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Druck

Vom Ruderblatt zum Neutronenstern

Es ist nicht so offensichtlich, aber bei vielen olympischen Sportarten spielt der Druck eine entscheidende Rolle. Beim Abstoßen der Weitspringer sorgt er für die nötige Energie, die die Sportler über mehre Meter hinweg durch die Luft katapultiert. Bei Ruderern und Kanuten bestimmt der Druck auf die Ruderblätter und Paddel, wie effektiv sie ihr Boot im Wasser vorwärtsbringen und beim Tennis, wie hart und schnell der Ball über das Netz saust.

Auf die Konzentration größtmöglicher Kraft pro Fläche kommt es bei vielen Sportarten an © NASA/ Chandra X-ray Center

Kraft pro Fläche

Physikalisch ergibt sich der Druck aus der Kraft, die auf eine bestimmte Fläche wirkt. Wirkt bespielweise eine Kraft von einem Newton auf einen Quadratmeter ein, dann entspricht dies einem Druck von einem Pascal (Pa). Welche Rolle die Fläche dabei spielt, zeigt beispielsweise der olympische Segelwettbewerb: Bei gleicher Segelfläche sind die Boote umso schneller, je mehr Kraft der Wind auf ihr Segel ausübt. Umgekehrt wäre bei gleichem Wind das Boot schneller, das die größere Segelfläche besitzt – weshalb die Segelfläche je nach Bootsklasse streng reglementiert ist.

Beim Rudern entspricht der Druck, den ein olympischer Ruderer mit seinem Ruderblatt auf das Wasser ausübt, etwa 800 Pascal. Er nutzt dabei die Muskelkraft nicht nur seiner Arme, sondern auch seines seines Rumpfes und seiner Beine, um die Ruder möglichst schnell und kraftvoll durch das Wasser zu ziehen. Je stärker und synchroner diese Bewegung bei einem Boot mit mehreren Ruderern erfolgt, desto schneller kommt das Boot vorwärts.

Luftdruck und Neutronenstern

In der Natur ist ein Druck so allgegenwärtig, dass wir ihn im Alltag kaum wahrnehmen: der Luftdruck. Obwohl wir ihn kaum spüren, ist er mit rund 101.300 Pascal beziehungsweise 1.013 Hektopascal gewaltig: Auf jedem Quadratmeter der Erdoberfläche lasten umgerechnet immerhin rund 10.000 Kilogramm – das entspricht etwa dem Druck, den eine zehn Meter hohe Wassersäule ausüben würde.

Der Druck im Erdkernn ist so gewalitg, dass er sich bisher nicht komplett im Labor erzeugen lässt. © gemeinfrei

Noch extremer geht es allerdings zu, wenn wir uns ins Erdinnere begeben. Schon im Erdmantel erhöht sich der Druck allmählich von einem Gigapascal auf bis zu rund 120 Gigapascal – das entspricht ungefähr dem 1,2 Millionenfachen des normalen Luftdrucks. Im inneren Erdkern, in mehr als 5.150 Kilometern Tiefe, steigt der Druck noch einmal auf rund 330 Gigapascal an. Er ist dort so hoch, dass das Eisen des Kerns trotz der enormen Temperatur von mehr als 6.00 Kelvin nicht mehr schmilzt.

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Aber es geht noch heftiger: Die Olympiasieger im kosmischen Druckwettbewerb sind die extrem dichten Überreste von Sternexplosionen. In solchen Neutronensternen kann der Druck zehn Quintilliarden betragen – das entspricht einer Zehn mit 33 Nullen.

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Nadja Podbregar, NASA/ Chandra X-ray Center
Stand: 05.08.2016

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Olympische Maßstäbe
Sportleistungen mit den Augen der Physik gesehen

Geschwindigkeit
Wer sind die Schnellsten?

Zeit
Wenn es um Hundertstel-Sekunden geht

Entfernung
Höher, weiter, ferner

Masse
Warum die olympische Hantel auch auf dem Mond 264 Kilogramm hat

Druck
Vom Ruderblatt zum Neutronenstern

Rotation
Von Saltos, Schwüngen und Pirouetten

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