Hej uczniowie klasy 7! Przygotujmy się razem do sprawdzianu z hydrostatyki i aerostatyki. Nie martwcie się, to nic strasznego! Przejdziemy przez najważniejsze zagadnienia krok po kroku.
Ciśnienie
Zacznijmy od podstaw. Czym jest ciśnienie?
To siła działająca na daną powierzchnię. Oznacza to, jak bardzo coś naciska na coś innego.
Wzór na ciśnienie wygląda tak: p = F/A, gdzie:
- p to ciśnienie (w Pascalach - Pa)
- F to siła nacisku (w Newtonach - N)
- A to powierzchnia (w metrach kwadratowych - m²)
Pamiętajcie o jednostkach! Ciśnienie mierzymy w Pascalach (Pa). 1 Pa to 1 N/m².
Wyobraźcie sobie, że stoicie na śniegu. Jeśli macie zwykłe buty, zapadacie się. Jeśli założycie rakiety śnieżne, nie zapadacie się. Dlaczego? Bo rozkładacie ciężar ciała na większą powierzchnię, zmniejszając ciśnienie.
Ciśnienie hydrostatyczne
Teraz skupmy się na cieczach. Ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie wywierane przez ciecz na zanurzone w niej ciała oraz na dno i ściany naczynia.
Od czego zależy ciśnienie hydrostatyczne?
- Od głębokości (h) – im głębiej, tym większe ciśnienie.
- Od gęstości cieczy (ρ) – im gęstsza ciecz, tym większe ciśnienie.
- Od przyspieszenia ziemskiego (g) – stała wartość, około 9.81 m/s².
Wzór na ciśnienie hydrostatyczne: p = ρgh
Pomyślcie o nurkowaniu. Im głębiej zanurzycie się w wodzie, tym większe ciśnienie będziecie odczuwać na uszach.
Prawo Pascala
Prawo Pascala mówi, że zmiana ciśnienia w zamkniętej cieczy lub gazie rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach.
Dzięki temu prawu działają np. hamulce hydrauliczne w samochodach czy podnośniki hydrauliczne.
Mała siła działająca na mały tłok powoduje powstanie dużej siły na dużym tłoku. To bardzo przydatne!
Siła wyporu
Kolejne ważne pojęcie to siła wyporu. To siła działająca na ciało zanurzone w cieczy lub gazie, skierowana pionowo do góry.
Dzięki sile wyporu ciała wydają się lżejsze w wodzie.
Siła wyporu zależy od:
- Gęstości cieczy (ρ) – im gęstsza ciecz, tym większa siła wyporu.
- Objętości wypartej cieczy (V) – im większa objętość wypartej cieczy, tym większa siła wyporu.
- Przyspieszenia ziemskiego (g) – stała wartość.
Wzór na siłę wyporu: Fw = ρVg
Prawo Archimedesa: Siła wyporu działająca na ciało zanurzone w cieczy lub gazie jest równa ciężarowi cieczy lub gazu wypartego przez to ciało.
To dlatego statek pływa. Jego ciężar jest równy ciężarowi wody, którą wypiera.
Pływanie ciał
Co decyduje o tym, czy ciało pływa, tonie, czy jest w stanie zawieszenia?
- Pływanie: Gęstość ciała jest mniejsza od gęstości cieczy.
- Tonienie: Gęstość ciała jest większa od gęstości cieczy.
- Zawieszenie: Gęstość ciała jest równa gęstości cieczy.
Drewno pływa, bo ma mniejszą gęstość niż woda. Kamień tonie, bo ma większą gęstość niż woda.
Aerostatyka
Aerostatyka zajmuje się badaniem gazów w spoczynku.
Podobnie jak ciecze, gazy również wywierają ciśnienie. Mówimy o ciśnieniu atmosferycznym.
Ciśnienie atmosferyczne to ciśnienie wywierane przez powietrze na powierzchnię Ziemi.
Mierzymy je za pomocą barometru.
Ciśnienie atmosferyczne zależy od:
- Wysokości nad poziomem morza – im wyżej, tym niższe ciśnienie.
- Temperatury powietrza – ciepłe powietrze jest lżejsze i wywiera mniejsze ciśnienie.
- Wilgotności powietrza – wilgotne powietrze jest lżejsze i wywiera mniejsze ciśnienie.
Dlaczego samoloty latają? Wykorzystują różnicę ciśnień. Powietrze opływające górną powierzchnię skrzydła porusza się szybciej, co obniża ciśnienie nad skrzydłem. Powietrze pod skrzydłem porusza się wolniej, więc ciśnienie jest wyższe. Ta różnica ciśnień wytwarza siłę nośną.
Podsumowanie
To już koniec! Pamiętajcie o najważniejszych rzeczach:
- Ciśnienie (p = F/A) – siła działająca na powierzchnię.
- Ciśnienie hydrostatyczne (p = ρgh) – ciśnienie w cieczy.
- Prawo Pascala – zmiana ciśnienia rozchodzi się równomiernie.
- Siła wyporu (Fw = ρVg) – siła działająca na ciało w cieczy lub gazie.
- Prawo Archimedesa – siła wyporu równa ciężarowi wypartej cieczy.
- Ciśnienie atmosferyczne – ciśnienie powietrza.
Przejrzyjcie notatki, rozwiążcie zadania. Jesteście gotowi na sprawdzian! Powodzenia!
