Pritisak, hidrostatiči, atmosferski...

PRITISAK

Dok ukucavamo ekser u dasku pridržavamo ga drugom rukom. On prodire u dasku zbog pritiska, ali se taj pritisak ne prenosi bočno na prste, već samo u pravcu eksera.
Dok ukucavamo ekser u dasku pridržavamo ga drugom rukom. On prodire u dasku zbog pritiska, ali se taj pritisak ne prenosi bočno na prste, već samo u pravcu eksera.
Pritisak se kroz čvrsta tijela prenosi samo u pravcu dejstva sile.
Ponekad je potrebno da djelovanje iste sile vrši manji ili veći pritisak,
a to se postiže povećanjem ili smanjenjem pritisnute površine.

Tako veoma velike sile mogu da vrše mali pritisak i obrnuto, male sile mogu proizvoditi velike pritiske.

Posmatrajmo problem čisto matematički. Ovde, očigledno, imamo posla sa razlomcima. Rekli smo da pri dejstvu sile istog intenziteta, pritisak možemo mijenjati promjenom pritisnute površine. Brojilac se ne mijenja. Dakle, vrijednost razlomka zavisi samo od vrijednosti imenioca (u ovom slučaju S).
Kako?

Kao kod svakog drugog razlomka, ako je brojilac stalan sa porastom vrednosti imenioca, smanjuje vrijednost razlomka (na primer 1/2 je veća od 1/3, a ova je veća od 1/4 itd.).

Tako je i sa pritiskom pri dejstvu stalne sile.        p=F/S

1. Što je vrijednost pritisnute površine veća, to će pritisak biti manji i obrnuto.
2. Sad možemo odgovoriti na neka, naizgled, “dječija” pitanja:

“Zašto igla bode?” ili “Zašto nož bolje seče ako je oštar?” ili “Zašto nije dobro da vas ujede krokodil?” (Nisam čuo da neko postavlja poslednje pitanje.)

Vrh igle je mali (ima malu površinu) pa se relativno malom silom mogu stvarati ogromni pritisci.

Zato noževi, makaze, igle, ekseri, sekire, kose i srpovi moraju biti naoštreni.

Kod ovih alata male sile proizvode velike pritiske.

Ako ste gledali naučno – popularne emisije o prirodi mogli ste videti da su čeljusti i zubi nekih grabljivaca veoma opasno oružje.

Ako niste – pogledajte ove slike i biće vam jasno.

Sad imamo i teorijsko objašnjenje zašto je kombinacija jakih vilica (velika sila) i oštrih zuba (mala površina) tako opasna.

Rakli smo da veoma velike sile mogu da vrše mali pritisak.

Na primer, visoke zgrade moraju imati široke temelje.

Zašto?

Najpoznatiji primer zgrade sa lošim temeljima na svetu, ali ne i jedini. Kako se zove ova zgrada?

Gde se nalazi?  Zašto je kriva? Po čemu je poznata?

Tenkovi moraju da se kreću po najtežim terenima (pesak, blato itd.), a da se ne zaglave.

Kako im to uspeva?

Primjeri

1. Površina ploče stola je 1 m2, a površina sve četiri noge stola je 100 cm2. Sto ima ukupnu težinu 100 N. Koliki pritisak vrši sto ako se postavi:

a) na ploču

b) na noge?

2. Cigla je napravljena od materijala gustine 2200kg/m3. Dimenzije cigle su 20, 15 i 5 centimetara. Koliki  najmanji, a koliki najveći pritisak cigla vrši na podlogu. Kako bi trebalo postaviti dve takve cigle jaedu na drugu da bi pritisa na podlogu bio 6474,6 Pa?

Pritisak

Два тела идентичних димензија, различитих маса (дрвени и гвоздени квадар) на песку. Шта се дешава?

Два тела истих маса, постављени тако да имају различите додирне површине са подлогом. Шта се дешава?

