Muž na lyžích i bez nich.

Na sypkém sněhu jde člověku s velkými obtížemi, na každém kroku se hluboce propadá. Ale když si nazul lyže, může chodit, téměř bez toho, aby do nich spadl. Proč? Na lyžích nebo bez lyží člověk působí na sníh stejnou silou, která se rovná jeho vlastní váze. Účinek této síly je však v obou případech odlišný, protože plocha, na kterou člověk tlačí, je různá, s lyžemi i bez nich. Povrch lyže je téměř 20krát větší než plocha podrážky. Člověk tedy ve stoje na lyžích působí na každý centimetr čtvereční plochy sněhu 20krát menší silou než ve stoje na sněhu bez lyží.

Žák, který připíná noviny na tabuli tlačítky, působí na každé tlačítko stejnou silou. Tlačítko s ostřejším koncem se však do stromečku dostává snáze.

To znamená, že výsledek působení síly závisí nejen na jejím modulu, směru a místě působení, ale také na ploše povrchu, na který působí (kolmo na kterou působí).

Tento závěr je potvrzen fyzikálními experimenty.

Zkušenost. Výsledek této síly závisí na tom, jaká síla působí na jednotku plochy povrchu.

Hřebíky musí být zatlučeny do rohů malé desky. Nejprve položíme hřebíky zaražené do prkna na písek hroty nahoru a položíme na prkno závaží. V tomto případě jsou hlavy hřebíků pouze mírně zatlačeny do písku. Poté desku otočte a na špičku nasaďte hřebíky. V tomto případě je oblast podpory menší a při působení stejné síly nehty jdou hluboko do písku.

Zkušenosti. Druhá ilustrace.

Výsledek působení této síly závisí na tom, jaká síla působí na jednotlivé jednotky plochy.

V uvažovaných příkladech síly působily kolmo k povrchu tělesa. Váha osoby byla kolmá k povrchu sněhu; síla působící na tlačítko je kolmá k povrchu desky.

hodnota, rovný poměru síla působící kolmo na povrch, na oblast tohoto povrchu, se nazývá tlak.

Pro určení tlaku je nutné vydělit sílu působící kolmo k povrchu plochou:

tlak = síla / plocha.

Označme veličiny zahrnuté v tomto výrazu: tlak - p, síla působící na povrch, - F a povrchová plocha S.

Pak dostaneme vzorec:

p = F/S

Je jasné, že větší síla působící na stejnou plochu vyvolá větší tlak.

Jednotka tlaku je brána jako tlak, který vytváří sílu 1 N působící na plochu 1 m 2 kolmou k této ploše..

Jednotka tlaku - newton per metr čtvereční (1 N/m2). Na počest francouzského vědce Blaise Pascala tomu se říká pascal Pa). Tím pádem,

1 Pa = 1 N/m2.

Používají se také další tlakové jednotky: hektopascal (hPa) A kilopascal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Zapišme si stav problému a vyřešme jej.

Dáno : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?

V jednotkách SI: S = 0,03 m 2

Řešení:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,

p\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15 000 Pa \u003d 15 kPa

"Odpověď": p = 15000 Pa = 15 kPa

Způsoby, jak snížit a zvýšit tlak.

Těžký pásový traktor vytváří tlak na půdu rovný 40-50 kPa, tedy pouze 2-3x větší než tlak chlapce o hmotnosti 45 kg. Hmotnost traktoru je totiž díky pásovému pohonu rozložena na větší plochu. A to jsme stanovili jak více oblasti tím menší tlak vyvíjený stejnou silou na tuto podpěru .

V závislosti na tom, zda potřebujete získat malý nebo velký tlak, se oblast podpory zvětšuje nebo zmenšuje. Například, aby půda vydržela tlak stavěné budovy, plocha spodní části základu se zvětší.

Pneumatiky nákladních automobilů a podvozky letadel jsou mnohem širší než osobní automobily. Obzvláště široké pneumatiky se vyrábějí pro auta určená pro cestování v pouštích.

Těžké stroje, jako je traktor, tank nebo bažina, které mají velkou nosnou plochu kolejí, projíždějí bažinatým terénem, ​​kterým člověk neprojde.

Na druhou stranu, s malou plochou může být vytvořen velký tlak s malou silou. Například stisknutím tlačítka do desky na něj působíme silou asi 50 N. Protože plocha hrotu tlačítka je přibližně 1 mm 2, tlak, který vytváří, se rovná:

p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50 000 000 Pa \u003d 50 000 kPa.

Pro srovnání, tento tlak je 1000krát větší než tlak vyvíjený pásovým traktorem na půdu. Takových příkladů lze nalézt mnohem více.

Čepel řezných a propichovacích nástrojů (nože, nůžky, řezačky, pilky, jehly atd.) je speciálně broušená. Nabroušená hrana ostré čepele má malou plochu, takže i malá síla vytváří velký tlak a s takovým nástrojem se snadno pracuje.

Řezací a propichovací zařízení najdeme i ve volné přírodě: jsou to zuby, drápy, zobáky, bodce atd. – všechny jsou z tvrdého materiálu, hladké a velmi ostré.

Tlak

Je známo, že molekuly plynu se pohybují náhodně.

Už víme, že plyny na rozdíl od pevné látky a kapalin, naplňte celou nádobu, ve které se nacházejí. Například ocelový válec na uskladnění plynů, duše pneumatiky auta nebo volejbalový míč. V tomto případě plyn vyvíjí tlak na stěny, dno a víko válce, komory nebo jakéhokoli jiného tělesa, ve kterém se nachází. Tlak plynu je způsoben jinými důvody než tlakem pevného tělesa na podpěru.

Je známo, že molekuly plynu se pohybují náhodně. Při svém pohybu do sebe narážejí, stejně jako do stěn nádoby, ve které se plyn nachází. V plynu je mnoho molekul, a proto je počet jejich dopadů velmi velký. Například počet dopadů molekul vzduchu v místnosti na plochu 1 cm 2 za 1 s je vyjádřen jako třiadvacetimístné číslo. Přestože je nárazová síla jednotlivé molekuly malá, působení všech molekul na stěny nádoby je významné – vytváří tlak plynu.

Tak, tlak plynu na stěny nádoby (a na těleso umístěné v plynu) je způsoben nárazy molekul plynu .

Zvažte následující zkušenost. Umístěte gumovou kuličku pod zvonek vzduchového čerpadla. Obsahuje malé množství vzduchu a má nepravidelný tvar. Poté pumpou odčerpáme vzduch zpod zvonu. Skořápka koule, kolem které je vzduch stále řidší, postupně nabobtná a získá podobu běžné koule.

Jak vysvětlit tuto zkušenost?

Pro skladování a přepravu stlačeného plynu se používají speciální odolné ocelové lahve.

V našem experimentu pohybující se molekuly plynu nepřetržitě narážejí na stěny koule uvnitř i vně. Když je vzduch odčerpáván, počet molekul ve zvonu kolem pláště míče klesá. Ale uvnitř míče se jejich počet nemění. Proto je počet dopadů molekul na vnější stěny pláště menší než počet dopadů na vnitřní stěny. Balónek se nafukuje, dokud se síla pružnosti jeho pryžového pláště nerovná tlakové síle plynu. Skořápka koule má tvar koule. To ukazuje, že plyn tlačí na jeho stěny rovnoměrně ve všech směrech. Jinými slovy, počet molekulárních dopadů na čtvereční centimetr plochy povrchu je stejný ve všech směrech. Stejný tlak ve všech směrech je charakteristický pro plyn a je důsledkem náhodného pohybu velkého množství molekul.

Zkusme zmenšit objem plynu, ale tak, aby jeho hmotnost zůstala nezměněna. To znamená, že v každém krychlovém centimetru plynu bude více molekul, hustota plynu se zvýší. Pak se zvýší počet dopadů molekul na stěny, tj. zvýší se tlak plynu. To lze potvrdit zkušenostmi.

Na obrázku A Je zobrazena skleněná trubice, jejíž jeden konec je pokryt tenkou pryžovou fólií. Do trubky je vložen píst. Při zatlačení pístu se objem vzduchu v trubici zmenšuje, tj. plyn je stlačen. Pryžový film se vyboulí směrem ven, což naznačuje, že se tlak vzduchu v trubici zvýšil.

Naopak s nárůstem objemu stejné hmotnosti plynu počet molekul v každém krychlovém centimetru klesá. Tím se sníží počet nárazů na stěny nádoby - tlak plynu se sníží. Když je píst vytažen z trubice, objem vzduchu se zvyšuje, fólie se ohýbá uvnitř nádoby. To ukazuje na pokles tlaku vzduchu v trubici. Stejné jevy by byly pozorovány, kdyby místo vzduchu v trubici byl jakýkoli jiný plyn.

Tak, když se objem plynu zmenšuje, jeho tlak se zvyšuje, a když se objem zvětšuje, tlak klesá, za předpokladu, že hmotnost a teplota plynu zůstávají nezměněny.

Jak se změní tlak plynu, když je zahřátý na konstantní objem? Je známo, že rychlost pohybu molekul plynu se při zahřívání zvyšuje. Při rychlejším pohybu budou molekuly narážet na stěny nádoby častěji. Každý dopad molekuly na stěnu bude navíc silnější. V důsledku toho budou stěny nádoby vystaveny většímu tlaku.

Proto, Tlak plynu v uzavřené nádobě je tím větší, čím vyšší je teplota plynu za předpokladu, že se hmotnost plynu a objem nemění.

Z těchto experimentů lze usoudit, že tlak plynu je tím větší, čím častěji a silněji molekuly narážejí na stěny nádoby .

Pro skladování a přepravu plynů jsou vysoce stlačené. Zároveň se zvyšuje jejich tlak, plyny musí být uzavřeny ve speciálních, velmi odolných lahvích. Takové lahve například obsahují stlačený vzduch v ponorkách, kyslík používaný při svařování kovů. Samozřejmě musíme vždy pamatovat na to, že plynové lahve nelze ohřívat, zvláště když jsou naplněny plynem. Protože, jak již chápeme, může dojít k výbuchu s velmi nepříjemnými následky.

Pascalův zákon.

Tlak je přenášen do každého bodu kapaliny nebo plynu.

Tlak pístu se přenáší do každého bodu kapaliny plnící kouli.

Nyní plyn.

Na rozdíl od pevných látek se jednotlivé vrstvy a malé částice kapaliny a plynu mohou vůči sobě volně pohybovat ve všech směrech. Stačí například lehce fouknout na hladinu vody ve sklenici, aby se voda rozhýbala. Na řece nebo jezeře se při sebemenším vánku objevují vlnky.

To vysvětluje pohyblivost plynných a kapalných částic tlak, který na ně vzniká, se přenáší nejen ve směru síly, ale v každém bodě. Podívejme se na tento jev podrobněji.

na obrázku, A je zobrazena nádoba obsahující plyn (nebo kapalinu). Částice jsou rovnoměrně rozmístěny po celé nádobě. Nádoba je uzavřena pístem, který se může pohybovat nahoru a dolů.

Působením určité síly přimějme píst, aby se trochu pohnul dovnitř a stlačme plyn (kapalinu) přímo pod ním. Pak budou částice (molekuly) umístěny v tomto místě hustěji než dříve (obr., b). Díky pohyblivosti se částice plynu budou pohybovat všemi směry. Díky tomu bude jejich uspořádání opět jednotné, ale hustší než dříve (obr. c). Proto se všude zvýší tlak plynu. To znamená, že na všechny částice plynu nebo kapaliny je přenesen další tlak. Pokud se tedy tlak na plyn (kapalinu) v blízkosti samotného pístu zvýší o 1 Pa, pak ve všech bodech uvnitř tlak plynu nebo kapaliny bude o stejnou hodnotu vyšší než dříve. Tlak na stěny nádoby, na dno a na píst se zvýší o 1 Pa.

Tlak vyvíjený na kapalinu nebo plyn se přenáší do jakéhokoli bodu rovnoměrně ve všech směrech .

Toto prohlášení se nazývá Pascalův zákon.

Na základě Pascalova zákona je snadné vysvětlit následující experimenty.

Obrázek ukazuje dutou kouli s malými otvory na různých místech. Na kouli je připevněna trubka, do které je vložen píst. Pokud natáhnete vodu do koule a zatlačíte píst do trubice, pak voda vyteče ze všech otvorů v kouli. V tomto experimentu píst tlačí na povrch vody v trubici. Částice vody pod pístem, kondenzující, přenášejí svůj tlak na další vrstvy ležící hlouběji. Tlak pístu se tak přenáší do každého bodu kapaliny vyplňující kouli. V důsledku toho je část vody vytlačena z koule v podobě stejných proudů vytékajících ze všech otvorů.

Pokud je koule naplněna kouřem, pak při zatlačení pístu do trubice začnou ze všech otvorů v kouli vycházet stejné proudy kouře. To potvrzuje, že a plyny přenášejí na ně vytvářený tlak rovnoměrně ve všech směrech.

Tlak v kapalině a plynu.

Pod tíhou kapaliny se pryžové dno v trubici prověsí.

Na kapaliny, stejně jako na všechna tělesa na Zemi, působí gravitační síla. Každá vrstva kapaliny nalité do nádoby proto svou hmotností vytváří tlak, který se podle Pascalova zákona přenáší do všech směrů. Proto je uvnitř kapaliny tlak. To lze ověřit zkušenostmi.

Nalijte vodu do skleněné trubice, jejíž spodní otvor je uzavřen tenkým pryžovým filmem. Pod tíhou kapaliny se dno zkumavky ohne.

Zkušenosti ukazují, že čím vyšší je sloupec vody nad pryžovou fólií, tím více se propadá. Pokaždé, když se ale gumové dno prověsí, se voda v hadici uvede do rovnováhy (zastaví se), protože na vodu kromě gravitace působí elastická síla natažené gumové fólie.

Ilustrace.

Dno se pohybuje směrem od válce v důsledku tlaku na něj v důsledku gravitace.

Do jiné širší nádoby s vodou spustíme trubku s gumovým dnem, do které se nalévá voda. Uvidíme, že při spouštění trubky se gumová fólie postupně narovnává. Úplné narovnání fólie ukazuje, že síly působící na ni shora a zdola jsou stejné. K úplnému narovnání fólie dochází, když se hladiny vody v trubici a nádobě shodují.

Stejný experiment lze provést s trubicí, ve které pryžová fólie uzavírá boční otvor, jak je znázorněno na obrázku a. Ponořte tuto trubici s vodou do jiné nádoby s vodou, jak je znázorněno na obrázku, b. Všimneme si, že se fólie opět narovná, jakmile se hladiny vody v trubici a nádobě vyrovnají. To znamená, že síly působící na pryžovou fólii jsou ze všech stran stejné.

Vezměte nádobu, jejíž dno může spadnout. Dáme do sklenice s vodou. V tomto případě bude dno pevně přitlačeno k okraji nádoby a nespadne. Je tlačen silou tlaku vody, směřující zdola nahoru.

Do nádoby opatrně nalijeme vodu a hlídáme její dno. Jakmile se hladina vody v nádobě shoduje s hladinou vody ve sklenici, odpadne z nádoby.

V okamžiku oddělení tlačí sloupec kapaliny v nádobě dolů na dno a tlak se přenáší zdola nahoru na dno sloupce kapaliny o stejné výšce, který se však nachází v nádobě. Oba tyto tlaky jsou stejné, ale dno se pohybuje směrem od válce působením vlastní gravitace na něj.

Pokusy s vodou byly popsány výše, ale pokud místo vody vezmeme jakoukoli jinou kapalinu, výsledky pokusu budou stejné.

Experimenty to tedy ukazují uvnitř kapaliny je tlak a na stejné úrovni je ve všech směrech stejný. Tlak se zvyšuje s hloubkou.

Plyny se v tomto ohledu neliší od kapalin, protože mají také hmotnost. Musíme si ale pamatovat, že hustota plynu je stokrát menší než hustota kapaliny. Hmotnost plynu v nádobě je malá a v mnoha případech lze ignorovat jeho „váhový“ tlak.

Výpočet tlaku kapaliny na dně a stěnách nádoby.

Výpočet tlaku kapaliny na dně a stěnách nádoby.

Zvažte, jak můžete vypočítat tlak kapaliny na dně a stěnách nádoby. Nejprve vyřešme úlohu pro nádobu, která má tvar pravoúhlého rovnoběžnostěnu.

Platnost F, kterým kapalina nalitá do této nádoby tlačí na její dno, se rovná hmotnosti P kapaliny v nádobě. Hmotnost kapaliny lze určit na základě znalosti její hmotnosti. m. Hmotnost, jak víte, lze vypočítat podle vzorce: m = ρ V. Objem kapaliny nalité do námi zvolené nádoby lze snadno vypočítat. Pokud je výška sloupce kapaliny v nádobě označena písmenem h a oblast dna nádoby S, Že V = S h.

Tekutá hmota m = ρ V nebo m = ρ S h .

Hmotnost této kapaliny P = gm nebo P = g ρ S h.

Protože hmotnost sloupce kapaliny je rovna síle, kterou kapalina tlačí na dno nádoby, vydělíme hmotnost P Na náměstí S, dostaneme tlak kapaliny p:

p = P/S nebo p = g ρ S h/S,

Získali jsme vzorec pro výpočet tlaku kapaliny na dně nádoby. Z tohoto vzorce je to vidět tlak kapaliny na dně nádoby závisí pouze na hustotě a výšce sloupce kapaliny.

Proto je podle odvozeného vzorce možné vypočítat tlak kapaliny nalévané do nádoby jakákoli forma(Přesně vzato je náš výpočet vhodný pouze pro nádoby, které mají tvar přímého hranolu a válce. V kurzech fyziky pro ústav bylo prokázáno, že vzorec platí i pro nádobu libovolného tvaru). Kromě toho jej lze použít k výpočtu tlaku na stěny nádoby. Pomocí tohoto vzorce se také vypočítá tlak uvnitř tekutiny, včetně tlaku zdola nahoru, protože tlak ve stejné hloubce je ve všech směrech stejný.

Při výpočtu tlaku pomocí vzorce p = gph potřebují hustotu ρ vyjádřeno v kilogramech na metr krychlový(kg / m 3), a výška sloupce kapaliny h- v metrech (m), G\u003d 9,8 N / kg, pak bude tlak vyjádřen v pascalech (Pa).

Příklad. Určete tlak oleje na dně nádrže, je-li výška sloupce oleje 10 m a jeho hustota 800 kg/m 3 .

Zapišme si stav problému a zapišme.

Dáno :

ρ \u003d 800 kg / m 3

Řešení :

p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.

Odpovědět : p ≈ 80 kPa.

Komunikační nádoby.

Komunikační nádoby.

Na obrázku jsou dvě nádoby navzájem spojené pryžovou trubicí. Taková plavidla se nazývají komunikující. Konev, čajová konvice, konvice na kávu jsou příklady komunikujících nádob. Ze zkušenosti víme, že voda nalitá např. do konve stojí ve výtoku i uvnitř vždy na stejné úrovni.

