Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Mechanické vlastnosti kapalin Fyzika 7.ročník ZŠ Creation IP&RK.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Mechanické vlastnosti kapalin Fyzika 7.ročník ZŠ Creation IP&RK."— Transkript prezentace:

1 Mechanické vlastnosti kapalin Fyzika 7.ročník ZŠ Creation IP&RK

2 Rozcestník : Vlastnosti kapalin - opakování Tlak v kapalině, hydrostatický tlak Působení vnější síly na kapalinu, Pascalův zákon Hydraulická zařízení Spojené nádoby Vztlaková síla působící na těleso v kapalině Archimedův zákon, příklady, Archimédes Potápění, plování a vznášení tělesa

3 Vlastnosti kapalin - opakování TekutéTekuté (dají se přelévat) Nemají stálý tvarNemají stálý tvar (zaujímají jej podle nádoby) Snadno dělitelnéSnadno dělitelné (kapky) NestlačitelnéNestlačitelné (objem se nemění) hladinaV klidu je hladina v nádobě vodorovná Při nižších teplotách se mění na pevné látky, při vyšších teplotách se mění na plynné látky

4 Z čeho vyplývají jejich vlastnosti? Základem jsou vlastnosti molekul –Jsou v neustálém neuspořádaném pohybu –Udržují se přibližně ve stejných vzdálenostech od sebe –Nejsou pevně vázané, mohou po sobě klouzat –Jsou-li blízko u sebe – převažují síly přitažlivé –Při větších vzdálenostech převažují síly odpudivé Molekuly vody Brownův pohybBrownův pohyb (aplet na webu)

5 Povrchové napětí se projevuje tak, že povrch kapaliny se chová jako pružná blána čím je povrchové napětí větší, tím snáze se na jeho povrchu udrží tělesa vzniká tak, že na povrchu kapaliny působí pouze síly směrem dovnitř (na rozdíl od sil mezi molekulami uvnitř kapaliny, které působí všemi směry) Čím vyšší teplota, tím nižší povrchové napětí Povrchové napětí se dá také snížit pomocí mýdla, saponátů, tuků

6 Vlastnosti kapalin - souhrn neustálém neuspořádaném  Molekuly kapalin jsou stejně jako molekuly plynů či pevných látek v neustálém neuspořádaném pohybu. odpudivými přitažlivé  Molekuly na sebe působí odpudivými silami, jsou-li příliš blízko u sebe, při větších vzdálenostech jsou mezi nimi síly přitažlivé. klouzat  Udržují se v přibližně stejných vzdálenostech od sebe. Nejsou však vázány na jedno místo a mohou po sobě klouzat. tekutéurčen tvarem nádobynestlačitelné  Kapaliny jsou tekuté, jejich tvar je určen tvarem nádoby. Jsou nestlačitelné. pružná blána na povrchu kapalinypovrchové napětí.  Důsledkem sil mezi molekulami je pružná blána na povrchu kapaliny. Její vlastnost popisuje fyzikální veličina povrchové napětí.

7 Hustota v závislosti na teplotě kapaliny Při zvýšení teploty kapaliny se zvětší její objem. Protože hmotnost se nemění, hustota kapaliny se zmenší. Výjimkou je vodamezi 0°C a 4°CVýjimkou je voda. Její objem se při zvýšení teploty mezi 0°C a 4°C zmenšuje a hustota vody se zvětšuje. teplotní anomálie vodyHustota vody je proto při 4°C největší. Tato výjimka se nazývá teplotní anomálie vody.

8 je způsoben tíhou kapaliny, tzn. gravitační silou Země, která působí na částečky kapaliny. Hydrostatický tlak ve vodě poznáte tlakem vody na spánky, oči, ušní bubínek – na části, které jsou na změnu tlaku citlivé. Tlak v kapalině – hydrostatický tlak Vodní organismy jsou na tlak vody přizpůsobeny, a některé mohou pobývat i ve velkých hloubkách HYDRO = VODNÍ STATICKÝ = KLIDOVÝ HYDROSTATICKÝ = TLAK VE STOJÍCÍ VODĚ ODKAZ ODKAZ Video – JAK PŮSOBÍ HYDROSTATICKÝ TLAK Zajímavost

9 Hydrostatická tlaková síla : –označujeme F h [F h ]=N V důsledku působení gravitace na částice kapaliny „tlačí“ kapalina na své okolí. Tlak kapaliny takto vyvolaný nazýváme hydrostatický tlak, sílu kapaliny takto vyvolanou nazýváme hydrostatická tlaková síla. Tlak v kapalinách vyvolaný tíhovou silou :

10 Jestliže využijeme znalostí o výpočtu tlaku : a za sílu F dosadíme hydrostatickou sílu F h Získáme vztah pro výpočet hydrostatického tlaku p h : vše zapíšeme ve tvaru zlomku, zkrátíme S Hydrostatický tlak - odvození vztahu:

