HYDROSTATYKA W „ PIGUŁCE” ρ

HYDROSTATYKA W „ PIGUŁCE”
1. CIŚNIENIE oblicza się dzieląc siłę nacisku (parcie) przez wielkość naciskanej powierzchni:
p=
a)
b)
c)
d)
FN
S
jednostką ciśnienia jest Paskal: 1Pa = 1N/m2
im większa jest naciskana powierzchnia tym ciśnienie mniejsze
ciecze i gazy wywierają nacisk na wszystkie umieszczone w nich ciała i ścianki naczynia
jeżeli nacisk wywierany jest na poziome podłoże to siła nacisku jest równa ciężarowi ciała
FN = Fg = m ∙ g
2.
Ciśnienie zewnętrzne rozchodzi się w gazach i w cieczach jednakowo we wszystkich kierunkach –
( PRAWO PASCALA)
3. Wartość ciśnienia atmosferycznego zależy od:
a) wysokości n. p. m – im wyżej tym ciśnienie mniejsze
b) gęstości powietrza - im gęstsze tym ciśnienie większe
- na poziomie morza ciśnienie to ma wartość ok. 1000 hPa
4. CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE występuje w cieczach, a jego wartość zależy od:
a) głębokości (wysokości słupa cieczy) – im głębiej tym ciśnienie większe
b) gęstości cieczy
ph = h ⋅ ρ ⋅ g
ZADANIA
Zadania1. (0 - 3)
Ciśnienie atmosferyczne ma wartość ok.1000hPa. Oblicz, z jaką siłą powietrze naciska na szybę okienną o
powierzchni 0,5 m2. Dlaczego szyba nie pęka?
Zadanie2. (0 – 3)
Jakie ciśnienie na podłogę wywiera Zenon, który waży 50 kg, jeżeli całkowita powierzchnia jego butów
wynosi 140cm2?
(wskazówka: punkt 1d „piguły”)
Zadanie 3. (0 – 3)
Zygmunt, nurkując w morzu zauważył, że jego ciśnieniomierz wskazuje ciśnienie 3000hPa. Na jakiej głębokości
wtedy pływał? (ρwody=1000kg/m3, g= 10N/kg)
(patrz uwaga w punkcie 4 „piguły” i p. 3)
Zadanie 4. (0 – 4)
Z jaką siłą woda dociska maskę do twarzy nurkującego Zdzisława na głębokości 10m?
(powierzchnia maski wynosi 50cm2, ρwody = 1000kg/m3, g = 10N/kg)
Zadanie 5. (0 -3)
Na wykresie przedstawiono zależność ciśnienia hydrostatycznego od wysokości słupa pewnej cieczy.
Na jego podstawie oblicz gęstość cieczy. (g = 10N/kg)
3,2
p [kPa]
2,4
1,6
0,8
h [cm]
c) ciśnienie hydrostatyczne nie zależy od kształtu naczynia, w którym ciecz się znajduje
0
0
10
20
30
40
UWAGA: ponieważ nad cieczą jest atmosfera, więc całkowite ciśnienie na danej głębokości to suma ciśnień
atmosferycznego i hydrostatycznego (ważne w zadaniach, gdzie należy obliczyć ciśnienie całkowite)
Zadanie 6. (0 - 3)
Po zanurzeniu w oliwie (ρ = 920kg/m3) ciężar ciała zmniejszył się o 20N. Oblicz objętość tego ciała. (g = 10N/kg)
(wskazówka: różnica ciężarów jest oczywiście spowodowana działaniem siły wyporu)
5. W naczyniach połączonych poziom cieczy w odnogach jest jednakowy, ale tylko wówczas, gdy znajduje się
w nich jednakowa ciecz (lub ciecze mieszające się). Gdy w ramionach znajdują się ciecze nie mieszające
(np. woda i olej), to poziom będzie wyższy tam, gdzie jest ciecz o mniejszej gęstości.
Zadanie 7. (0 – 2)
Czy ogórek o masie 150g i objętości 200 cm3 będzie pływał w alkoholu (ρalk.= 790kg/m3)
6. SIŁA WYPORU działa w cieczach (i w gazach) i jej wartość jest równa ciężarowi wypartej cieczy(gazu)
(czyli im więcej ciało wyprze cieczy tym większa siła wyporu) - patrz: PRAWO ARCHIMEDESA
a) jej wartość zależy od:
- objętości zanurzonej części ciała (im większa zanurzona objętość tym więcej wypartej cieczy)
- gęstości cieczy (gazu)
FW =V ⋅ ρ ⋅ g
b) wartość tej siły nie zależy od masy (ciężaru) zanurzonego ciała, ani jego gęstości
7. WARUNKI PŁYWANIA CIAŁ:
a) ciało tonie, gdy jego ciężar jest większy od siły wyporu Fg > Fw
- dzieje się tak wówczas, gdy jego GĘSTOŚĆ jest większa od gęstości cieczy
b) ciało wypływa na powierzchnię, gdy jego ciężar jest mniejszy od siły wyporu Fg < Fw
- dzieje się tak wówczas, gdy jego GĘSTOŚĆ jest mniejsza od gęstości cieczy
Uwaga: 1. Powyższe warunki dotyczą również gazów.
2. Zwróć uwagę, że porównuje się gęstości cieczy i ciała lub ciężar ciała i siłę wyporu
Zadanie 8. (0 – 4)
Aby podnieść zanurzony w wodzie kawałek żelaza o masie 10kg należy użyć siły 87 N. Jaką objętość ma ten
kawał żelaza? (ρwody=1000kg/m3, g= 10N/kg)
(wskazówka: aby podnieść ciało zanurzone w cieczy należy działać siłą F = Fg– Fwyporu )
Zadanie 9. (0 – 2)
Na zbudowany przez Zbigniewa balon działa w powietrzu siła wyporu 4kN. Masa balonu wraz z koszem wynosi 300kg.
Czy taki balon jest w stanie unieść Zbigniewa, jeżeli waży on 60kg?