S komunikujícími nádobami lze provést následující jednoduchý experiment. Na začátku pokusu upneme pryžovou hadičku uprostřed a do jedné z hadiček nalijeme vodu. Poté otevřeme svorku a voda okamžitě proudí do druhé trubice, dokud nejsou vodní plochy v obou trubkách na stejné úrovni. Jednu z trubek můžete upevnit na stativ a druhou zvedat, spouštět nebo naklánět v různých směrech. A v tomto případě, jakmile se kapalina uklidní, její hladiny v obou zkumavkách se vyrovnají.

Ve spojovacích nádobách jakéhokoli tvaru a průřezu jsou povrchy homogenní kapaliny nastaveny na stejnou úroveň(za předpokladu, že tlak vzduchu nad kapalinou je stejný) (obr. 109).

To lze zdůvodnit následovně. Kapalina je v klidu, aniž by se pohybovala z jedné nádoby do druhé. To znamená, že tlaky v obou nádobách jsou stejné na jakékoli úrovni. Kapalina v obou nádobách je stejná, to znamená, že má stejnou hustotu. Proto také jeho výšky musí být stejné. Když jednu nádobu zvedneme nebo do ní přidáme kapalinu, zvýší se v ní tlak a kapalina se přesune do jiné nádoby, dokud se tlaky nevyrovnají.

Pokud se do jedné ze spojovacích nádob nalije kapalina jedné hustoty a do druhé se nalije jiná hustota, pak v rovnováze nebudou hladiny těchto kapalin stejné. A to je pochopitelné. Víme, že tlak kapaliny na dně nádoby je přímo úměrný výšce sloupce a hustotě kapaliny. A v tomto případě budou hustoty kapalin různé.

Při stejných tlacích bude výška sloupce kapaliny s vyšší hustotou menší než výška sloupce kapaliny s nižší hustotou (obr.).

Zkušenosti. Jak určit hmotnost vzduchu.

Hmotnost vzduchu. Atmosférický tlak.

existence atmosférického tlaku.

Atmosférický tlak je větší než tlak zředěného vzduchu v nádobě.

Gravitační síla působí na vzduch, stejně jako na jakékoli těleso umístěné na Zemi, a proto má vzduch váhu. Hmotnost vzduchu lze snadno vypočítat, pokud znáte jeho hmotnost.

Ukážeme si na zkušenosti, jak vypočítat hmotnost vzduchu. Chcete-li to provést, vezměte silnou skleněnou kouli s korkem a gumovou trubici se svorkou. Pumpou z něj odčerpáme vzduch, hadičku upneme svorkou a vyrovnáme na vahách. Poté otevřete svorku na pryžové trubici a vpusťte do ní vzduch. V tomto případě dojde k narušení rovnováhy vah. Chcete-li jej obnovit, budete muset na druhou misku vah položit závaží, jejichž hmotnost se bude rovnat hmotnosti vzduchu v objemu koule.

Experimenty prokázaly, že při teplotě 0 °C a normálním atmosférickém tlaku je hmotnost vzduchu o objemu 1 m 3 1,29 kg. Hmotnost tohoto vzduchu lze snadno vypočítat:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Vzduchový obal, který obklopuje Zemi, se nazývá atmosféra (z řečtiny. atmosféra pára, vzduch a koule- míč).

Atmosféra podle pozorování letu umělé družice Země, sahá do výšky několika tisíc kilometrů.

Působením gravitace stlačují horní vrstvy atmosféry podobně jako voda oceánu spodní vrstvy. Vzduchová vrstva přiléhající přímo k Zemi je nejvíce stlačena a podle Pascalova zákona přenáší na ni vytvořený tlak všemi směry.

Jako výsledek povrch Země a tělesa na něm zažívají tlak celé tloušťky vzduchu, nebo, jak se v takových případech obvykle říká, zkušenost Atmosférický tlak .

Existenci atmosférického tlaku lze vysvětlit mnoha jevy, se kterými se v životě setkáváme. Podívejme se na některé z nich.

Na obrázku je znázorněna skleněná trubice, uvnitř které je píst, který těsně přiléhá ke stěnám trubice. Konec trubky se ponoří do vody. Pokud píst zvednete, voda za ním stoupne.

Tento jev se využívá u vodních čerpadel a některých dalších zařízení.

Na obrázku je znázorněna válcová nádoba. Uzavře se korkem, do kterého se zasune trubička s kohoutkem. Vzduch je z nádoby odčerpáván čerpadlem. Konec trubky se poté umístí do vody. Pokud nyní otevřete kohoutek, voda se rozstříkne do vnitřku nádoby ve fontáně. Voda vstupuje do nádoby, protože atmosférický tlak je větší než tlak zředěného vzduchu v nádobě.

Proč existuje vzduchový obal Země.

Jako všechna tělesa jsou molekuly plynů, které tvoří vzduchový obal Země, přitahovány k Zemi.

Ale proč tedy všechny nespadnou na povrch Země? Jak se zachovává vzdušný obal Země, její atmosféra? Abychom to pochopili, musíme vzít v úvahu, že molekuly plynů jsou v nepřetržitém a náhodném pohybu. Pak ale vyvstává další otázka: proč tyto molekuly neodletí do světového prostoru, tedy do vesmíru.

Aby bylo možné úplně opustit Zemi, molekula, jako kosmická loď nebo raketa, musí mít velmi vysokou rychlost (nejméně 11,2 km/s). Tato tzv druhá úniková rychlost. Rychlost většiny molekul ve vzduchovém obalu Země je mnohem menší než tato kosmická rychlost. Většina z nich je proto k Zemi připoutána gravitací, jen zanedbatelné množství molekul letí mimo Zemi do vesmíru.

Náhodný pohyb molekul a vliv gravitace na ně má za následek, že molekuly plynu „plují“ v prostoru blízko Země a tvoří vzduchový obal nebo nám známou atmosféru.

Měření ukazuje, že hustota vzduchu s výškou rychle klesá. Takže ve výšce 5,5 km nad Zemí je hustota vzduchu 2x menší než jeho hustota na povrchu Země, ve výšce 11 km - 4x menší atd. Čím vyšší, tím vzácnější vzduch. A konečně v nejsvrchnějších vrstvách (stovky a tisíce kilometrů nad Zemí) se atmosféra postupně mění v bezvzduchový prostor. Vzdušný obal Země nemá jasnou hranici.

Přísně vzato, v důsledku působení gravitace není hustota plynu v žádné uzavřené nádobě stejná v celém objemu nádoby. Na dně nádoby je hustota plynu větší než v jeho horních částech, a proto tlak v nádobě není stejný. Ve spodní části nádoby je větší než nahoře. U plynu obsaženého v nádobě je však tento rozdíl v hustotě a tlaku tak malý, že jej lze v mnoha případech zcela ignorovat, stačí si to uvědomit. Ale pro atmosféru přesahující několik tisíc kilometrů je rozdíl významný.

Měření atmosférického tlaku. Torricelliho zkušenost.

Výpočet atmosférického tlaku pomocí vzorce pro výpočet tlaku sloupce kapaliny (§ 38) není možný. Pro takový výpočet potřebujete znát výšku atmosféry a hustotu vzduchu. Ale atmosféra nemá definitivní hranici a hustota vzduchu v různých výškách je různá. Atmosférický tlak však lze měřit pomocí experimentu navrženého v 17. století italským vědcem. Evangelista Torricelli student Galileo.

Torricelliho pokus je následující: skleněná trubice o délce asi 1 m, na jednom konci utěsněná, je naplněna rtutí. Poté se druhý konec zkumavky pevně uzavře, převrátí se a spustí se do kelímku se rtutí, kde se tento konec zkumavky otevře pod hladinou rtuti. Jako v každém kapalném experimentu se část rtuti nalije do šálku a část zůstane v trubici. Výška rtuťového sloupce zbývajícího v trubici je přibližně 760 mm. Nad rtutí uvnitř trubice není žádný vzduch, je zde bezvzduchový prostor, takže žádný plyn nevyvíjí tlak shora na rtuťový sloupec uvnitř této trubice a neovlivňuje měření.

Torricelli, který navrhl výše popsanou zkušenost, také podal své vysvětlení. Atmosféra tlačí na povrch rtuti v pohárku. Merkur je v rovnováze. To znamená, že tlak v trubici je aa 1 (viz obrázek) se rovná atmosférickému tlaku. Při změně atmosférického tlaku se mění i výška sloupce rtuti v trubici. S rostoucím tlakem se kolona prodlužuje. S klesajícím tlakem klesá výška sloupce rtuti.

Tlak v trubici na úrovni aa1 je vytvářen tíhou rtuťového sloupce v trubici, protože nad rtutí v horní části trubice není žádný vzduch. Z toho tedy vyplývá atmosférický tlak se rovná tlaku rtuťového sloupce v trubici , tj.

p atm = p rtuť.

Čím větší je atmosférický tlak, tím vyšší je sloupec rtuti v Torricelliho experimentu. Proto lze v praxi atmosférický tlak měřit výškou rtuťového sloupce (v milimetrech nebo centimetrech). Pokud je například atmosférický tlak 780 mm Hg. Umění. (říkají „milimetry rtuti“), to znamená, že vzduch vytváří stejný tlak, jaký vytváří vertikální sloupec rtuti vysoký 780 mm.

Proto je v tomto případě za jednotku atmosférického tlaku brán 1 milimetr rtuti (1 mm Hg). Pojďme najít vztah mezi touto jednotkou a jednotkou, která je nám známá - pascal(Pa).

Tlak rtuťového sloupce ρ rtuti o výšce 1 mm je:

p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13 600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Takže 1 mm Hg. Umění. = 133,3 Pa.

V současné době se atmosférický tlak obvykle měří v hektopascalech (1 hPa = 100 Pa). Zprávy o počasí mohou například oznamovat, že tlak je 1013 hPa, což je stejně jako 760 mmHg. Umění.

