Mechanické vlastnosti kapalin - opakování Vypracovala: Mgr. Monika Schubertová

1. Z NÁŠ ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI KAPALIN ?  neustálý neuspořádaný pohyb částic  jsou tekuté  gravitační síla způsobuje vodorovnou hladinu  nemají svůj tvar, přizpůsobují se tvaru nádoby  mají stálý objem, jsou téměř nestlačitelné  snadno dělitelné na menší části  elektrický proud ve vodivých kapalinách je způsoben ionty  teplo se v kapalinách může šířit prouděním

 Kapalina neboli kapalná látka je jedno ze skupenství látek, při kterém jsou částice látky relativně blízko sebe, ale nejsou vázány v pevných polohách a mohou se pohybovat v celém objemu.

Tlak v kapalině TTlak p je fyzikální veličina, která charakterizuje stav tekutiny v klidu.

Tlak v tekutinách může být vyvolán:  A) vnější silou prostřednictvím pevného tělesa, které je s tekutým tělesem v přímém styku  B) účinkem gravitační síly Země na kapalinu

A) Vnější silou prostřednictvím pevného tělesa  Pokus (vlastními slovy)  Výsledky pokusu shrnuje Pascalův zákon: Působením vnější tlakové síly kolmo na povrch kapaliny v uzavřené nádobě vznikne ve všech místech kapaliny stejný tlak

J AK URČÍME TLAK V KAPALINĚ PODLE P ASCALOVA ZÁKONA ?  p = F : S  F = tlaková síla  S = plocha pístu

J AK P RACUJÍ HYDRAULICKÁ ZAŘÍZENÍ ?  Pascalův zákon je základem hydraulických zařízení, která využívají přenosu tlaku a tím i tlakové síly od jednoho pístu k druhému. Velikostí pístu se dá ovlivnit i velikost tlakové síly hydraulických zařízení

J AK LZE VYJÁDŘIT P ASCALŮV ZÁKON NA HYDRAULICKÉM ZAŘÍZENÍ ?  F1 : S1 = F2 : S2  Kolikrát je obsah plochy velkého pístu větší než obsah plochy malého, tolikrát větší síla působí na velký píst než na malý píst.

B) účinkem gravitační síly Země V důsledku působení gravitační síly Země působí kapalina v nádobě v klidu tlakovou silou kolmo na dno nádoby, na stěny nádoby a na plochy ponořené v kapalině.

J AK URČÍME VELIKOST TLAKOVÉ SÍLY ?  Tlaková síla roste s hloubkou, závisí na obsahu plochy, na kterou kapalina působí a hustotě kapaliny  F = S. h. ρ. g

C O JE HYDROSTATICKÝ PARADOX ? Velikost hydrostatické tlakové síly závisí na hustotě kapaliny, na obsahu dna a na hloubce pod volným povrchem kapaliny. Nezávisí na tvaru a celkovém objemu kapalného tělesa.

N A ČEM ZÁVISÍ H YDROSTATICKÝ TLAK ? Hydrostatický tlak v kapalině roste s hloubkou h pod hladinou. Ve stejné hloubce je větší hydrostatický tlak v kapalině s větší hustotou ρ.

OO působícím tlaku v kapalině se můžeme přesvědčit jednoduchým pokusem. Trubičku ponoříme do kapaliny, s rostoucí hloubkou se voda stále více prohýbá do dna trubice. KK měření tlaku se používají manometry

Volná hladina MMísta o stejném hydrostatickém tlaku se nazývají hladiny. Hladina o nulovém hydrostatickém tlaku je na volném povrchu kapaliny a nazývá se volná hladina.

N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 = ρ × h × g, ρ a g jsou stejné, proto musí být i stejná výška h.

Vztlaková síla v kapalinách  Tělesa, která ponoříme do kapaliny, nadlehčuje vztlaková síla F vz, která je důsledkem hydrostatického tlaku kapaliny. Má opačný směr než gravitační síla, směřuje vzhůru.  Jejich výslednice je vztlaková síla Fvz. Fvz = Fg - F

J AK VYPOČÍTÁME VELIKOST VZTLAKOVÉ SÍLY ?  Fvz = V. ρ. g  Tento poznatek vyjadřuje Archimédův zákon.

Archimédův zákon NNa těleso ponořené do kapaliny působí svisle vzhůru vztlaková síla. VVelikost vztlakové síly Fvz se rovná velikosti gravitační síly Fg působící na kapalinu stejného objemu, jako je objem ponořené části tělesa

Důsledkem Archimédova zákona je různé chování těles v kapalině. Mohou nastat tři případy:  1. těleso plove  ρ t F vz > F G  Výslednice sil F směřuje nahoru a těleso stoupá k volné hladině kapaliny. Jakmile jí dosáhne, částečně se vynoří a ustálí se v takové poloze, že tíhová síla F G je v rovnováze se vztlakovou silou.  Takto se chová např. dřevěný špalek ve vodě.

 2. těleso se v kapalině volně vznáší  ρ t = ρ k => F vz = F G  Výslednice sil F = 0, těleso se v kapalině vznáší.  Ve vodě se vnášejí např. ryby a mořští živočichové.

 3. těleso klesá ke dnu  ρ t > ρ => F vz < F G  Výslednice sil F směřuje dolů a těleso klesá ke dnu.  Takto se chovají např. kovové předměty ve vodě.

PPři plování tělesa v kapalině se vynoří taková část tělesa, že gravitační síla Fg a vztlaková síla Fvz působící na těleso jsou v rovnováze.

Těleso plovoucí v různých kapalinách se ponoří tím větší částí svého objemu do kapaliny, čím menší je hustota kapaliny.  Tohoto poznatku se využívá při měření hustoty kapalin:

Důležité pojmy zzákladní vlastnosti kapalin, ttlak v kapalině, PPascalův zákon, hhydraulická zařízení, vyjádření Pascalova zákona na hydraulických zařízeních, ttlaková síla kapaliny, hhydrostatický paradox, hydrostatický tlak,  volná hladina, spojené nádoby, vvztlaková síla, Archimedův zákon, ppotápění, plování a vznášení těles, mměření hustoty kapalin, hustoměr

Otázky k zopakování:  Jakou vlastnost nemůžeš přisoudit kapalinám?  A) tekutost C) můžeme je dělit na menší části  B) stlačitelnost D) teplo se v nich šíří prouděním  Jak určíme tlak podle Pascalova zákona?  A) p = F : S C) p = F. S  B) p = h. r. G D) p = Shrg

Otázky k opakování:  A) na hloubce a tvaru nádoby  B) na hustotě kapaliny a tvaru nádoby  C) na hloubce pod hladinou a hustotě kapaliny  D) na hloubce pod hladinou a vztlakové síle  Na píst o obsahu 2 cm 2 působí tlaková síla 10 N. Jak velký je tlak v kapalině?  A) 50 PaC) 5 Pa  B) 50 kPaD) 5 N Na čem závisí hydrostatický tlak?

Zdroje:  Fyzika pro 7. ročník základní školy, Prometheus, Praha 2001