11 Hydrostatický tlak roste: hloubkou  s hloubkou ponoření v kapalině (čím větší hloubka, tím větší tlak)  s hustotou  s hustotou kapaliny (čím větší hustota, tím větší tlak a naopak) “slaná voda má větší hustotu než sladká – ve stejné hloubce je větší tlak...“ Nezáleží na množství  Nezáleží na množství (hmotnosti, objemu) kapaliny! gravitaci  závisí na gravitaci (kapalina se musí vyskytovat v gravitačním poli) Latimérie - v hlubokých vodách

12 p h.....značka hydrostatického tlaku h.....hloubka (vzdálenost od volné hladiny) ρ.....značka hustoty (hustota vody ρ =1000kg/m 3 ) g.....gravitační konstanta (g =10N/kg) 1Pa....jeden Pascal („paskal“...jednotka tlaku) K zapamatování: p h = h.ρ.g DALŠÍ JEDNOTKY: megapascal MPa, kilopascal kPa

13 p h = 50m. 1000kg/m 3. 10N/kg = Pa = 500kPa = 0,5MPa Hydrostatický tlak na potápěče v hloubce 50 metrů je 0,5 MPa. ( max. hloubka sečské přehrady je 25 m !!! ) mm Vypočítej jaký hydrostatický tlak působí na potápěče v přehradě v hloubce mm? Příklad 1: Co známe? h =50 000mm ρ=1000kg/m 3 g =10N/kg p h = ? (Pa) Výpočet : p h = h.ρ.g = 50 m

14 p h = 2 MPa = Pa ρ = 1030 kg/m 3 ( slaná voda je hustší něž sladká) g =10 N/kg h =? (m) Příklad 2: Vypočítej, v jaké podmořské hloubce působí na ponorku tlak 2 MPa? Co známe? Výpočet: p h = h.ρ.g h = p h : (ρ.g) p h = Pa : (1000kg/m 3.10N/kg) = 200 m Oceánský hydrostatický tlak 2 MPa působí v hloubce 200 m.

15 Známe hydrostatický tlak.. p h = h. ρ. g, který je způsobený tíhou kapaliny Budeme-li kapalinu v nádobě stlačovat silou, vyvoláme tlak, který je dán součtem hydrostatického tlaku a tlaku vyvolaného vnější silou silou. Působení vnější tlakové síly na kapalinu Tlak v kapalině NEZÁVISÍ na tvaru nádoby nebo množství kapaliny v ní obsažené – pouze na hloubce pod hladinou. Pro úplnost … HYDROSTATICKÉ PARADOXON

16 Tlak v kapalinách Působíme-li na pevné těleso tlakovou silou F, přenáší se tato síla ve směru, kterým působí. do všech směrů síla působí vždy kolmo na určitou plochuNaproti tomu v kapalinách se přenáší tlaková síla do všech směrů a síla působí vždy kolmo na určitou plochu kapalného tělesa. Pascalův zákon Popisuje chování kapaliny v uzavřené nádobě Působí-li na kapalinu v uzavřené nádobě vnější tlaková síla, zvýší se tlak ve všech místech kapaliny stejně.Působí-li na kapalinu v uzavřené nádobě vnější tlaková síla, zvýší se tlak ve všech místech kapaliny stejně.

17 spojených nádob Na základě hydrostatického tlaku lze vysvětlit podstatu spojených nádob. Spojené nádoby jsou nádoby, které jsou u dna spojeny trubicí. Jejich tvar může být jakýkoli. Nalijeme-li do těchto nádob kapalinu o stejné hustotě, pak se hladina ve všech nádobách ustálí ve stejné výšce h nad společným dnem. Je to způsobeno důsledkem Pascalova zákona - ve všech místech kapaliny je stejný tlak. U dna tedy bude tlak p h = h × ρ × g, ρ a g jsou stejné, proto musí být i stejná výška h. Spojené nádoby

18 Zdymadlo – schod v řece Stavějí se u jezů a přehrad, aby se umožnil přejezd lodí z vyšší hladiny na nižší jsou to nádrže oddělené vraty od řeky. S řekou je spojuje potrubí, jímž se voda do nich připouští a z nich vypouští.

19 Využití spojených nádob kropící konev, čajník, vodotrysk, kuchyňská výlevka, fontána, schéma splachování vodováha, měřič hladiny v cisterně, přečerpání ze sudu

20 Hydraulické zařízení Hydraulické zařízení je mechanický stroj vycházející z Pascalova zákona, jehož hlavní součásti tvoří 2 písty a mezi nimi uzavřená kapalina (většinou se jedná o hydraulický olej). Působí-li síla na jeden píst, kapalina přenese sílu k druhému pístu.