Při každodenním pozorování výšky rtuťového sloupce v trubici Torricelli zjistil, že tato výška se mění, to znamená, že atmosférický tlak není konstantní, může se zvyšovat a snižovat. Torricelli si také všiml, že atmosférický tlak souvisí se změnami počasí.

Pokud na rtuťovou trubici použitou v Torricelliho experimentu připojíte vertikální měřítko, získáte nejjednodušší zařízení - rtuťový barometr (z řečtiny. baros- tíže, metro- měřit). Používá se k měření atmosférického tlaku.

Barometr - aneroid.

V praxi se k měření atmosférického tlaku používá kovový barometr, tzv aneroid (přeloženo z řečtiny - aneroid). Barometr se tak nazývá, protože neobsahuje rtuť.

Vzhled aneroidu je znázorněn na obrázku. Jeho hlavní částí je kovová schránka 1 s vlnitým (vlnitým) povrchem (viz další obr.). Z této skříně je odčerpáván vzduch, a aby atmosférický tlak skříň nerozdrtil, její víko 2 je taženo pružinou nahoru. Jak se atmosférický tlak zvyšuje, víko se ohýbá směrem dolů a napíná pružinu. Při poklesu tlaku pružina kryt narovná. Ukazatel šipky 4 je připevněn k pružině pomocí převodového mechanismu 3, který se při změně tlaku pohybuje doprava nebo doleva. Pod šipkou je upevněna stupnice, jejíž dílky jsou označeny podle indikací rtuťového barometru. Takže číslo 750, proti kterému stojí jehla aneroidu (viz obr.), ukazuje, že v daném okamžiku rtuťového barometru je výška rtuťového sloupce 750 mm.

Proto je atmosférický tlak 750 mm Hg. Umění. nebo ≈ 1000 hPa.

Hodnota atmosférického tlaku je velmi důležitá pro předpověď počasí na další dny, protože změny atmosférického tlaku jsou spojeny se změnami počasí. Barometr je nezbytným nástrojem pro meteorologická pozorování.

Atmosférický tlak v různých nadmořských výškách.

V kapalině tlak, jak víme, závisí na hustotě kapaliny a výšce jejího sloupce. Díky nízké stlačitelnosti je hustota kapaliny v různých hloubkách téměř stejná. Proto při výpočtu tlaku považujeme jeho hustotu za konstantní a bereme v úvahu pouze změnu výšky.

U plynů je situace složitější. Plyny jsou vysoce stlačitelné. A čím více je plyn stlačen, tím větší je jeho hustota a tím větší tlak vytváří. Tlak plynu totiž vzniká dopadem jeho molekul na povrch tělesa.

Vrstvy vzduchu v blízkosti povrchu Země jsou stlačeny všemi překrývajícími se vrstvami vzduchu nad nimi. Ale čím vyšší je vrstva vzduchu z povrchu, tím slabší je stlačený, tím nižší je jeho hustota. Tím menší tlak tedy vytváří. Pokud se například balón zvedne nad povrch Země, tlak vzduchu na balón se sníží. Děje se tak nejen proto, že se zmenšuje výška vzduchového sloupce nad ním, ale také proto, že klesá hustota vzduchu. Nahoře je menší než dole. Proto je závislost tlaku vzduchu na výšce složitější než u kapalin.

Pozorování ukazují, že atmosférický tlak v oblastech ležících na hladině moře je v průměru 760 mm Hg. Umění.

Atmosférický tlak rovný tlaku rtuťového sloupce vysokého 760 mm při teplotě 0 °C se nazývá normální atmosférický tlak..

normální atmosférický tlak rovná se 101 300 Pa = 1013 hPa.

Čím vyšší nadmořská výška, tím nižší tlak.

Při malých stoupáních v průměru na každých 12 m stoupání tlak klesá o 1 mm Hg. Umění. (nebo 1,33 hPa).

Se znalostí závislosti tlaku na nadmořské výšce je možné určit nadmořskou výšku změnou údajů na barometru. Nazývají se aneroidy, které mají stupnici, na které lze přímo měřit výšku nad hladinou moře výškoměry . Používají se v letectví a při lezení po horách.

Měřiče tlaku.

Již víme, že barometry se používají k měření atmosférického tlaku. Pro měření tlaků větších nebo menších než je atmosférický tlak, měřiče tlaku (z řečtiny. manos- vzácný, nenápadný metro- měřit). Tlakoměry jsou kapalina A kov.

Nejprve zvažte zařízení a akci otevřený kapalinový manometr. Skládá se z dvounohé skleněné trubice, do které se nalévá trocha tekutiny. Kapalina je instalována v obou kolenech ve stejné úrovni, protože na její povrch v kolenech nádoby působí pouze atmosférický tlak.

Abychom pochopili, jak takový tlakoměr funguje, lze jej připojit gumovou hadičkou ke kulaté ploché krabici, jejíž jedna strana je pokryta pryžovou fólií. Pokud přitlačíte prst na fólii, hladina kapaliny v koleni manometru připojeného v krabici se sníží a ve druhém koleni se zvýší. co to vysvětluje?

Stisknutím fólie se zvýší tlak vzduchu v boxu. Podle Pascalova zákona se toto zvýšení tlaku přenese na kapalinu v tom koleni tlakoměru, který je připevněn ke krabičce. Proto bude tlak na kapalinu v tomto koleni větší než v druhém, kde na kapalinu působí pouze atmosférický tlak. Pod silou tohoto přetlaku se kapalina začne pohybovat. V koleni se stlačeným vzduchem bude kapalina klesat, v druhém bude stoupat. Kapalina se dostane do rovnováhy (zastaví se), když se přetlak stlačeného vzduchu vyrovná tlakem, který vytváří sloupec přebytečné kapaliny v druhé větvi manometru.

Čím silnější je tlak na film, tím vyšší je sloupec přebytečné kapaliny, tím větší je jeho tlak. Proto, změna tlaku může být posuzována podle výšky tohoto přebytečného sloupce.

Obrázek ukazuje, jak může takový manometr měřit tlak uvnitř kapaliny. Čím hlouběji je trubice ponořena do kapaliny, tím větší je rozdíl ve výškách sloupců kapaliny v kolenech manometru., takže, proto a kapalina vytváří větší tlak.

Pokud nainstalujete krabici zařízení v určité hloubce uvnitř kapaliny a otočíte ji fólií nahoru, do stran a dolů, pak se údaje na tlakoměru nezmění. Tak to má být, protože na stejné úrovni uvnitř kapaliny je tlak ve všech směrech stejný.

Obrázek ukazuje kovový manometr . Hlavní částí takového tlakoměru je kovová trubka ohnutá do trubky 1 , jehož jeden konec je uzavřen. Druhý konec trubky s kohoutkem 4 komunikuje s nádobou, ve které se měří tlak. Jak se tlak zvyšuje, trubice se ohýbá. Pohyb jeho uzavřeného konce pomocí páky 5 a ozubená kola 3 přešel na střelce 2 pohybující se po stupnici přístroje. Při poklesu tlaku se trubice díky své pružnosti vrátí do předchozí polohy a šipka se vrátí na nulový dílek stupnice.

Pístové čerpadlo kapaliny.

V experimentu, který jsme uvažovali dříve (§ 40), bylo zjištěno, že voda ve skleněné trubici za působení atmosférického tlaku stoupala za pístem. Tato akce je založena pístčerpadla.

Čerpadlo je schematicky znázorněno na obrázku. Skládá se z válce, uvnitř kterého jde nahoru a dolů, těsně přiléhající ke stěnám nádoby, pístu 1 . Ventily jsou instalovány ve spodní části válce a v samotném pístu. 2 otevírání pouze nahoru. Při pohybu pístu směrem nahoru vstupuje voda pod působením atmosférického tlaku do potrubí, nadzvedává spodní ventil a pohybuje se za pístem.

Když se píst pohybuje dolů, voda pod pístem tlačí na spodní ventil a ten se uzavře. Současně se pod tlakem vody otevře ventil uvnitř pístu a voda proudí do prostoru nad pístem. Při dalším pohybu pístu nahoru se v místě s ním zvedá i voda nad ním, která se vylévá do výstupního potrubí. Zároveň za pístem stoupá nová porce vody, která při následném sklopení pístu bude nad ním a celý tento postup se za chodu čerpadla stále opakuje.

Hydraulický lis.

Pascalův zákon umožňuje vysvětlit akci hydraulický stroj (z řečtiny. hydraulika- voda). Jsou to stroje, jejichž činnost je založena na zákonech pohybu a rovnováhy kapalin.

Hlavní částí hydraulického stroje jsou dva válce různých průměrů, vybavené písty a spojovací trubkou. Prostor pod písty a trubkou je vyplněn kapalinou (obvykle minerálním olejem). Výšky kapalinových sloupců v obou válcích jsou stejné, pokud na písty nepůsobí žádné síly.

Předpokládejme nyní, že síly F 1 a F 2 - síly působící na písty, S 1 a S 2 - plochy pístů. Tlak pod prvním (malým) pístem je p 1 = F 1 / S 1 a pod druhou (velkou) p 2 = F 2 / S 2. Podle Pascalova zákona se tlak kapaliny v klidu přenáší rovnoměrně všemi směry, tzn. p 1 = p 2 nebo F 1 / S 1 = F 2 / S 2, odkud:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Proto ta síla F 2 mnohem více síly F 1 , Kolikrát je plocha velkého pístu větší než plocha malého pístu?. Pokud je například plocha velkého pístu 500 cm 2 a malého 5 cm 2 a na malý píst působí síla 100 N, pak na něj bude působit síla 100krát větší. větší píst, tedy 10 000 N.

