PŘÍKLAD. d) Jaký je hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 10 m? Vypočítáme na celé

Transkript

1

2 Otázky: a) Vysvětlíme pojem hydrostatický tlak. b) Jaký je hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 5 m? Vypočítáme na celé c) Jaký je celkový tlak ve vodě ve hloubce 5 m, když na hladinu působí i tlak atmosféry? Uvažujme normální atmosférický tlak. Vypočítáme na celé d) Jaký je hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 10 m? Vypočítáme na celé e) Jaký je celkový tlak ve vodě ve hloubce 10 m, když na hladinu působí i tlak atmosféry? Uvažujme normální atmosférický tlak. Vypočítáme na celé f) Jaký je hydrostatický tlak ve rtuti ve hloubce 76 cm? Vypočítáme na celé Vypočtenou hodnotu porovnejme s atmosférickým tlakem. g) Ve světle předešlého příkladu vysvětlíme princip rtuťového barometru podle obrázku.

3 Otázka a) Vysvětlíme pojem hydrostatický tlak. Hydrostatický tlak je tlak, který vzniká v kapalině její vlastní tíhou. Horní vrstvy kapaliny působí svojí tíhou na dolní vrstvy. Nebo jinak: Částice kapaliny nahoře působí svojí tíhou na částice dole. Působí hydrostatický tlak jen shora? Ne. působí kolmo na libovolně orientovanou plochu a způsobuje tak tlak. Hydrostatický tlak působí všemi směry, shora, zboku, i zespoda díky rozkladu sil mezičásticemi kapaliny do různých směrů.

4 b) Jaký je hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 5 m? Vypočítáme na celé Jak se stanoví hydrostatický tlak? Hydrostatický tlak se počítá dle vztahu: p = h.ρ. g h... je hloubka pod hladinou vody, u nás h = 5 m ρ je hustota destilované vody za běžného tlaku při teplotě 0 o C je ρ = 998, kg/m p = 5m.998,kg / m.9,81m / s = 4896 Hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 5 m je asi

5 c) Jaký je celkový tlak ve vodě ve hloubce 5 m, když na hladinu působí i tlak atmosféry? Uvažujme normální atmosférický tlak. Vypočítáme na celé pascaly. V odpovědi zaokrouhlíme na celé desetitisíce pascalů. Jak se stanoví celkový tlak p c? Pokud na hladinu kapaliny (vody) působí ještě nenulový aerostatický (atmosférický) tlak p a, je nutno ho přičíst k hydrostatickému tlaku: p = h.ρ. g + c p a h... je hloubka pod hladinou vody, u nás h = 5 m ρ je hustota destilované vody za běžného tlaku při teplotě 0 o C je ρ = 998, kg/m p a hodnota atmosférického tlaku, normální atmosférický tlak je p a = p c = 5m.998,kg / m.9,81m / s = Celkový tlak ve vodě ve hloubce 5 m je asi

6 d) Jaký je hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 10 m? Vypočítáme na celé Jak se stanoví hydrostatický tlak? Hydrostatický tlak se počítá dle vztahu: p = h.ρ. g h... je hloubka pod hladinou vody, u nás h = 10 m ρ je hustota destilované vody za běžného tlaku při teplotě 0 o C je ρ = 998, kg/m p = 10m.998,kg / m.9,81m / s = 979 Hydrostatický tlak ve vodě ve hloubce 10 m je asi

7 e) Jaký je celkový tlak ve vodě ve hloubce 10 m, když na hladinu působí i tlak atmosféry? Uvažujme normální atmosférický tlak. Vypočítáme na celé pascaly. V odpovědi zaokrouhlíme na celé desetitisíce pascalů. Jak se stanoví celkový tlak p c? Pokud na hladinu kapaliny (vody) působí ještě nenulový aerostatický (atmosférický) tlak p a, je nutno ho přičíst k hydrostatickému tlaku: p = h.ρ. g + c p a h... je hloubka pod hladinou vody, u nás h = 10 m ρ je hustota destilované vody za běžného tlaku při teplotě 0 o C je ρ = 998, kg/m p a hodnota atmosférického tlaku, normální atmosférický tlak je p a = p c = 10m.998,kg / m.9,81m / s = Celkový tlak ve vodě ve hloubce 10 m je asi

8 f) Jaký je hydrostatický tlak ve rtuti ve hloubce 76 cm? Vypočítáme na celé pascaly. V odpovědi zaokrouhlíme na celé desetitisíce pascalů. Vypočtenou hodnotu porovnejme s atmosférickým tlakem. Jak se stanoví hydrostatický tlak? Hydrostatický tlak se počítá dle vztahu: p = h.ρ. g h... je hloubka pod hladinou rtuti, u nás h = 76 cm. Převedeme na jednotky SI: h = 0,76 m ρ je hustota rtuti za běžného tlaku při teplotě 0 o C je ρ = 1 54 kg/m p = 0,76m.154 kg / m.9,81m / s = Hydrostatický tlak ve rtuti ve hloubce 76 cm je asi Odpovídá atmosférickému tlaku.

9 f) Ve světle předešlého příkladu vysvětlíme princip rtuťového barometru podle obrázku. Proč se pístem vyčerpá rtuť nebo voda jen do určité výšky? Ve středověku lidé zjistili, když čerpali vodu pístem, vystoupala jen do určité výšky, v dnešních jednotkách okolo 10 m. Pokud bychomčerpali rtuť pístem, vystoupá jen do výše okolo 76 cm, v závislosti na tom, jaký je okamžitý tlak atmosféry.. Podobně když vložíme trubici ze skla do rtuti a pak trubici postavíme kolmo k hladině, ustaví se hladina rtuti v trubici do výše přibližně 76 cm nad hladinu v nádobě. Viz obrázek. Proč? Protože na hladinu rtuti v nádobě působí tlak atmosféry, který je okolo Tento tlak odpovídá hydrostatickému tlaku rtuti v trubici ve výšce hladiny rtuti v nádobě. Tlak atmosféry vytlačí: rtuť právě do výšky okolo 76 cm, kolísání je vlivem atmosférického tlaku vodu do výšky okolo 10 m. Na základě tohoto pokusu lze sestrojit rtuťový barometr. Tím je úloha vyřešena