. 2. Grosser Druck, kleiner Druck Wieso sinkt eine Person mit Wanderschuhen leichter in den tiefen Schnee ein, als mit Schneeschuhen an den Füssen? Die gleiche Gewichtskraft verteilt sich mit den Schneeschuhen auf eine grössere Fläche. Der Druck pro Fläche wird kleiner. Das Tauchen 3. Ausrüstung Was haben Taucher für eine Ausrüstung? Was kennst du? Maske Flossen Pressluftflasche (Ausgangsdruck 200bar) Gewichtgurt (Bleigurt) Nassanzug Tiefenmessgerät (Finimeter) Druckanzeige Tarierjacket mit Inflator D. Janutin Physik 5 D. Janutin Physik 6 4. Tauchtiefe a) Was passiert Luft in einem Ballon unter Wasser mit zunehmender Tiefe? Die Luft in einem flexiblen Behälter wird mit zunehmender Tiefe immer mehr zusammengepresst. Die Luft wird also dichter. An der Wasseroberfläche wirkt ein Druck von 1bar auf den Ballon. In 10 Meter Tiefe wirkt 1bar mehr auf den Ballon, also 2bar. Tabelle: b) Könnte ein Taucher unendlich weit abtauchen? Was würde passieren? Nein, ein Taucher kann nicht endlos weit abtauchen. Einerseits würde ihn der Druck irgendwann „erdrücken und andererseits ist die Atemluft in der Flasche irgendwann aufgebraucht. 5. Ohrendruck a) Wie kann ein Taucher 25m in die Tiefe absteigen, wenn im Hallenbad im Dreimeterbecken schon die Ohren höllisch schmerzen? Beim Tauchen ist es wichtig während dem Abstieg immer wieder einen Druckausgleich zu machen (Nase zuhalten und Luft in die Ohren drücken). So ist jeweils der Druck in den Ohren gleich wie der Umgebungsdruck. b) Wandern in den Bergen. Vielleicht hast du auch schon mal erlebt, dass du beim Wandern in den Bergen, beim Abstieg einen Druck auf den Ohren gespürt hast. Wieso ist das so? Auch hier wird der Druck beim Abstieg grösser. Somit erhält das Trommelfell Druck von der dichteren Umgebungsluft. D. Janutin Physik 7 6. Luft unter Wasser Wie ist es möglich, dass ein Mensch unter Wasser lange atmen kann? Wie funktioniert das mit dem Luftvorrat? --- Bild --- Die Möglichkeit unter Wasser zu atmen bietet die Pressluftflasche, gefüllt mit normaler Atemluft. Die Flasche steht unter einem Druck von 200 bar, so kann viel Luft mitgenommen werden. 7. Abstieg und Aufstieg Hast du dir mal überlegt, wie ein Taucher abtauchen kann und am Ende des Tauchganges wieder an die Oberfläche gelangt? Zum Abtauchen hilft der Bleigurt. Aus dem Tarierjacket wird Luft abgelassen. Er sinkt. negativer Auftrieb Zum Auftauchen hilft das Tarierjacket, indem aus der Pressluftflasche Luft in das Jacket gelassen wird. Er steigt. positiver Auftrieb 8. Schweben unter Wasser Auf der gewünschten Höhe schwebt dann der Taucher. Er steigt und sinkt nicht. Man sagt, er hat neutralen Auftrieb 9. Berechnungen Druck unter Wasser. Mit Hilfe der Tabelle aus 4a) kannst du berechnen, wie die Druckverhältnisse und das Luftvolumen an den entsprechenden Tiefen sind. Tiefe Wasseroberfläche 40m 60m 100m 130m 240m 290m 300m 430m D. Janutin Druck 1 bar 5 bar 7 bar 11 bar 14 bar 25 bar 30 bar 31 bar 44 bar Luftvolumen 1 1/5 1/7 1/11 1/14 1/25 1/30 1/31 1/41 Physik Dichte x1 x5 x7 x11 x14 x25 x30 x31 x41 8