Pomocí hydraulického stroje je tedy možné vyrovnávat velkou sílu silou malou.

přístup F 1 / F 2 ukazuje nárůst síly. Například ve výše uvedeném příkladu je zesílení síly 10 000 N / 100 N = 100.

Hydraulický stroj používaný k lisování (mačkání) je tzv hydraulický lis .

Hydraulické lisy se používají tam, kde je vyžadována velká síla. Například pro lisování oleje ze semen v olejárnách, pro lisování překližky, kartonu, sena. Ocelárny používají hydraulické lisy k výrobě ocelových hřídelí strojů, železničních kol a mnoha dalších produktů. Moderní hydraulické lisy mohou vyvinout sílu desítek a stovek milionů newtonů.

Zařízení hydraulického lisu je schematicky znázorněno na obrázku. Těleso určené k lisování 1 (A) je umístěno na plošině spojené s velkým pístem 2 (B). Malý píst 3 (D) vytváří velký tlak na kapalinu. Tento tlak je přenášen do každého bodu kapaliny plnící válce. Proto stejný tlak působí i na druhý, velký píst. Ale protože plocha druhého (velkého) pístu je větší než plocha malého pístu, bude síla působící na něj větší než síla působící na píst 3 (D). Pod touto silou se píst 2 (B) zvedne. Když se píst 2 (B) zvedne, tělo (A) se opře o pevnou horní plošinu a je stlačeno. Tlakoměr 4 (M) měří tlak kapaliny. Pojistný ventil 5 (P) se automaticky otevře, když tlak kapaliny překročí povolenou hodnotu.

Z malého válce do velkého se kapalina čerpá opakovanými pohyby malého pístu 3 (D). To se provádí následujícím způsobem. Při zvednutí malého pístu (D) se otevře ventil 6 (K) a kapalina je nasávána do prostoru pod pístem. Když je malý píst spuštěn pod působením tlaku kapaliny, ventil 6 (K) se uzavře a ventil 7 (K") se otevře a kapalina přejde do velké nádoby.

Působení vody a plynu na těleso v nich ponořené.

Pod vodou snadno zvedneme kámen, který se ve vzduchu jen těžko zvedá. Pokud korek ponoříte pod vodu a pustíte ho z rukou, bude plavat. Jak lze tyto jevy vysvětlit?

Víme (§ 38), že kapalina tlačí na dno a stěny nádoby. A pokud je uvnitř kapaliny umístěno nějaké pevné těleso, bude také vystaveno tlaku, jako stěny nádoby.

Uvažujme síly, které působí ze strany kapaliny na těleso v ní ponořené. Pro snazší uvažování volíme těleso, které má tvar rovnoběžnostěnu s podstavami rovnoběžnými s hladinou kapaliny (obr.). Síly působící na boční plochy těla jsou ve dvojicích rovnocenná a vzájemně se vyrovnávají. Pod vlivem těchto sil dochází ke stlačení těla. Ale síly působící na horní a spodní stranu těla nejsou stejné. Na horní čelo tlačte shora silou F 1 sloupec kapaliny vysoký h 1. Na úrovni spodního čela vytváří tlak sloupec kapaliny s výškou h 2. Tento tlak, jak víme (§ 37), se přenáší uvnitř kapaliny všemi směry. Proto na spodní straně těla zespodu nahoru silou F 2 lisuje sloupec kapaliny vysoko h 2. Ale h 2 další h 1, tedy modul síly F 2 další výkonové moduly F 1. Proto je těleso z kapaliny vytlačováno silou F vyt, rovný rozdílu sil F 2 - F 1, tj.

