Część VII

Materiały pomocnicze 7
do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki
Wodnej
1. Ciśnienie p.
p=
FN
S
Ciśnienie jest to siła nacisku wywierana na jednostkową powierzchnię.
Jednostką ciśnienie jest Pascal.
[ p ] = 1N2
m
2. Prawo Pascala.
Ciśnienie wewnątrz cieczy pozostającej w równowadze wywołane
działaniem siły zewnętrznej rozchodzi się równomiernie w całej objętości
cieczy i w każdym punkcie ma taką samą wartość.
3. Ciśnienie hydrostatyczne.
Jest to ciśnienie wywierane na dany punkt przez słup cieczy o wysokości
h.
ph = ρ ⋅ g ⋅ h
4. Prawo Archimedesa.
Na każde ciało zanurzone w cieczy lub gazie działa siła wyporu Fw
skierowana pionowo do góry. Jej wartość jest równa iloczynowi gęstości
cieczy ρ, przyśpieszenia ziemskiego g i objętości zanurzonej części ciała
VZ.
Fwyp = ρ ⋅ g ⋅ VZ
5. Warunki pływania ciał.
a. Gdy gęstość ciała jest większa niż gęstość cieczy ciało tonie.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
b. Gdy gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość cieczy ciało pływa
częściowo zanurzone.
c. Gdy gęstość ciała jest równa gęstości cieczy ciało utrzymuje się
wewnątrz cieczy, w tym miejscu, w którym je włożono.
Zadania.
1. Oblicz ciśnienie, które wywiera ciecz o ciężarze 14 N, znajdująca się w
naczyniu o kształcie prostopadłościanu, na dno o polu powierzchni
30cm2.
2. Ciśnienie wywierane przez wodę na dno naczynia wynosi 1300Pa. Jaka
jest wysokość wody w naczyniu.
3. Nurek zanurzył się w jeziorze na głębokość 60m. Ile wynosi siła nacisku
wody na skafander nurka, jeżeli całkowita powierzchnia tego skafandra
jest równa 2.5m2.
4. Siła wyporu zależy od:
a. Objętości całego ciała.
b. Objętości zanurzonej części ciała.
c. Masy ciała.
d. Ciężaru ciała
e. Głębokości zanurzenia.
f. Gęstości ciała
g. Kształtu ciała.
h. Gęstości cieczy, w której ciało jest zanurzone.
5. Dlaczego łatwiej unosisz się na wodzie, gdy nabierasz dużo powietrza w
płuca?
6. Wyjaśnij dlaczego jajko włożone do naczynia ze słodką wodą tonie, a w
wodzie z solą pływa.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
7. Wiemy, że gęstość stali jest dużo większa niż gęstość wody, a jednak
stalowy statek nie tonie. Dlaczego?
8. Dlaczego okręty podwodne nabierają wody do specjalnych zbiorników,
gdy chcą się zanurzyć.
9. Czy unoszenie się balonu w powietrzu jest bardziej podobne do pływania
okrętu nawodnego czy okrętu podwodne?
10.Balon napełniono najpierw helem (ρ1=0.179kg/m3), a następnie wodorem
(ρ2=0.090kg/m3). Porównaj siły nośne balonu w obu przypadkach.
11.Dlaczego ciepłe powietrze nad kaloryferem unosi się do góry, a zimne
opada do dołu.
12.Jaka jest gęstość ciała, które pływa całkowicie zanurzone w glicerynie.
13.Ciało pływa częściowo zanurzone w wodzie, tak, że część zanurzona
stanowi 2/3 całej objętości. Oblicz gęstość tego ciała.
14.Sześcienna kostka o krawędzi 10cm pływa w wodzie zanurzona na
głębokość 9.22cm. Oblicz gęstość kostki.
15.W naczyniu znajduje się rtęć i woda. (Ciecze te nie mieszają się za sobą).
Do naczynia wrzucono kulkę, która pływa częściowo zanurzona w
wodzie, a częściowo zanurzona w rtęci. Jaka część całej objętości kulki
znajduje się w wodzie? Gęstość kulki wynosi 7500kg/m3.
16.Jaka jest grubość kry lodowej wystającej ponad powierzchnię wody na
wysokość 2m?
17.Stalowa kula waży w powietrzu 3.2N, a w nieznanej cieczy 2.8N. Jaka
jest gęstość tej cieczy, jeżeli gęstość stali wynosi 7500kg/m3.
18.Wazonik waży w powietrzu 2.54N, a w wodzie 2.24N. Jaka jest gęstość
materiału, z którego wykonano wazonik?
19.Znaleźć naciąg liny podczas wyciągania z wody płyty betonowej o
objętości 2.4m3 z przyśpieszeniem 0.5m/s2. Nie uwzględniać oporu
lepkiego wody. Gęstość betonu 2200 kg/m3.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego