Druck und Sog

Druck und Sog
das komplizierte Problem hinter diesen Begriffen

Auf dieser Seite habe ich erste Gedanken notiert. Je mehr ich über die Begriffe Druck, Sog und Zug nachdenke, desto komplexer und verzwickter wird die Sache. Die alten Vorstellungen erweisen sich als unzureichend, hinter diesen scheinbar einfachen physikalischen Phänomenen öffnet sich ein spannendes "Denk-Feld", das es nicht nur physikalisch, sondern auch philosophisch "in sich hat". Ich werde noch viel darüber nachdenken müssen und deshalb diese Seite nach und nach ausgestalten.

Im Alltag ist die Unterscheidung zwischen beiden Kräften leicht. Ein Zug kann von der Lokomotive gezogen oder geschoben werden. Einmal greift die Kraft in Bewegungsrichtung vorn an, im anderen Fall von hinten. Die Waggons sind mit flexiblen Kupplungen verbunden, die sich je nachdem ausdehnen oder stauchen. Ein gezogener Zug ist demzufolge länger als ein geschobener Zug.
Hoffentlich ahnen Sie jetzt schon langsam die ganze Problematik dieser Fragen.

Eine weitere Unterscheidung kann ich bereits anbieten: Wenn ein Druck auf einen Körper ausgeübt wird, wenn eine Kraft mit einer definierten Richtung an einen Körper drückend angreift (am besten stelle man sich hier eine Billardkugel vor), dann ist die Bewegungsrichtung und -form des Körpers nicht nur von der Kraftrichtung, sondern auch von anderen Faktoren abhängig: von der Form und Masseverteilung des ausgedehnten Körpers, von eventuellen Unebenheiten der Unterlage, davon, ob die Kraft direkt am Schwerpunkt oder seitlich vom Schwerpunkt angesetzt wird. Greift eine Zugkraft an einem Körper an, wird dieser immer die gleiche Bewegungsrichtung nehmen wie die Kraftrichtung.

Sieht man sich diesen Unterschied praktisch an, kann man leicht noch einen weiteres Merkmal erkennen:
Eine drückend erfolgende Bewegung muß ständig rückkoppelnd an die erwünschte Zielrichtung angepaßt werden: ein Auto muß, will es auf der Straße bleiben, ständig "gelenkt" werden. Der Fahrer muß dabei immer in Wechselwirkung mit dem aktuellen Verlauf der Straße und dem Fahrverhalten des Autos das Lenkrad bewegen und so die aktuelle Richtung des Fahrzeuges bestimmen. Dabei kann er natürlich ganz "nebenbei" Hindernissen (z. B. ein großer Stein auf der Straße) ausweichen.
Im Falle einer Zugkraft muß der Ziehende normalerweise nicht "rückkoppeln", ob das gezogende Objekt die gleiche Richtung nimmt. Die Richtungskorrektur erfolgt "automatisch" durch den Zug-Vorgang selbst. Nur bei Hindernissen ist besonderes Verhalten gefragt, diese müssen aktiv umfahren werden, indem der Ziehende zeitweise auf einer kurzen Strecke von seiner angestrebten Richtung abweicht.

Ein Druck- und ein Sog-Zentrum haben ebenfalls verschiedene Auswirkungen:
Eine sich von einem Zentrum nach außen bewegende Druckwelle ist „richtungslos”, weil sie sich nach allen Richtungen gleichermaßen bewegt.
Eine Sogkraft bildet ein Zentrum aus, von dem aus Materie aus der Umgebung hergeholt wird. Damit gibt sie eine konkrete Bewegungsrichtung, einen Zielpunkt vor.

Die irreführende Vorstellung vom Sog als Druck und die Identität von Druck und Sog:

Die meisten Menschen stellen sich das, was mit Unterdruck oder Sog bezeichnet wird, so vor, daß ein "Loch" (Leere) entsteht und dann die Teilchen eines Gemisches, eines Gases oder einer Flüssigkeit von den anderen Teilchen in dieses Loch gedrückt werden. Damit umgehen sie die Notwendigkeit, sich über Zugkräfte und Sogwirkungen Gedanken zu machen. In dieser Vorstellung ist Sog nur der äußere Anschein, der "in Wirklichkeit" durch einen Druck hervorgerufen wird. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet das, man läßt im Prinzip nur den Druck als Erklärung zu.
In dieser Sichtweise wird die Frage nach den Ursachen für die Entstehung der Leere, des Vakuums bzw. Lochs und damit des "Sogs" nicht gestellt. Doch damit fängt das Problem erst an...