Ale S·h = V, kde V je objem rovnoběžnostěnu a ρ W ·V = m W je hmotnost tekutiny v objemu rovnoběžnostěnu. Proto, F vyt \u003d g m dobře \u003d P dobře, tj. vztlaková síla se rovná hmotnosti kapaliny v objemu tělesa v ní ponořeného(Vztlaková síla je rovna hmotnosti kapaliny o stejném objemu, jako je objem tělesa v ní ponořeného). Existenci síly, která vytlačuje těleso z kapaliny, lze snadno experimentálně objevit. Na obrázku A ukazuje těleso zavěšené na pružině se šipkou na konci. Šipka označuje napětí pružiny na stativu. Když je tělo vypuštěno do vody, pružina se smrští (obr. b). Stejné smrštění pružiny dosáhnete, pokud na tělo působíte zespodu nahoru nějakou silou, například jej zatlačíte rukou (zvednete). Zkušenosti to tedy potvrzují síla působící na těleso v tekutině vytlačuje těleso z tekutiny. Pro plyny, jak víme, platí také Pascalův zákon. Proto tělesa v plynu jsou vystavena síle, která je vytlačuje z plynu. Pod vlivem této síly se balónky zvednou nahoru. Existenci síly vytlačující těleso z plynu lze pozorovat i experimentálně. Skleněnou kouli nebo velkou baňku uzavřenou zátkou zavěsíme na zkrácenou pánev. Váhy jsou vyvážené. Poté se pod baňku (nebo kouli) umístí široká nádoba tak, aby obklopovala celou baňku. Nádoba je naplněna oxidem uhličitým, jehož hustota je větší než hustota vzduchu (proto oxid uhličitý klesá a naplňuje nádobu a vytlačuje z ní vzduch). V tomto případě je rovnováha vah narušena. Šálek se zavěšenou baňkou se zvedá nahoru (obr.). Na baňku ponořenou do oxidu uhličitého působí větší vztlaková síla než ta, která na ni působí ve vzduchu. Síla, která vytlačuje těleso z kapaliny nebo plynu, je směrována opačně než gravitační síla působící na toto těleso. Proto prolkosmos). To vysvětluje, proč ve vodě někdy snadno zvedáme těla, která jen stěží udržíme ve vzduchu. Na pružině je zavěšeno malé vědro a válcové tělo (obr., a). Šipka na stativu označuje prodloužení pružiny. Ukazuje váhu těla ve vzduchu. Po zvednutí těla je pod něj umístěna odtoková nádoba naplněná kapalinou až po úroveň odtokové trubky. Poté je těleso zcela ponořeno do kapaliny (obr., b). V čem část kapaliny, jejíž objem se rovná objemu tělesa, se vylije z nalévací nádoby do sklenice. Pružina se smršťuje a ukazatel pružiny se zvedá, aby indikoval pokles hmotnosti tělesa v kapalině. V tomto případě působí na těleso kromě gravitační síly ještě další síla, která jej vytlačuje z tekutiny. Pokud se kapalina ze sklenice nalije do horního kbelíku (tj. toho, který byl vytlačen tělem), vrátí se ukazatel pružiny do své výchozí polohy (obr., c). Na základě této zkušenosti lze usoudit, že síla, která tlačí těleso zcela ponořené do kapaliny, se rovná hmotnosti kapaliny v objemu tohoto tělesa . Ke stejnému závěru jsme dospěli v § 48. Pokud by se podobný experiment provedl s tělesem ponořeným do nějakého plynu, ukázalo by to síla vytlačující těleso z plynu je rovněž rovna váze plynu odebraného v objemu tělesa . Síla, která vytlačuje těleso z kapaliny nebo plynu, se nazývá Archimedova síla, na počest vědce Archimedes který jako první poukázal na její existenci a vypočítal její význam. Takže zkušenost potvrdila, že Archimédova (neboli vztlaková) síla se rovná váze tekutiny v objemu tělesa, tzn. F A = P f = g m a. Hmotnost kapaliny m f, vytlačená tělesem, lze vyjádřit její hustotou ρ w a objemem tělesa V t ponořeného do kapaliny (protože V l - objem kapaliny vytlačený tělesem se rovná V t - objem tělesa ponořeného do kapaliny), tj. m W = ρ W V t. Pak dostaneme: F A= g ρ a · PROTI T Proto Archimédova síla závisí na hustotě kapaliny, ve které je těleso ponořeno, a na objemu tohoto tělesa. Nezáleží ale například na hustotě hmoty tělesa ponořeného do kapaliny, protože toto množství není ve výsledném vzorci zahrnuto. Stanovme nyní hmotnost tělesa ponořeného do kapaliny (nebo plynu). Protože dvě síly působící na těleso v tomto případě směřují dovnitř opačné strany(gravitace je dole a Archimedova síla je nahoře), pak bude hmotnost tělesa v tekutině P 1 menší než hmotnost tělesa ve vakuu P = gm k archimédské síle F A = g m w (kde m w je hmotnost kapaliny nebo plynu vytlačená tělesem). Tím pádem, je-li těleso ponořeno do kapaliny nebo plynu, ztrácí na své hmotnosti tolik, kolik váží jím vytlačená kapalina nebo plyn. Příklad. Určete vztlakovou sílu působící na kámen o objemu 1,6 m 3 v mořské vodě. Zapišme si stav problému a vyřešme jej. Když plovoucí těleso dosáhne hladiny kapaliny, pak s jeho dalším pohybem vzhůru bude Archimédova síla klesat. Proč? Ale protože objem části tělesa ponořeného do kapaliny se zmenší a Archimédova síla se rovná hmotnosti kapaliny v objemu části tělesa v ní ponořené. Když se Archimédova síla vyrovná gravitační síle, těleso se zastaví a bude plavat na hladině kapaliny, částečně do ní ponořené. Výsledný závěr lze snadno experimentálně ověřit. Nalijte vodu do vypouštěcí nádoby až po úroveň odtokové trubky. Poté ponořme plovoucí těleso do nádoby, když jsme jej předtím zvážili ve vzduchu. Po sestupu do vody tělo vytlačí objem vody, který se rovná objemu části těla, která je v něm ponořena. Po zvážení této vody zjistíme, že její hmotnost (Archimedova síla) se rovná gravitační síle působící na plovoucí těleso, neboli hmotnosti tohoto tělesa ve vzduchu. Když provedete stejné experimenty s jakýmikoli jinými tělesy plovoucími v různých kapalinách – ve vodě, alkoholu, solném roztoku, můžete se ujistit, že pokud těleso plave v kapalině, pak se váha jím vytlačené kapaliny rovná hmotnosti tohoto tělesa ve vzduchu. Je snadné to dokázat je-li hustota pevné pevné látky větší než hustota kapaliny, pak těleso v takové kapalině klesá. V této kapalině plave těleso s nižší hustotou. Kus železa se například potopí ve vodě, ale plave ve rtuti. Naproti tomu těleso, jehož hustota se rovná hustotě kapaliny, zůstává uvnitř kapaliny v rovnováze. Led plave na hladině vody, protože jeho hustota je menší než hustota vody. Čím nižší je hustota tělesa ve srovnání s hustotou kapaliny, tím menší část tělesa je ponořena do kapaliny . Při stejných hustotách tělesa a kapaliny se těleso vznáší uvnitř kapaliny v jakékoli hloubce. Dvě nemísitelné kapaliny, například voda a petrolej, jsou umístěny v nádobě podle jejich hustot: ve spodní části nádoby - hustší voda (ρ = 1000 kg / m 3), nahoře - lehčí petrolej (ρ = 800 kg/m3). Průměrná hustota osídlení živými organismy vodní prostředí, se jen málo liší od hustoty vody, takže jejich hmotnost je téměř zcela vyvážena Archimedovou silou. Díky tomu vodní živočichové nepotřebují tak silné a masivní kostry jako suchozemští. Ze stejného důvodu jsou kmeny vodních rostlin elastické. Plavecký měchýř ryby snadno mění svůj objem. Když ryba pomocí svalů klesá do velké hloubky a tlak vody na ni se zvyšuje, bublina se stahuje, objem těla ryby se zmenšuje a ta se netlačí nahoru, ale plave v hloubce. Ryba tak může v určitých mezích regulovat hloubku svého ponoru. Velryby regulují hloubku potápění tím, že stahují a rozšiřují kapacitu plic. Plachetnice. Lodě plující po řekách, jezerech, mořích a oceánech jsou postaveny z různé materiály s různou hustotou. Trup lodí je obvykle vyroben z ocelových plechů. Všechny vnitřní spojovací prvky, které dodávají lodím pevnost, jsou také vyrobeny z kovů. Pro stavbu lodí se používají různé materiály, které ve srovnání s vodou mají vyšší i nižší hustotu. Jak lodě plují, berou na palubu a přepravují velké náklady? Pokus s plovoucím tělesem (§ 50) ukázal, že těleso svou podvodní částí vytlačí tolik vody, že se tato voda hmotností rovná váze tělesa na vzduchu. To platí také pro jakoukoli loď. Hmotnost vody vytlačená podvodní částí lodi se rovná váze lodi s nákladem ve vzduchu nebo gravitační síle působící na loď s nákladem. Hloubka, do které je loď ponořena ve vodě, se nazývá návrh . Nejhlubší přípustný ponor je vyznačen na trupu lodi červenou čarou tzv čára ponoru (z holandštiny. voda- voda). Váha vody vytlačená lodí, když se ponořila do vodorysky, stejnou silou gravitace působící na loď s nákladem se nazývá výtlak lodi. V současné době se pro přepravu ropy staví lodě o výtlaku 5 000 000 kN (5 10 6 kN) a více, tedy o hmotnosti 500 000 tun (5 10 5 t) a více spolu s nákladem. Pokud od výtlaku odečteme hmotnost samotné lodi, pak dostaneme nosnost této lodi. Nosnost udává hmotnost nákladu přepravovaného lodí. Od té doby existuje stavba lodí Starověký Egypt, ve Fénicii (věří se, že Féničané byli jedním z nejlepších stavitelů lodí), starověké Číně. V Rusku stavba lodí vznikla na přelomu 17. a 18. století. Stavěly se hlavně válečné lodě, ale právě v Rusku vznikl první ledoborec, lodě se spalovacím motorem a jaderný ledoborec Arktika. Aeronautika. Kresba popisující míč bratří Montgolfierů v roce 1783: „Pohled a přesné rozměry balónu Země"Která byla první." 