21 Princip fungování hydraulického zařízení Síla, působící na první píst, vytváří v kapalině tlak, který se přenáší do všech míst kapaliny, tedy i k druhému pístu. Na druhý píst tlačí kapalina stejně velkým tlakem a podle velikosti obsahu pístu působí celkovou silou, která může být větší než byla původní síla na první píst. Síla se tak nejen přenese, ale i zvětší. Můžeme tedy při působení velmi malou silou na jeden píst vyvolat značnou sílu na druhém pístu, ovšem práce zůstává stejná. Dráha malého pístu je tolikrát větší, kolikrát větší je síla vyvolaná pístem s větším plošným obsahem.

22 Využití hydraulického zařízení Dokážeš pojmenovat ???

23 Použití Velký význam má Pascalův zákon v hydraulických brzdách. Zde existence stejného tlaku ve všech místech rozvodu brzdové kapaliny umožňuje, aby brzdy na kola působily stejnými silami a vozidlo se při brždění nedostalo do smyku.

24 Hydraulický lis F1F1 S1S1 F2F2 S2S2 Obsah malého pístu hydraulického lisu je 10 cm 2 a působí na něj síla 100 N. Obsah velkého pístu je 300 cm 2. Urči velikost tlakové síly, kterou působí kapalina na velký píst.

25 Důvod k zamyšlení V jakém případě snadněji zvedneš tašku plnou kamení? Kde lépe uneseš kamaráda – ve vodě nebo na souši? Proč ???

26 Vztlaková síla Pokus: 100 g závaží – siloměr ukazuje 1 N závaží ponoříme do vody - siloměr ukazuje 0,85 N Ve vodě působí kromě tíhové síly ještě síla 0,15 N mířící vzhůru. Co je to asi za sílu ???

27 vztlaková síla působí svisle vzhůru tíhová síla působí svisle dolů Síly působící na těleso ponořené do kapaliny: Závisí na objemu ponořené části tělesa Změnou objemu je možné vztlakovou sílu měnit –Toho využívají ryby – mají měchýř, jehož objem můžou měnit Zmenší-li jej – ryba klesá Zvětší-li jej – ryba stoupá Vztlaková síla:

28 Vztlaková síla Závisí na objemu ponořené části tělesa –I člověk může měnit svůj objem: nadechováním – splývání vydechováním - potápění Nezávisí na hloubce, v níž je těleso ponořeno!! V … objem ponořené části tělesa [m 3 ] ρ … hustota kapaliny [kg/ m 3 ] g … tíhové zrychlení [N/kg]

29 Archimédův zákon Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která se rovná tíze kapaliny tělesem vytlačené. Přesněji: vytlačené ponořenou částí tělesa !!! Java applet vztlaková síla

30 Příklad 1: Určete vztlakovou sílu působící na Petra při potápění v bazénu. Objem Petra je V = 0,06 m 3, hustota vody je ρ = 1000 kg/m 3. Na Petra působí vztlaková síla o velikosti 600 N.

31 Příklad 2: Jak velká vztlaková síla působí ve vodě na ponořenou krychli o hraně délky 15 cm? Na ponořenou krychli působí vztlaková síla o velikosti 33,75 N.

32 Archimédes největší starořecký matematik a fyzik (287 – 212 př.n.l.) Žil v Syrakusách Účinné obranné zbraně (obří praky, otočné jeřáby, katapulty, zrcadla ) Archimédes – příběh jeho objevu Syrakuský král chtěl zjistit, zda nová koruna je z čistého zlata. Archimédes nemohl korunu porušit. Jednou, když se koupal v lázních, pozoroval, jak jeho tělo vytlačuje vodu. Našel řešení problém – prý vyběhl z lázní nahý a volal „HEURÉKA!“ (našel jsem) do nádoby s vodou položil korunu – sledoval hladinu do téže nádoby položil kus čistého zlata se stejnou hmotností jako měla koruna a hladina nevystoupila tak vysoko … Koruna nebyla z čistého zlata! Ž i v o t o p i s

33 Plování a potápění těles Co se může stát, když těleso zcela ponoříme do kapaliny? Těleso se potápí, klesá ke dnu Těleso setrvává v klidu – vznáší se Těleso stoupá k hladině Příčina rozdílného chování Na těleso působí 2 síly: –Tíhová směrem dolů F G = m. g = V. ρ tělesa. g –Vztlaková směrem nahoru F vz = V. ρ kapaliny. g Objem tělesa a gravitační konstanta jsou ve vzorcích stejné chování tělesa záleží na hustotách

34 F VZ těleso se potápí hustota tělesa je větší, než hustota kapaliny ρ t > ρ k 1. Těleso se potápí 2. Těleso stoupá ke hladině - plove F VZ > F g => těleso stoupá k hladině – plove hustota tělesa je menší, než hustota kapaliny ρ t < ρ k

35 F VZ = F g => těleso se vznáší v kapalině hustota tělesa je stejná, jako hustota kapaliny ρ t = ρ k 3. Těleso se vznáší Ve vodě se může vznášet: vejce, mikrotenový sáček,.. Souhrnný přehled:

36


Stáhnout ppt "Mechanické vlastnosti kapalin Fyzika 7.ročník ZŠ Creation IP&RK."

Podobné prezentace


Reklamy Google