Demgegenüber meint die Identität von Druck und Sog etwas anderes: Ich will es an einem Beispiel veranschaulichen:
Gase haben „Überdruck“ oder „Unterdruck“. Das Gas hat das Bestreben, diesen unterschiedlichen Druck auszugleichen - aus dem Bereich des Überdrucks strömt Gas in den des Unterdrucks.
Dieses Fließen ist - je nachdem, wie man es sehen will - ein „Drücken“ oder ein „Saugen“. Drückt das Gas mit dem höheren Druck in den Behälter mit dem Gas niedrigeren Druckes oder saugt das Gas niedrigeren Druckes das Gas aus dem Behälter mit dem höheren Druck? Es ist nicht unterscheidbar, beides - drücken und saugen - ist "eins". Es hängt vom Standpunkt des Beobachters ab, ob er diesen Druckausgleich als drücken oder saugen sehen will.

Druck und Sog (Zug) sind Phänomene, die in allen Bereichen der Physik beobachtet werden können. Ich will nur einige Beispiele dafür nennen:
Mechanik
Ein Handwagens kann gezogen oder geschoben werden.
Hydrodynamik
Wasser kann man mit Hilfe einer Druckpumpe oder eine Saugpumpe fördern.
Elektromagnetismus
Magneten haben – je nachdem - abstoßende oder anziehende Wirkung auf andere Magneten.
Atomistik / Kernphysik
Elektrische Ladungen gleicher Polarität stoßen sich ab, bei ungleicher Polarität ziehen sie sich gegenseitig an.
Adhäsions- und Kohäsionskräfte
werden als reine Anziehungskräfte wahrgenommen. Man kann sie als Spezialfälle der allgemeineren Gravitationskraft ansehen.
Gravitation und Optik
Gravitation ist eine rein anziehende Kraft. Das ergibt sich wesentlich daraus, daß die Bewegungsrichtung des Körpers mit der Wirkrichtung der Kraft übereinstimmt, daß sie (im Beispiel des freien Falles sehr schön zu sehen - streng geradlinig) auf das Gravitationszentrum hin orientiert ist. Es gibt sozusagen "kein Entrinnen" aus dieser Richtungsvorgabe (siehe ausführlicher unter 4.).
Interessant ist in dem Zusammenhang, daß dem Licht der „Lichtdruck“ zugeordnet wird. Das gibt Hoffnung, beide Phänomene könnten in einem gemeinsamen Modell eine Erklärung finden.

Man nehme einen abgeschlossenen Hohlraum, in dem sich eine Flüssigkeit befindet. In dieser Flüssigkeit befindet sich ein kleiner Kolben oder eine kleine Scheibe, der bzw. die durch eine Stange von außen hin und her bewegt werden kann. Egal, ob an der Stange gezogen oder sie geschoben wird, die Vorgänge im Innern des Flüssigkeitsbehälters sind gleich: vor dem Kolben bzw. der Scheibe wird ein Druck erzeugt, hinter ihr ein Sog. Üblich ist es, diesen Sog nicht Sog, sondern "Unterdruck" zu nennen.
Gibt es also wirklich keinen Unterschied, je nachdem ob gezogen oder geschoben wird? Was ist mit der Stange, die den Kolben bzw. die Scheibe bewegt? Sie wird einmal "gestaucht" und einmal "gedehnt". Abhängig ist das von der Angriffsrichtung der äußeren Kraft.
Wichtig erscheint mir an diesem Gedankenexperiment, daß Druck und Sog gleichzeitig entstehen, miteinander gekoppelt sind.
Das "Problem" bei diesem Experiment ist, daß nichts geschehen würde, wenn nicht von außen einmal der Kolben gezogen und einmal gedrückt wird. Dafür muß Energie bzw. Kraft aufgebracht werden und Arbeit verrichtet werden.
Hier ist die Arbeit nicht die Folge eines Druckausgleiches wie im obigen Bild des strömenden Gases, sondern sie ist Voraussetzung dafür, daß Druckunterschiede entstehen können.