1786 Od pradávna lidé snili o tom, že budou moci létat nad mraky, plavat v oceánu vzduchu, když se plavili po moři. Pro letectví Nejprve se používaly balónky, které byly plněny buď ohřátým vzduchem, nebo vodíkem či heliem. Aby se balón zvedl do vzduchu, je nutné, aby Archimédova síla (vztlak) F A, působící na míč, bylo víc než gravitace F těžký, tzn. F A > F těžký Jak míč stoupá, Archimedova síla, která na něj působí, klesá ( F A = gρV), protože hustota horní atmosféry je menší než hustota zemského povrchu. Pro zvýšení výše je z míče shozen speciální balast (závaží), který míč odlehčí. Nakonec míč dosáhne maximální výšky zdvihu. Pro snížení koule se část plynu uvolní z jejího pláště pomocí speciálního ventilu. Ve vodorovném směru se balon pohybuje pouze vlivem větru, proto se nazývá balón (z řečtiny vzduch- vzduch, stato- stojící). Není to tak dávno, kdy se obrovské balony používaly ke studiu horních vrstev atmosféry, stratosféry - stratostaty . Než se naučili stavět velká letadla pro přepravu cestujících a nákladu vzduchem, používaly se řízené balóny – vzducholodě. Mají protáhlý tvar, pod korbou je zavěšena gondola s motorem, který pohání vrtuli. Balón se nejen sám zvedá, ale může zvednout i nějaký náklad: kabinu, lidi, přístroje. Abychom tedy zjistili, jakou zátěž může balón zvednout, je nutné ji určit. zdvihací síla. Necháme vypustit do vzduchu např. balon o objemu 40 m 3 naplněný heliem. Hmotnost helia vyplňujícího plášť koule se bude rovnat: m Ge \u003d ρ Ge V \u003d 0,1890 kg / m 3 40 m 3 \u003d 7,2 kg, a jeho hmotnost je: P Ge = g m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N. Vztlaková síla (archimedovská) působící na tuto kouli ve vzduchu se rovná hmotnosti vzduchu o objemu 40 m 3, tzn. F A \u003d g ρ vzduch V; F A \u003d 9,8 N / kg 1,3 kg / m 3 40 m 3 \u003d 520 N. To znamená, že tato koule dokáže zvednout břemeno o hmotnosti 520 N - 71 N = 449 N. To je její zdvihací síla. Balón o stejném objemu, ale naplněný vodíkem, dokáže zvednout zátěž 479 N. To znamená, že jeho zdvihací síla je větší než u balónu naplněného heliem. Přesto se helium používá častěji, protože nehoří, a proto je bezpečnější. Vodík je hořlavý plyn. Zvedat a spouštět balón naplněný horkým vzduchem je mnohem jednodušší. K tomu je pod otvorem umístěným ve spodní části koule umístěn hořák. Pomocí plynového hořáku můžete regulovat teplotu vzduchu uvnitř míče, což znamená jeho hustotu a vztlak. Aby koule stoupala výše, stačí silněji zahřát vzduch v ní, čímž se zvýší plamen hořáku. Když plamen hořáku klesá, teplota vzduchu v kouli klesá a koule klesá. Je možné zvolit takovou teplotu míče, při které bude hmotnost míče a kabiny rovna vztlakové síle. Pak bude míč viset ve vzduchu a bude snadné z něj pozorovat. S rozvojem vědy došlo také k významným změnám v letecké technice. Bylo možné použít nové pláště pro balóny, které se staly odolnými, mrazuvzdornými a lehkými. Úspěchy v oblasti radiotechniky, elektroniky, automatizace umožnily navrhovat bezpilotní balóny. Tyto balóny se používají ke studiu vzdušných proudů, pro geografický a biomedicínský výzkum v nižších vrstvách atmosféry. Tlak je velmi důležitý Fyzické množství, která hraje velkou roli Příroda stejně jako lidský život. Lidským okem navenek nepostřehnutelný tlak může každý z nás velmi dobře cítit. To se naučili především starší lidé, kteří často trpí vysokým krevním tlakem (nebo naopak nízkým). Ale v našem článku budeme hovořit více o tlaku ve fyzice, o tom, jak se měří a vypočítává, jaké jsou vzorce pro výpočet tlaku různých látek: vzduchu, kapaliny nebo pevné látky. Definice tlaku ve fyzice Tlak je ve fyzice chápán jako termodynamická veličina vyjádřená jako poměr kolmé tlakové síly k ploše, na kterou působí. Navíc podle Pascalova zákona, pokud je systém ve stavu rovnováhy, pak tlak na něj bude stejný pro všechny body systému. Ve fyzice, stejně jako v chemii, se tlak označuje velkým písmenem P, pocházejícím z latinské slovo"pressura" - tlak. (V anglický jazyk tlak zůstal téměř nezměněn - tlak). Obecný tlakový vzorec Z klasická definiceže z takového tlaku lze odvodit obecný vzorec pro jeho výpočet. Bude to vypadat takto: Kde F je tlaková síla a S je plocha, na kterou působí. Jinými slovy, vzorec pro zjištění tlaku je síla působící na určitý povrch, dělená plochou tohoto samotného povrchu. Jak je ze vzorce vidět, při výpočtu tlaku vždy platí zásada: čím menší je prostor ovlivněný silou, tím velké množství tlak na něj a naopak. To lze ilustrovat na jednoduchém příkladu ze života: chléb se nejsnáze krájí ostrým nožem, protože ostrý nůž má nabroušenou čepel, to znamená, že jeho plocha S ze vzorce je minimální, což znamená, že tlak nůž na chlebu se bude co nejvíce rovnat působící síle F toho, kdo nůž drží. Je však již obtížnější krájet chléb tupým nožem, protože jeho čepel má velkou plochu S a tlak nože na chléb bude menší, což znamená, že za účelem odříznutí kousku chleba, musíte použít větší sílu F. Obecný vzorec pro tlak ve skutečnosti dokonale popisuje vzorec pro tlak pevného tělesa. Tlakové jednotky Podle mezinárodního metrického systému se tlak měří v pascalech. Jeden pascal z klasického vzorce se rovná jednomu Newtonu (jak víme, Newton je naše jednotka síly) děleno jedním metrem čtverečním. Ale bohužel, v praxi se pascal ukazuje jako velmi malá jednotka a není vždy vhodné jej používat k měření tlaku, takže se k měření tlaku často používají jiné jednotky: Bary - jeden bar se rovná 105 pascalům Milimetry vodního sloupce Měřiče vodního sloupce Technická a fyzická atmosféra Vzorec hydrostatického tlaku Jak víme, jinak agregované stavy látky mají různé fyzikální vlastnosti. Kapaliny se svými vlastnostmi liší od pevných látek a plyny se zase liší od všech. Proto je zcela logické, že i metody pro stanovení tlaku pro kapaliny, pevné látky a plyny se budou lišit. Takže například vzorec pro tlak vody (nebo hydrostatický tlak) bude vypadat takto: Kde malé p je hustota hmoty, g je zrychlení volného pádu, h je výška. Tento vzorec zejména vysvětluje, proč když se potápěči (nebo batyskaf či ponorka) ponoří do hloubky, tlak okolní vody se stále více zvyšuje. Také z tohoto vzorce je jasné, proč na předmět ponořený do nějakého druhu želé bude působit větší tlak než na předmět ponořený jednoduše do vody, protože hustota želé (p) je vyšší než hustota vody a čím vyšší je hustota. kapaliny, tím vyšší je její hydrostatický tlak. Námi uvedený vzorec hydrostatického tlaku platí nejen pro kapaliny, ale i pro plyny. Člověk, potápěč nebo horolezec si proto musí při výstupu vysoko do hor (kde je vzduch vzácnější, což znamená menší tlak), stejně jako při sestupu do podmořských hlubin speciální adaptaci, zvyknout na to, že bude ovlivněna jiným tlakem. Prudká změna tlaku může vést ke kesonové nemoci (v případě potápěčů) nebo horské nemoci (v případě horolezců). Jak "keson" tak "gornyashka", jak jim slangově říkají potápěči a horolezci, jsou způsobeny prudkou změnou tlaku životní prostředí. To znamená, že pokud nepřipravený člověk náhle začne lézt na Everest, rychle chytí „horníka“ a pokud tentýž člověk začne sestupovat na dno Mariinského příkopu, zaručeně dostane „keson“. V prvním případě nebude příčinou přizpůsobení těla nízkému tlaku, ale ve druhém - zvýšenému. Američtí potápěči v dekompresní komoře určené k přípravě na hloubkové potápění a přizpůsobení těla vysokému tlaku oceánských hlubin. Parciální tlak a jeho vzorec Ačkoli je vzorec hydrostatického tlaku použitelný pro plyny, je pohodlnější vypočítat pro ně tlaky pomocí jiného vzorce, vzorce pro parciální tlak. Faktem je, že absolutně čisté látky se v přírodě vyskytují jen zřídka, a to platí jak pro kapaliny, tak pro plyny. Obvykle v praxi v okolním světě převládají různé směsi a je logické, že každá ze složek takové směsi může vyvíjet jiný tlak, takový rozdílný tlak se nazývá parciální. Určení parciálního tlaku je jednoduché – rovná se součtu tlaků každé složky uvažované směsi. Odtud bude mít vzorec parciálního tlaku následující tvar: P = P1 + P2 + P3 Kde P1, P2 a P3 jsou tlaky každé ze složek plynné směsi, tzv. "ideálního plynu". Například pro určení tlaku vzduchu obvyklý vzorec pro hydrostatický tlak nestačí, jelikož vzduch je vlastně směs různých plynů, kde kromě hlavní složky kyslíku, kterou všichni dýcháme, jsou ještě další: dusík, argon atd. Takové výpočty musí být provedeny pomocí vzorce pro parciální tlak. Ideální vzorec tlaku plynu Za zmínku také stojí, že tlak ideálního plynu, tedy každé jednotlivé složky plynné směsi, lze pohodlně vypočítat pomocí vzorce molekulární kinetické teorie. Kde n je koncentrace molekul plynu, T je absolutní teplota plynu, k je Boltzmannova konstanta (udává vztah mezi kinetickou energií částice plynu a její absolutní teplota), rovná se 1,38 * 10-23 J / K. Přístroje na měření tlaku Samozřejmě, že lidstvo vynalezlo mnoho zařízení, která vám umožňují rychle a pohodlně měřit úroveň tlaku. Pro měření okolního tlaku je to také atmosférický tlak pomocí přístroje, jako je manometr nebo barometr. Ke zjištění krevního tlaku u člověka, který často způsobuje neduhy, se používá přístroj, který většina zná pod názvem neinvazivní tonometr. Existuje mnoho typů takových zařízení. Také biologové se ve svém výzkumu zabývají výpočty osmotického tlaku - to je tlak uvnitř a vně buňky. A meteorologové nám zejména tlakovými poklesy v prostředí předpovídají počasí. Tlak Kuzněcova VN. Velká ruská encyklopedie. Staženo 27. srpna 2016. E.R. Cohen a kol., "Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", Zelená kniha IUPAC, 3. vydání, 2. tisk, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008). - str. 14. Výpočet tlaku kapaliny na dně a stěnách nádoby, video Tlak je fyzikální veličina, která hraje v přírodě a lidském životě zvláštní roli. Tento okem nepostřehnutelný jev ovlivňuje nejen stav prostředí, ale také jej všichni velmi dobře pociťují. Pojďme zjistit, co to je, jaké typy existují a jak najít tlak (vzorec) v různých prostředích. To, čemu se ve fyzice a chemii říká tlak Tímto pojmem se označuje důležitá termodynamická veličina, která se vyjadřuje v poměru kolmo působící tlakové síly k ploše, na kterou působí. Tento jev nezávisí na velikosti systému, ve kterém funguje, a týká se tedy intenzivních veličin. V rovnovážném stavu je tlak ve všech bodech soustavy stejný. Ve fyzice a chemii se to označuje písmenem „P“, což je zkratka latinského názvu termínu – pressūra. Pokud mluvíme o osmotickém tlaku kapaliny (rovnováze mezi tlakem uvnitř a vně buňky), používá se písmeno „P“. Tlakové jednotky Podle norem mezinárodní soustavy SI se uvažovaný fyzikální jev měří v pascalech (v azbuce - Pa, v latině - Ra). Na základě tlakového vzorce se ukazuje, že jeden Pa se rovná jednomu N (newton - děleno jedním čtverečním metrem (jednotka plochy). V praxi je však použití pascalů poměrně obtížné, protože tato jednotka je velmi malá. V tomto ohledu lze kromě norem soustavy SI tuto hodnotu měřit i jiným způsobem. Níže jsou jeho nejznámější analogy. Většina z nich je široce používána v bývalém SSSR. bary. Jeden pruh se rovná 105 Pa. Torres nebo milimetry rtuti. Přibližně jeden Torr odpovídá 133,3223684 Pa. milimetry vodního sloupce. Metry vodního sloupce. technické atmosféry. fyzické atmosféry. Jeden atm se rovná 101 325 Pa a 1,033233 at. Kilogram-síla na centimetr čtvereční. Existují také tunová síla a gramová síla. Kromě toho existuje analogová libra na čtvereční palec. Obecný vzorec tlaku (fyzika sedmé třídy) Z