Účinky gravitační síly Země na kapalinu (Učebnice strana 105 – 108) Uřízneme dno plastové láhve a místo něj připevníme tenkou blánu. Když nalijeme do takto upravené láhve vodu, blána se prohne ven. Na blánu tlačí voda svisle dolů tlakovou silou F v důsledku působení gravitační síly Země. F Do mikrotenového sáčku nalijeme vodu a sáček uzavřeme. Sáček se zaoblí. Zaoblení je způsobeno tlakovou silou na stěny sáčku. Do sáčku uděláme špendlíkem malé otvory. Voda vystřikuje kolmo ke stěně sáčku v místě otvoru, dokonce i nahoru. Vystřikující paprsek vody naznačuje směr tlakové síly na stěnu sáčku.

Do nádoby s otvory ve stěně nalijeme vodu, potom otvory uvolníme. h1 F1 Voda vytéká z otvorů kolmo ke stěně válce, potom se působením gravitační síly Země paprsek ohýbá a směřuje pak svisle dolů. h2 F2 h3 F3 Voda tedy tlačí nejen svisle dolů na dno válce, ale i kolmo na stěny válce. Čím je otvor hlouběji pod hladinou, tím prudčeji z něj voda vytéká. Tlaková síla, kterou voda v gravitačním poli Země působí na stěny válce, se zvětšuje s hloubkou. Ke skleněné trubici přitiskneme kovovou destičku. Ve vzduchu destička po uvolnění od trubice odpadne. Ponoříme-li trubici s destičkou do nádoby s vodou, destička neodpadne, i když ji nedržíme. Voda působí kolmo na destičku tlakovou silou svisle vzhůru. Budeme-li nalévat do trubice vodu, destička se uvolní, když její hladina dosáhne výšky hladiny vody v nádobě.

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 nádobě. Tuto sílu nazýváme hydrostatická tlaková síla a značíme Fh (hydro ~ voda, statická ~ v klidu). Do nádoby s vodou vložíme trubici s destičkou u dolního okraje. Voda působí kolmo na destičku o obsahu plochy S tlakovou silou Fh svisle vzhůru a přidržuje ji u trubice. h Kapalina v nádobě působí tlakovou silou kolmo i na plochy ponořené v kapalině. Fh S Budeme-li nalévat do trubice vodu, destička se uvolní, když hladina dosáhne výšky hladiny vody v nádobě. Fg Voda v trubici působí na destičku svou gravitační silou Fg. Je-li tato síla stejně velká jako tlaková síla Fh vody v nádobě na destičku, pak výsledná síla působící na destičku je nulová a destička se uvolní. Platí: Fh = Shρg Tlaková síla kapaliny roste s hloubkou a závisí na hustotě kapaliny.

S = 50 cm2 = 0,005 m2 h = 10 cm = 0,1 m ρ = 1 000 kg/m3 (voda) olej h Příklad: Jakou tlakovou silou působí voda na dno nádoby o obsahu 50 cm2, je-li výška sloupce vody nade dnem 10 cm? Jak se změní tlaková síla, naplníme-li stejnou nádobu olejem? S = 50 cm2 = 0,005 m2 h = 10 cm = 0,1 m ρ = 1 000 kg/m3 (voda) Fh = ? N olej ρ = 920 kg/m3 Fh = ? N h S Fh = Shρg Fh = Shρg Na dno nádoby s vodou působí tlaková síla 5 N, na dno nádoby s olejem působí tlaková síla 4,6 N.

Máme nádoby různých tvarů, které mají stejný obsah dna S, naplníme je stejnou kapalinou (vodou nebo jinou kapalinou) do stejné výšky h. Porovnej hmotnost kapaliny v nádobách a tlakovou sílu, kterou působí kapalina na dno jednotlivých nádob. A B C Ve všech nádobách je stejná kapalina, pak pro hmotnost kapaliny platí: h Fh Fh Fh S S S Největší hmotnost má kapalina v nádobě B, protože má největší objem, nejmenší hmotnost má kapalina v nádobě C, protože má nejmenší objem. Pro tlakovou sílu na dno nádob platí: Fh = Shρg Všechny nádoby mají stejnou plochu dna S, ve všech nádobách je stejná kapalina o hustotě ρ a hladina kapaliny má stejnou výšku h. Tlaková síla kapaliny na dno musí být pro všechny nádoby stejná. Kapalná tělesa mají různé hmotnosti, působí na ně různé gravitační síly, ale tlaková síla na dno je ve všech nádobách stejná, protože nezávisí na hmotnosti kapaliny. Toto zjištění udělal francouzský fyzik Blaise Pascal v 17. století. a nazývá se hydrostatický paradox. Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 108 – 109.