У оба случаја различити су притисци на подлогу.

Закључци:

Што се сила распореди на већу површину то мање притиска подлогу.

Ако је површина мања за исти учинак потребна је мања сила.

Уводимо нову физичку величину притисак, p.

Притисак је бројно једнак интезитету силе која делује нормално на јединицу површине коју притиска.

p=F/S

 јединица је паскал

[Pa]=[N/m²]

Притисак чврстих тела

Свако тело врши притисак на подлогу услед своје тежине.

F=Q=mG

Притисак се кроз чврста тела преноси директно у правцу и смеру силе која делује.

Пример:

Површина плоче стола је 1m², а површина све четири ноге стола је 100cm². Сто има укупну тежину од 100N. Колики притисак врши сто ако се постави на: а) плочу, б) ноге?

Притисак течности и гасова

Паскалов оглед

на основу кога је дефинисао Паскалов закон:

Спољашњи притисак који делује на течности и гасове, преноси се подједнако у свим правцима.

Суд са два клипа

Притисак испод мањег клипа је p1=F1/S1, а испод већег је p2=F2/S2. На основу Паскаловог закона у стању равнотеже је p1=p2, тако да је

F1/S1=F2/S2, односно F1/F2=S1/S2 .

Интезитети сила на клиповима односе се као величине површина попречних пресека клипова.

Примена: хидрауличне машине – преса, кочница, дизалица

Хидростатички притисак

Три стаклене цеви затворене гуменом опном исто испупченом уколико су отвори на истом нивоу. Опна се деформише под дејством притиска који врши тежина течности у цеви.

Хидростатички притисак

• настаје због тежине течности

• у течностима на истој дубини једнак је у свим правцима

• расте са порастом дубине

Торичелијев оглед

Хидростатички притисак зависи од густине и висине стуба течности

p=ρ·g·h

Хидростатички парадокс

Хидростатички притисак не зависи од облика суда нити од масе течности у суду.

Спојени судови

Закон спојених судова:

У спојеним судовима нивои исте течности налазе се у истој хоризонталној равни.

Примена

водовод

 

либела

фонтана

чајник

преводница

Атмосферски притисак

Аеростатички притисак се јавља у гасовима услед њихове тежине.

У затвореним судовима је незнатан.

Аеростатички притисак који се јавља као последица велике тежине 200km дебеле атмосфере назива се атмосферски притисак.

Услед деловања Земљине теже горњи слојеви ваздуха сабијају доње тако да је најгушћи најнижи слој ваздуха.

• Влажан ваздух – притисак опада (водена пара лакша од ваздуха) и наговештава лети хладније, а зими топлије време
• Сув ваздух – притисак расте и наговештава лети топло, а зими хладно време.

 Торичелијев оглед

Стаклена цев дужине 1m, са затвореним крајем напуњена је живом и загњурена у шири суд са живом. Истекло је мало живе и стуб је био висине 76cm (на нивоу мора). Изнад 76cm живе је скоро безваздушан простор – вакуум.

Тада је p_а=ρ·g·h=101 396Pa

Када би се оглед изводио на већој надморској висини p_а би био нижи.

Нормалан атмосферски притисак је средњи годишњи притисак на нивоу мора.

За нормалан атмосферски притисак користи се јединица бар:

1bar=100000Pa

Нормалан атмосферски притисак код нас износи око 1,014bar или 1014mbar.

Барометри и манометри

Барометар

је инструмент за мерење атмосферског притиска

• живин барометар: савијена цев са резервоаром поред које je скала

• метални барометар – анероид: угиба се еластична метална мембрана на коју је закачена  казаљка

Манометар

је инструмент за мерење притисака мањих или већих од атмосферског

• метални манометар – шупља кружна цев са једним затвореним крајем
• манометар са течношћу – цев у облику слова U где је један крај затворен или отворен крај, а други крај цеви је везан за суд са гасом чији притисак меримо