definice dané fyzikální veličiny lze určit způsob jejího zjištění. Vypadá to jako na fotografii níže. V něm je F síla a S je plocha. Jinými slovy, vzorec pro zjištění tlaku je jeho síla dělená plochou, na kterou působí. Lze ji také zapsat takto: P = mg / S nebo P = pVg / S. Tato fyzikální veličina tedy souvisí s dalšími termodynamickými veličinami: objemem a hmotností. Pro tlak platí zásada: čím menší prostor působí silou, tím větší má přítlačnou sílu. Pokud se však plocha zvětší (stejnou silou) - požadovaná hodnota se sníží. Vzorec hydrostatického tlaku Různé agregované stavy látek zajišťují přítomnost jejich vlastností, které se navzájem liší. Na základě toho se v nich budou lišit i metody stanovení P. Například vzorec pro tlak vody (hydrostatický) vypadá takto: P = pgh. Platí to i pro plyny. Zároveň jej nelze použít pro výpočet atmosférického tlaku, kvůli rozdílu nadmořských výšek a hustot vzduchu. V tomto vzorci p je hustota, g je gravitační zrychlení a h je výška. Na základě toho, čím hlouběji předmět nebo předmět klesá, tím vyšší je tlak, který na něj působí uvnitř kapaliny (plynu). Uvažovaná varianta je adaptací klasického příkladu P = F / S. Pokud si připomeneme, že síla je rovna derivaci hmotnosti rychlostí volného pádu (F = mg) a hmotnost kapaliny je derivací objemu hustotou (m = pV), pak tlakový vzorec lze zapsat jako P = pVg / S. V tomto případě je objem plocha násobená výškou (V = Sh). Pokud vložíte tato data, ukáže se, že oblast v čitateli a jmenovateli lze zmenšit a výstupem je výše uvedený vzorec: P \u003d pgh. Vzhledem k tlaku v kapalinách je třeba připomenout, že na rozdíl od pevných látek je u nich často možné zakřivení povrchové vrstvy. A to zase přispívá k vytvoření dalšího tlaku. Pro takové situace se používá mírně odlišný tlakový vzorec: P \u003d P 0 + 2QH. V tomto případě P 0 je tlak nezakřivené vrstvy a Q je povrch napětí kapaliny. H je průměrné zakřivení povrchu, které je určeno Laplaceovým zákonem: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Složky R 1 a R 2 jsou poloměry hlavního zakřivení. Parciální tlak a jeho vzorec Ačkoli je metoda P = pgh použitelná pro kapaliny i plyny, je lepší vypočítat tlak v plynech trochu jiným způsobem. Faktem je, že v přírodě se zpravidla absolutně čisté látky příliš nevyskytují, protože v ní převládají směsi. A to platí nejen pro kapaliny, ale i pro plyny. A jak víte, každá z těchto složek vyvíjí jiný tlak, nazývaný parciální tlak. Je to docela snadné definovat. Je rovna součtu tlaků každé složky uvažované směsi (ideální plyn). Z toho vyplývá, že vzorec parciálního tlaku vypadá takto: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... a tak dále, podle počtu složek. Často se vyskytují případy, kdy je nutné určit tlak vzduchu. Někteří však mylně provádějí výpočty pouze s kyslíkem podle schématu P = pgh. Vzduch je ale směsí různých plynů. Obsahuje dusík, argon, kyslík a další látky. Na základě aktuální situace je vzorec tlaku vzduchu součtem tlaků všech jeho složek. Měli byste tedy vzít výše uvedené P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... Nejběžnější přístroje pro měření tlaku Navzdory skutečnosti, že není obtížné vypočítat uvažovanou termodynamickou veličinu pomocí výše uvedených vzorců, někdy prostě není čas na provedení výpočtu. Koneckonců, musíte vždy vzít v úvahu četné nuance. Proto byla pro pohodlí během několika staletí vyvinuta řada zařízení, která to dělají místo lidí. Ve skutečnosti jsou téměř všechna zařízení tohoto druhu druhem tlakoměru (pomáhá určit tlak v plynech a kapalinách). Liší se však provedením, přesností a rozsahem. Atmosférický tlak se měří pomocí tlakoměru zvaného barometr. Pokud je nutné stanovit vakuum (tedy tlak pod atmosférickým tlakem), používá se jeho jiná verze, vakuometr. Ke zjištění krevního tlaku u člověka se používá sfygmomanometr. Pro většinu je známější jako neinvazivní tonometr. Existuje mnoho druhů takových zařízení: od rtuťových mechanických po plně automatické digitální. Jejich přesnost závisí na materiálech, ze kterých jsou vyrobeny, a místě měření. Poklesy tlaku v prostředí (anglicky - tlaková ztráta) se zjišťují pomocí nebo difnamometrů (nezaměňovat s dynamometry). Druhy tlaku S ohledem na tlak, vzorec pro jeho nalezení a jeho variace pro různé látky stojí za to dozvědět se o odrůdách tohoto množství. Je jich pět. Absolutní. barometrický Přebytek. Vakuum. Rozdíl. Absolutní Jedná se o název celkového tlaku, pod kterým se látka nebo předmět nachází, bez zohlednění vlivu ostatních plynných složek atmosféry. Měří se v pascalech a je součtem přetlaku a atmosférického tlaku. Je to také rozdíl mezi barometrickým a vakuovým typem. Vypočítá se podle vzorce P = P 2 + P 3 nebo P = P 2 - P 4. Za referenční bod pro absolutní tlak v podmínkách planety Země se bere tlak uvnitř nádoby, ze které se odebírá vzduch (tedy klasické vakuum). Pouze tento typ tlaku se používá ve většině termodynamických vzorců. barometrický Tímto pojmem se označuje tlak atmosféry (gravitace) na všechny předměty a předměty v ní nalezené, včetně povrchu samotné Země. Většina lidí ho zná také pod názvem atmosférický. Uvádí se a jeho hodnota se mění v závislosti na místě a čase měření, jakož i na povětrnostních podmínkách a nad/pod hladinou moře. Hodnota barometrického tlaku se rovná modulu síly atmosféry na jednotku plochy podél normály k ní. Ve stabilní atmosféře je velikost tohoto fyzikálního jevu rovna hmotnosti sloupce vzduchu na podložce o ploše rovné jedné. Norma barometrického tlaku je 101 325 Pa (760 mm Hg při 0 stupních Celsia). Navíc, čím výše je objekt od povrchu Země, tím nižší je tlak vzduchu na něj. Každých 8 km klesá o 100 Pa. Díky této vlastnosti se na horách voda v konvicích vaří mnohem rychleji než doma na sporáku. Faktem je, že tlak ovlivňuje bod varu: s jeho poklesem se tento snižuje. A naopak. Na této vlastnosti je postavena práce takových kuchyňských spotřebičů, jako je tlakový hrnec a autokláv. Zvýšení tlaku uvnitř nich přispívá k vytváření vyšších teplot v nádobí než v běžných pánvích na sporáku. Vzorec barometrické nadmořské výšky se používá k výpočtu atmosférického tlaku. Vypadá to jako na fotografii níže. P je požadovaná hodnota ve výšce, P 0 je hustota vzduchu v blízkosti povrchu, g je zrychlení volného pádu, h je výška nad Zemí, m - molární hmotnost plynu, t je teplota systému, r je univerzální plynová konstanta 8,3144598 J⁄(mol x K) a e je Euclairovo číslo 2,71828. Často ve výše uvedeném vzorci pro atmosférický tlak se místo R používá K - Boltzmannova konstanta. Univerzální plynová konstanta je často vyjádřena v podmínkách jejího součinu Avogadrovým číslem. Pro výpočty je vhodnější, když se počet částic udává v molech. Při výpočtech se vždy vyplatí vzít v úvahu možnost změn teploty vzduchu v důsledku změny meteorologické situace nebo při stoupání nad hladinu moře a také zeměpisnou šířku. Měřidlo a vakuum Rozdíl mezi atmosférickým a naměřeným okolním tlakem se nazývá přetlak. V závislosti na výsledku se změní název hodnoty. Pokud je kladný, nazývá se přetlak. Pokud je získaný výsledek se znaménkem mínus, nazývá se vakuoměr. Stojí za to připomenout, že nemůže být více než barometrické. rozdíl Tato hodnota je tlakový rozdíl v různých bodech měření. Zpravidla se používá k určení poklesu tlaku na jakémkoli zařízení. To platí zejména v ropném průmyslu. Když jsme zjistili, jaký druh termodynamické veličiny se nazývá tlak, a pomocí jakých vzorců se nachází, můžeme dojít k závěru, že tento jev je velmi důležitý, a proto znalosti o něm nebudou nikdy zbytečné. Vydání 16 Profesor Daniil Edisonovich ve videolekci fyziky z Akademie zábavných věd seznámí malé diváky s novou fyzikální veličinou, která slouží k měření tlaku - Pascalem. Po shlédnutí programu se dozvíte, jak je důležitá oblast podpory pevného tělesa, jak nepropadnout ledem či sněhem a také se seznámíte se vzorcem pro tlak pevných těles. Pevný vzorec pro tlak na tělo Jak si jistě pamatujete z minulého programu, váha je síla, kterou tělo tlačí na podpěru. Čím to, že ten samý člověk, jdoucí ve sněhu v botách, propadne, ale ne při lyžování? Pro pochopení této problematiky vás profesor Daniil Edisonovich naučí vzorec pro tlak pevných látek. Traktor váží mnohem více než auto a neuvízne ve volné půdě. Lehké vozidlo, které na takovou půdu narazí, přitom pravděpodobně uvázne a bude muset být vytaženo traktorem. Výsledek síly působící na plochu závisí nejen na velikosti této síly, ale také na ploše, na kterou tato síla působí. Když člověk vstoupí do sněhu, váha jeho těla se rozloží na oblast jeho nohou. A pokud má člověk lyže, pak je váha rozložena na jejich plochu, která je mnohem větší než plocha chodidel. Vzhledem k tomu, že se oblast použití zvětšila, člověk nespadne do sněhu. Tlak je skalární fyzikální veličina rovna poměru tlakové síly působící na daný povrch k ploše tohoto povrchu. Pro určení tlaku je nutné rozdělit sílu působící kolmo k povrchu plochou tohoto povrchu. Vzorec pro tlak pevných látek je napsán takto: p \u003d F / S, kde p je tlak, F je tlaková síla, S je plocha podpěry. Jednotkou tlaku je tlak vytvářený silou 1 newtonu působící na plochu 1 m2 kolmou k této ploše. Tlak se měří v pascalech. Podle vzorce pro tlak pevných látek se tedy 1 pascal rovná 1 newtonu na metr čtvereční. Mezi silou tlaku a tlaku je přímo úměrný vztah, to znamená, že čím větší síla, tím větší tlak a naopak, čím menší síla, tím menší tlak. Pokud mluvíme o závislosti tlaku na oblasti podpory, pak existuje nepřímo úměrný vztah, to znamená, že čím větší je plocha podpory, tím menší tlak a naopak. Čím menší je kontaktní plocha těles, tím větší je tlak. Hodnota tlaku má velká důležitost nejen v životě člověka, ale i v životě zvířat. Například zajíc vyvíjející tlak 1,2 kPa může poměrně snadno utéct před vlkem, který na sypký sníh vyvíjí tlak 12 kPa, ale na pevné zemi z něj neunikne. Mohlo by vás zajímat Příběh studenta Moskevské státní univerzity národního výzkumu pojmenované po N Polytechnické univerzity v Rusku Rap školení Ruské akademie spravedlnosti Ruská akademie spravedlnosti Ruská státní humanitní univerzita spravedlnosti