Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Vztlaková síla působící na těleso v atmosféře Země (Učebnice strana 140 – 141) Na pouti koupíme balonek. Pustíme-li ho v místnosti, stoupá ke stropu.Po.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Vztlaková síla působící na těleso v atmosféře Země (Učebnice strana 140 – 141) Na pouti koupíme balonek. Pustíme-li ho v místnosti, stoupá ke stropu.Po."— Transkript prezentace:

1 Vztlaková síla působící na těleso v atmosféře Země (Učebnice strana 140 – 141) Na pouti koupíme balonek. Pustíme-li ho v místnosti, stoupá ke stropu.Po určité době (balonek mírně uchází) se balonek od stropu odlepí a volně se v místnosti vznáší. Později padne na zem. Nafoukneme-li stejný balonek ústy, i když bude jeho velikost stejná jako původní, balonek zase padá k zemi. I ve vzduchu nebo v jiném plynu působí vztlaková síla. Pokus: Na rovnoramenné páce (dasymetru) je na jednom konci zavěšena dutá skleněná koule a na druhém konci malé kovové závaží. Páka je v rovnovážné poloze. Nyní ji dáme i se stojánkem pod příklop vývěvy a vyčerpáme z jejího okolí vzduch. (Vývěva je zařízení, které umožňuje v určitém prostoru – pod tzv. recipientem (zvonem, skleněnou nádobou) – snížit tlak pod okolní atmosférický tlak odčerpáním vzduchu.)

2

3 Na kouli i na závaží působí v obou případech gravitační síla Země směrem dolů. Pokud je kolem páky vzduch, koule i závaží jsou nadlehčovány vzduchem. Na kouli působí větší vztlaková síla, protože má větší objem než závaží. Po odčerpání vzduchu přestane vztlaková síla působit a na straně koule páka klesá. Archimedův zákon platí i pro tělesa ve vzduchu.

4 Na každé těleso v atmosférickém vzduchu působí vztlaková síla F vz. Podle Archimedova zákona platí F vz = Vρ v g, kde V je objem tělesa a ρ v je hustota vzduchu. Hustota vzduchu u povrchu Země je 1,29 kg/m 3. Na volné těleso v atmosféře Země působí tedy gravitační síla F g Země svisle dolů a vztlaková síla F vz svisle vzhůru. F vz FgFg Je-li F vz > F g, směřuje jejich výslednice svisle vzhůru a těleso v atmosférickém vzduchu stoupá (např. balonek naplněný vodíkem). F = F vz – F g F Tyto poznatky umožňují sestrojit balony, které v atmosféře stoupají. Balony se plní plynem, který má menší hustotu než vzduch, např. horkým vzduchem, vodíkem nebo heliem. Balony mají trvalý význam pro výzkum vysokých vrstev atmosféry, zejména v meteorologii. Někdy se užívají i pro přepravu nákladů nebo osob na nepřístupná místa a ve sportu.

5 2)Balon má objem m 3. Jakou silou je za normálního tlaku nadlehčován, je-li naplněn a) vodíkem b) heliem Příklady: 1)Míč má objem 0,01 m 3. Vypočtěte, jakou silou je nadlehčován a) ve vzduch b) ve vodě 3)Balon má objem 800 m 3 a hmotnost 600 kg. Vypočítej, jakou silou je nadlehčován ve vzduchu a jakou silou je napínáno upevňovací lano. 5)Balon, který je naplněn vodíkem, má objem 3,5 m 3 a celkovou hmotnost včetně všech zařízení a koše 200 kg. a) Vypočítej hmotnost vodíku b) Jak velkou vztlakovou silou F vz je nadlehčován ve vzduchu? c) Jakou silou je napínáno kotevní lano? d) Kolik mužů o hmotnosti 80 kg balon unese? 4)Meteorologická sonda naplněná vodíkem má hmotnost 1,1 kg a objem 7,5 m 3. a) Jak velkou vztlakovou silou F vz působí na sondu atmosférický vzduch, který má hustotu asi 1,3 kg/m 3 ? b) Jak velkou gravitační silou F g působí na sondu Země? c) Urči velikost a směr výsledné síly F působící na volnou sondu. Udělej náčrtek sondy a sil F vz, F g a F s využitím předchozích výsledků. d) Jakou hmotnost by mohl mít náklad, aby ho sonda unesla?

