Tlak v tekutinách Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Radim Frič. Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací.

Prezentace na téma: "Tlak v tekutinách Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Radim Frič. Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací."— Transkript prezentace:

1 Tlak v tekutinách Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Radim Frič. Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací materiál byl vytvořen v rámci OP VK 1.5 – EU peníze středním školám. VY_32_INOVACE_120218 21. dubna 2013

2 Když položíme těleso na podložku o ploše S, začne na podložku působit tlaková síla F a pod tělesem vzniká tlak p. Tlak je tím větší, čím větší síla působí a čím je menší plocha, na které těleso leží. Platí tedy: Tlak Tlak je skalární fyzikální veličina. Jednotka tlaku patří mezi odvozené jednotky – Pascal. Jednotka pojmenovaná podle francouzského fyzika Blaise Pascala (1623 – 1662). 2 Obr. 1

3 Příčinou tlaku v tekutinách jsou nárazy na jistou plochu S, která je ve styku s tekutinou. Tlak v tekutinách Pro tlak v tekutině tedy také platí vztah S F 3

4 Je-li kapalina uzavřená v nádobě a na nádobu působí vnější síly, vniká v kapalině tlak úměrný velikosti působících sil. Pascalův zákon Tlak v kapalině způsobený vnější silou 4 Působí-li vnější síla o velikosti F na povrch kapaliny s obsahem S v uzavřené nádobě, v kapalině vznikne tlak, který je ve všech místech kapaliny stejný.

5 Praktické užití Pascalova zákona 5 Hydraulická zařízení: - lisy - zvedáky p1p1 p2p2 p 1 = p 2 malá plocha pístu S1S1 F2F2 velká plocha pístu S2S2 velká síla F1F1 malá síla Poměr velikosti ploch pístů je stejný jako poměr velikosti působících sil.

6 Řešený příklad 1a 6

7 Řešený příklad 1b 7

8 Tlak v kapalině způsobený vlastní tíhovou silou 8 Kapalina se skládá z částic. Každá z těchto částic je přitahována k Zemi ve svislém směru tíhovou silou. Tyto síly způsobují v kapalině tzv. hydrostatický tlak, který je tím větší, čím je větší hloubka kapaliny v daném místě.

9 Hydrostatický tlak 9 Každá z molekul kapaliny je přitahována k Zemi ve svislém směru tíhovou silou F G. Molekuly vyšších vrstev kapaliny tlačí na molekuly v nižších vrstvách.

10 Řešený příklad 2 10

11 Příklady 11 1. Vypočtěte hydrostatický tlak v nejhlubším místě opavského městského bazénu. Voda je zde 220cm hluboká. 2. Určete hustotu spodní kapaliny v U trubici. Horní kapalinou je olej o hustotě 800kg. m -3. Přitom platí h 1 = 13cm, h 2 = 39cm, h = 15cm. 3. V uzavřené nádobě je olej. Nádoba má dva uzavřené otvory. Na jedno víčko o plošném obsahu 28cm 2 zatlačíme silou 100N. Jaká síla působí zevnitř kapaliny na druhé víčko o obsahu 7cm 2 ? 4. Na kuličku ponořenou ve vodě působí tíhová síla 120N a vztlaková síla 140N. Jaká část objemu kuličky V’ bude po vynoření nad hladinou? Jakou hustotu by kulička musela mít, aby se vynořila dvojnásobná část objemu kuličky?

12 Tlak v plynech 12 Ačkoliv se to nezdá, je hmotnost vzduchu nad námi poměrně vysoká. Atmosféra je několik kilometrů vysoká vrstva vzduchu, při povrchu Země je jeho hustota cca 1,3 kilogramů na metr krychlový. Např. hmotnost vzduchu ve třídě je zhruba 400kg. Tlak ve vzduchu způsobený tíhou vzduchu nazýváme ATMOSFÉRICKÝ TLAK. Jednotkou je Pascal. Svou velikostí odpovídá přibližně hydrostatického tlaku vody v hloubce 10m Jak byl atmosférický tlak poprvé změřen? ATMOSFÉRICKÝ TLAK:

13 Torricelliho pokus 13 V 17. století byl italským fyzikem, matematikem a vynálezcem barometru Evangelistou Torricellim sestaven pokus, který umožnil přesné určení atmosférického tlaku. Popis pokusu: Do 1m dlouhé skleněné trubice nalil rtuť, nádobu zazátkoval a zazátkovaným otvorem vložil do nádoby se rtutí. Po otevření otvoru se část rtuti vylila do nádoby. V horní části trubice zůstal prostor, ve kterém je pouze vakuum. Torricelli zjistil, že výška rtuti v trubici nad volnou hladinou byla i při náklonu trubice vždy stejná, a to přibližně 75cm. Vysvětlení: Trubici a atmosféru lze považovat za spojené nádoby. V úrovni volné hladiny rtuti tedy platí: Obr. 2

14 Tlak v plynech 14 Atmosférický tlak v daném místě na Zemi se mění v čase (pohyb atmosféry). Atmosférický tlak klesá s rostoucí nadmořskou výškou, na každých 100 metrech klesne o cca 130Pa. Ve výšce 5000m je tedy tlak o 6,5kPa menší než na hladině moře, tedy jen 93,5%. Je zde také řidší vzduch a proto horolezci při výstupu na vysoké hory používají kyslíkové dýchací přístroje. Byl stanoven tzv. normální atmosférický tlak o velikosti 101 325Pa. Jde zhruba o tlak vzduchu na 45° severní šířky při 15°C. NORMÁLNÍ ATMOSFÉRICKÝ TLAK p a = 1,013 25. 10 5 Pa

15 Příklady 15 1. Určete o kolik poklesne atmosférický tlak při výstupu turisty od úpatí hory k vrcholu, který je o 1500m výše. 2. Jak je vysoká hora, jejíž úpatí je u hladiny moře, jestliže víme, že podíl atmosférických tlaků na vrcholu a při úpatí je 0,9? 3. Jaká atmosférická tlaková síla působí na střechu domu o rozměrech 15m x 12m? Dům stojí v místě s nadmořskou výškou 250m.n.m. 4. Pokud nafoukneme balónek a vložíme ho pod recipient vývěvy, odkud odčerpáváme vzduch, pozorujeme, že balónek zvětšuje svůj objem. V extrémním případě dokonce může prasknout. Vysvětlete proč. 5. Na rovnoramenných vahách leží vlevo polystyrénová kostka a vpravo kovová závaží, která vyvažují váhy. Tuto vyváženou váhu vložíme pod recipient vývěvy, kterou spustíme. Popište, co se stane. [klesne o 1950Pa] [7692m] [17,9MN] [vnější tlak klesá, ale uvnitř balónku je tlak stále stejný] [polystyrénová kostka klesne, protože ve vzduchu je nadlehčována vztlakem]

16 Zdroje: Všechny obrázky jsou vytvořeny pomocí programů Corel Draw 12, Graph 4.3, případně Microsoft Power Point, není-li uvedeno jinak. [obr1] ANARKMAN. Blaise Pascal [online]. 2005 [cit. 2013-05-11]. Dostupné z: http://www.thocp.net/biographies/pascal_blaise.html http://www.thocp.net/biographies/pascal_blaise.html [obr2] RICHARDW. Torricelli (clipped) [online]. 2008 [cit. 2013-05-11]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torricelli_(clipped).jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torricelli_(clipped).jpg 16