Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr VáchaZS – Mechanika plynů a kapalin

Náplň Vlastnosti kapalin a plynů Tlak a pascalův zákon Hydrostatický tlak a hydrostatické paradoxon Atmosférický tlak Vztlaková síla Proudění kapalin a plynů

Vlastnosti kapalin a plynů Ideální kapalina – dokonale tekutá, bez vnitřního tření a naprosto nestlačitelná Ideální plyn – dokonale tekuý, bez vnitřního tření a dokonale stlačitelný

Tlak Skalární veličina p = F/S, [p] = Pa Pascalův zákon – tlak vyvolaný vnější silou,která působí na kapalné těleso v uzavřené nádobě, je ve všech místech kapaliny stejný

Hydraulické zařízení Tlak v kapalině je všude stejný

Hydrostatický tlak Tíhové pole Země působí na všechny částice v kapalině – síla – vzniká tlak Hydrostatický tlak je přímo úměrný hustotě kapaliny a hloubce místa pod volným povrchem kapaliny

Hydrostatické paradoxon

Atmosférický tlak Vznik stejně jako tlak hydrostatický Nelze použít Hustota atmosféry se mění s výškou Normální atmosférický tlak P atm = Pa

Vztlaková síla v kapalinách a plynech Velikost vztlakové síly F vz, kterou je těleso nadlehčováno, je přímo úměrná hustotě kapaliny a objemu ponořeného tělesa Archimedův zákon: Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná velikosti tíhy kapaliny stejného objemu, jako je objem ponořené části tělesa

Plování těles Závisí na hustotě kapaliny a tělesa Plování ρ k > ρ t Potápění ρ k < ρ t Vznášení ρ k = ρ t

Proudění – převažující pohyb molekul tekutiny v jednom směru Proudnice – trajektorie jednolivých molekul Laminární proudění – proudnice se neprotínají Turbulentní – proudnice se mohou protínat, vznikají víry Proudění kapalin a plynů I

Proudění kapalin a plynů II Objemový průtok Rovnice kontinuity Při ustáleném proudění ideální kapaliny je součin obsahu průřezu a rychlosti proudu v každém místě trubice stejný!

Bernoulliho rovnice Součet kinetické a tlakové potenciální energie kapaliny o jednotkovém objemu je ve všech místech stejný

1)V nádobě je kapalina uzavřena pístem o ploše 25 cm 2. Jaký tlak vznikne, pokud na píst vyvineme sílu 50 N? Platí Pascalův zákon pro kapalinu i v beztížném stavu?

2) Jaká síla působí na válcový špunt o průměru 10 cm v hloubce 0,5 m pod hladinou vody?

3) Na rtuťovém barometru byla zjištěna výška 737 mm. Jaký byl barometrický tlak? (g=9,81, rho = 13600)

4) Jaká je hustota kamene s hmotností 12,6 kg, pokud na jeho vytažení z vody je potřebná síla, jejíž velikost je 81,2 N? Hustota vody 996,8 kg.m -3.

5) V trubici tvaru U jsou nality dvě nemísitelné kapaliny – voda a neznámá kapalina. Výška sloupce vody je 100 cm, výška sloupce neznámé kapaliny je 80 cm. Jakou hustotu má neznámá kapalina?

6) Jak se změnil poloměr rovného vodorovného potrubí, pokud vím, že rychlost klesla na devítinu?

7) Jak daleko dostříkne voda, pokud vytéká z nádoby o výšce hladiny 1m a víme, že otvor se nachází 20 cm nad dnem a dno je v úrovni podložky.

8) Do nádoby tvaru válce přiteče každou minutu 18,84 litrů vody. Otvorem na dně s průměrem 1 cm současně voda vytéká. V jaké výšce se ustálí hladina vody za předpokladu ideálního výtoku kapaliny?