6 Příklady: 1)Míč má objem 0,01 m 3. Vypočtěte, jakou silou je nadlehčován a) ve vzduch b) ve vodě V = 0,01 m 3 ρ v = 1,29 kg/m 3 (vzduch) ρ k = kg/m 3 (voda) F vz1 = ? N (ve vzduchu) F vz2 = ? N (ve vodě) b) F vz = Vρ k g F vz = 0,01·1 000 · 10 F vz = 100 N a) F vz = Vρ v g F vz = 0,01·1,29 · 10 F vz = 0,129 N 2)Balon má objem m 3. Jakou silou je za normálního tlaku nadlehčován, je-li naplněn a) vodíkem b) heliem V = m 3 ρ vo = 0,082 6 kg/m 3 (vodík) ρ h = 0,164 kg/m 3 (helium) ρ v = 1,29 kg/m 3 (vzduch) F vz1 = ? N (pro vodík) F vz2 = ? N (pro helium) F vz = Vρ v g F vz = ·1,29 · 10 F vz = N = 51,6 kN Míč je ve vodě nadlehčován silou 100 N, ve vzduchu silou 0,129 N. Balon naplněný vodíkem i heliem je nadlehčován silou 51,6 kN. Vztlaková síla nezávisí na látce, kterou je balon naplněn, ale pouze na jeho objemu.

7 3)Balon má objem 800 m 3 a hmotnost 600 kg. Vypočítej, jakou silou je nadlehčován ve vzduchu a jakou silou je napínáno upevňovací lano. V = 800 m 3 m = 600 kg ρ v = 1,29 kg/m 3 (vzduch) F vz = ? N F = ? N F vz = Vρ v g F vz = 800·1,29 · 10 F vz = N F g = mg F g = 600 · 10 F g = N Balon je nadlehčován silou N, na upevňovací lano působí silou N. F = F vz – F g F = – F = N F vz FgFg F

8 4)Meteorologická sonda naplněná vodíkem má hmotnost 1,1 kg a objem 7,5 m 3. a) Jak velkou vztlakovou silou F vz působí na sondu atmosférický vzduch, který má hustotu asi 1,3 kg/m 3 ? b) Jak velkou gravitační silou F g působí na sondu Země? c) Urči velikost a směr výsledné síly F působící na volnou sondu. Udělej náčrtek sondy a sil F vz, F g a F s využitím předchozích výsledků. d) Jakou hmotnost by mohl mít náklad, aby ho sonda unesla? V = 7,5 m 3 m = 1,1 kg ρ v = 1,3 kg/m 3 (vzduch) a) F vz = ? N b) F g = ? N c) F = ? N d) m n = ? kg a) F vz = Vρ v g F vz = 7,5 · 1,3 · 10 F vz = 97,5 N b) F g = m g F g = 1,1 · 10 F g = 11 N c) F vz > F g F = 97,7 – 11 F = 86,5 N F = F vz – F g F vz FgFg F d) Sonda se bude ve vzduchu volně vznášet, jestliže gravitační síla působící na náklad bude nejvýše rovna síle F. F n ≤ F F n ≤ 86,5 N Sonda je ve vzduchu nadlehčována silou 97,5 N, působí na ni gravitační síla 11 N, výsledná síla 86,5 N působí svisle nahoru. Sonda unese náklad o hmotnosti 8,65 kg.

9 5)Balon, který je naplněn vodíkem, má objem 385 m 3 a celkovou hmotnost včetně všech zařízení a koše 200 kg. a) Vypočítej hmotnost vodíku b) Jak velkou vztlakovou silou F vz je nadlehčován ve vzduchu? c) Jakou silou je napínáno kotevní lano? d) Kolik mužů o hmotnosti 80 kg balon unese? V = 385 m 3 m = 200 kg ρ v = 1,3 kg/m 3 (vzduch) ρ = 0,083 kg/m 3 (vodík) a) m v = ? kg (hmotnost vodíku) b) F vz = ? N c) F = ? N d) m n = ? kg (hmotnost možného nákladu) m 1 = 80 kg (hmotnost jednoho muže) p = ? (počet mužů, kteří mohou být v koši balonu) F vz FgFg F m v = 0,083 · 385 Hmotnost vodíku v balonu je 32 kg.

10 F vz > F g F = – F = 2685 N F = F vz – F g d) Balon se bude ve vzduchu volně vznášet, jestliže gravitační síla působící na náklad bude nejvýše rovna síle F. F n ≤ F F n ≤ N Balon je ve vzduchu nadlehčována silou N, lano je napínáno silou N. Balon unese 3 muže o hmotnosti 80 kg. b) F vz = Vρ v g F vz = 385 · 1,3 · 10 F vz = N c) F g = m g = (m + m v ) g F g = ( ) · 10 F g = N F vz FgFg F V = 385 m 3 ρ v = 1,3 kg/m 3 (vzduch) m = 200 kg ρ = 0,083 kg/m 3 (vodík) a) m v = 32 kg (hmotnost vodíku) b) F vz = ? N c) F = ? N d) m n = ? kg (hmotnost možného nákladu) m 1 = 80 kg (hmotnost jednoho muže) p = ? (počet mužů, kteří mohou být v koši balonu) p = 268,5 : 80 p = 3 Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 139 – 140.


Stáhnout ppt "Vztlaková síla působící na těleso v atmosféře Země (Učebnice strana 140 – 141) Na pouti koupíme balonek. Pustíme-li ho v místnosti, stoupá ke stropu.Po."

Podobné prezentace


Reklamy Google