Mit anderen Worten, es ist zweckmäßig, bei der Unterscheidung zwischen dem unwillkürlichen Druckausgleich und dem absichtlich herbeigeführten Druckunterschied auf eines zu achten: "Von allein" würde in dem Behälter an keiner Stelle ein Über- oder Unterdruck entstehen.

2. Variante des Experiments
Wenn ich nun statt der bewegten Scheibe eine Öffnung in dem Behälter anbringe, durch die ich Flüssigkeit nach außen absauge, was passiert dann?
Im Behälter entsteht ein Vakuum. Dieses ist bemüht, diesen Druckunterschied wieder auszugleichen. In der Natur gibt es also das allgegenwärtige Bestreben nach Druckausgleich, während Druckunterschiede nicht "von allein" (das meint, in einem abgeschlossenen System) enstehen können. Wodurch also können Druckunterschiede entstehen?

3. Variante des Experiments:
Ich nehme zwei Gase in zwei verschiedenen Behältern, die ich miteinander verbinde: nun findet eine Vermischung beider Gase statt. Eine Trennung der beiden Gase in den Anfangszustand ist "von allein" nicht möglich. Also - so hat man messerscharf geschlossen, wirkt in der Natur die Tendenz zum Chaos. Die "Unordnung" steigt an. Bei dieser Betrachtung hat man jedoch vergessen, daß die Trennung beider Gase ein Eingriff in die Natur war, der durch den menschlichen Geist bewußt hervorgerufen wurde. Dieser Eingriff war der Eingriff des Lebendigen in die Materie und Leben ist "Bewegung gegen äußere Kräfte", d. h. was immer unter Einfluß des Menschen geschieht - und sei es die Trennung zweier Gase - kann physikalisch erst dann beschrieben werden, wenn man für diesen Einfluß des Geistes eine physikalische Beschreibungsmöglichkeit gefunden hat. Läßt man diesen geistigen Einfluß außer Betracht, verfälscht man das Ergebnis.

Natürlich kann man diese bewußte Trennung "Ordnung" nennen und den natürlichen Ausgleich "Unordnung", doch ist das, was der menschliche Geist hier vollbringt, wirklich eine "Ordnung"? Oder ist es aus Sicht der Natur Unordnung und Zerstörung?
Man kann das natürliche Bestreben zum Ausgleich, zum Gleichgewicht auch als "Harmonsierungstendenz der Natur" beschreiben. Diese wirkt allgemein in allen physikalischen Prozessen, sogar in den Bewegungsgesetzen der lebenden Materie. Die jedoch hat immer zwei Varianten als Handlungsspielraum zur Verfügung:
- "gut" ist, was harmonisiert, Systeme aufbaut, Verschiedenheiten zur Einheit führt,
- "schlecht" ist, was Disharmonien, Gegensätze, Zerstörungen hervorruft.

Auch die "Störung" eines Gleichgewichts ist eine "Zerstörung", ist eine "schlechte" oder "böse" Handlung. Das Trennen der Gase ist in dieser Logik eine "böse Tat".
Wenn der Mensch also etwas "böses" tut, sorgt die Natur dafür, daß deren Wirkungen wieder ausgeglichen, aufgehoben, rückgängig gemacht werden ("Ich bin Teil von jener Kraft, die stets das Böse will und stets das Gute schafft.") ...

Wie erklärt man scheinbar "reine" Sogkräfte wie die Gravitation und die elektrischen und magnetischen Anziehungskräfte?
Es gibt viele Denk-Modelle, die z. B. versuchen, die Gravitation als "reine Druckkraft" darzustellen. Das halte ich für logisch nicht nachvollziehbar, daß Druckkräfte i. a. nicht notwendig eine Richtung haben, während Sogkräfte im allgemeinen besonders durch die Übereinstimmung der Richtung, aus der die Kraft einwirkt, mit der Bewegungsrichtung des Körpers ausgezeichnet sind.
Dieses Kennzeichnen dürfte bei der Gravitation besonders auffällig sein, weshalb es sinnvoller ist, die Gravitation als Sogkraft zu beschreiben.

In der Wirklichkeit sieht man die Kopplung von Druck und Sog:
Ein Gegenstand, der von der Erde angezogen wird und auf einem anderen liegt, übt auf diesen einen Druck aus.

Vor reichlich 100 Jahren hatte man den Gedankenansatz bezüglich der Druck- und Sogkräfte dahingehend, daß man immer beide im Zusammenhang betrachtete.

Was unterscheidet Sogkräfte und Zugkräfte?
Ich suche hier nach einer brauchbaren Verallgemeinerung, ohne mit Beispielen arbeiten zu müssen. Zugkräfte sind Kräfte, die mechanisch an festen Körpern angreifen, während eine Sogkraft mit Hilfe von Flüssigkeiten oder Gasen übertragen wird.
Beiden Kräften gemeinsam ist, daß ein sogenannter "Kopplungsfaktor" zwischen den ziehenden/saugenden Kräften und den gezogenen/angesaugten Masseteilchen bestehen muß. Dieses Thema führt weiter zu den Nahwirkungskräften und Fernwirkungskräften. Fragen der Resonanz spielen ebenso hinein die nach den Ursachen der Entstehung der saugenden bzw. ziehenden Kräfte.

Mathematisch kann man Sog als "negativen Druck" bezeichnen. Eine Bezeichnung des Druckes als "negativen Sog" wäre zwar mathematisch denkbar, doch wird dies niemand ernsthaft so nennen wollen, weil es keinen Sinn ergibt. Der Druck wird als das "positive", "aktive" erlebt. Ist die Sogwirkung nicht auch "positiv vorhanden" - oder ist sie nur eine scheinbare Wirkung?

Hier kommen philosophische Grundfragen zu dem, was "Realität" ist, ins Spiel, die am besten mit dem asiatischen "Jina"-Symbol anschaulich gemacht werden können. - Das schwarze ist das Material, der Stoff, die Realität. Die Figur ist nur ein "Loch in der Wirklichkeit", nicht "wirklich". Doch wir sehen sie wie etwas Wirkliches.

Was ist Wirklichkeit, was ist Schein?

Jetzt muß ich vorsichtig schreiben, denn es wird für Männer natürlich sehr schwer sein, das folgende zu akzeptieren. Ehe Sie, verehrte Herren, mich jetzt der Unwissenschaftlichkeit zeihen, möchte ich noch einmal daran erinnern: das Thema dieser Website ist "Weibliche Sicht auf Grundfragen ...." - und ich hatte gebeten, diese weibliche Sicht "unvoreingenommen" zu prüfen. Das folgende ist, wenn man es genau betrachtet, nur eine einfache, ganz formal-logische Sichtweise, die jedoch bisher nicht beachtet wurde.

Es gilt grundsätzlich: zu allem gibt es immer zwei Sichtweisen.
Die eine lautet:

          "actio = reactio"
bzw.
           Kraft = Gegenkraft
bzw.
            Druck erzeugt Gegendruck. (Widerstand)               (1)

Gibt man sich mit dieser Sichtweise zufrieden, so sieht man die andere Hälfte der Phänomene nicht, die man so beschreiben kann:
             Druck und Sog verbinden sich zu einem Ganzen,
             zu einem "harmonischen Fluß".  (Kooperation)        (2)

Wie immer ist es natürlich nur rhetorisch, wenn ich von "männlicher" und "weiblicher" Sicht spreche. Das unten beschriebene Prinzip der Verbindung von Druck und Sog zu einem Ganzen ist keine "Frauensache", auch Männer haben sich bereits damit befaßt, z. B hat Viktor Schauberger es entdeckt und beschrieben. Doch der gehört zu den Physikern, die "weiblich" denken und deshalb gar nicht erst als Physiker anerkannt wird.

siehe auch Schauberger, V.

Diese beiden Begriffe "Widerstand" und "Kooperation" sind auch in die "Denkprinzipien" übernommen, da sie eine grundsätzlich unterschiedliche Sicht auf Energie und Kraftwirkungen bedeuten.

Da diese Gegenüberstellung von Druck und Sog auch allgemein bezüglich der beiden möglichen Denkprinzipien in der Physik interessant ist, habe ich sie im Thema Wissenschaftstheorie » weibliche Philosophie ebenfalls aufgelistet.

Man sagt "Es zieht", wenn ein Luft-"Zug" in der Wohnung zu spüren ist. Meist stehen dann zwei Fenster oder Tür und Fenster gleichzeitig offen, so daß der Druckausgleich zwischen den Räumen und der Außenwelt spürbar schnell stattfindet. Wenn nun einer ruft: "Mach das Fenster zu, es zieht!", dann findet sich meist auch ein anderer, der erwidert:
"Dreh dich um, dann schiebt´s!"