Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt."— Zapis prezentacji:

1 Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA

2 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Jana Pawła II w Mroczeniu ID grupy: 98/48_MF/G1 Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Ciśnienie hydrostatyczne i atmosferyczne. Prawo Pascala i Archimedesa. Semestr/rok szkolny: 2010/2011 lato …………………………………………………….

3 Ciśnienie hydrostatyczne i atmosferyczne. Prawo Pascala i Archimedesa.

4 Tematyka projektu Tematyka projektu ma w prosty sposób wyjaśnić młodemu człowiekowi odwieczne marzenia człowieka do latania i pływania, na bazie poznanych praw, wzorów i doświadczeń.

5 Cele projektu to odpowiedź na pytania: Co to jest parcie?, Co to jest ciśnienie i jaka jest jego jednostka? Jaka jest treść prawa Pascala dla cieczy i gazów? Jaka jest treść prawa Archimedesa dla cieczy i gazów? Co to jest ciśnie hydrostatyczne i atmosferyczne? Od czego zależą ciśnienia hydrostatyczne i atmosferyczne? Jakie przyrządy służą do pomiaru ciśnienia? Od czego zależy siła wyporu i jakie są jej cechy? Kiedy ciało pływa a kiedy tonie? Jakie jest praktyczne wykorzystanie prawa Pascala i Archimedesa?

6 ARCHIMEDES

7 Archimedes z Syrakuz ( ur ok p.n.e.) – grecki filozof przyrody i matematyk, urodzony i zmarły w Syrakuzach; wykształcenie zdobył w Aleksandrii. Był synem astronoma Fidiasza. Był autorem traktatu o kwadraturze odcinka paraboli, twórcą hydrostatyki i statyki, prekursorem rachunku całkowego. Stworzył też podstawy rachunku różniczkowego. W dziele Elementy mechaniki wyłożył podstawy mechaniki teoretycznej. Zajmował się również astronomią – zbudował globus i (podobno) planetarium z hydraulicznym napędem, które Marcellus zabrał jako jedyny łup z Syrakuz, opisał ruch pięciu planet, Słońca i Księżyca wokół nieruchomej Ziemi.

8 LEGENDA Pewna legenda głosi, że żołnierz, który go zabił wpierw kazał mu się poddać. Ten jednak zajęty problemem geometrycznym i rysowaniem figur na piasku skarcił go, mówiąc: "Nie niszcz moich figur". Oburzony Rzymianin zabił Archimedesa swoim mieczem. Historię życia Archimedesa przyrównuje się często do procesu podbijania Starożytnej Grecji przez Cesarstwo rzymskie. Rzymianie swą okupacją spowodowali stagnację w rozwoju tak bogatej kultury, nauki i filozofii hellenistycznej, ale jednocześnie zachowali ogromny szacunek dla greckich osiągnięć, z których niejednokrotnie czerpali. Symbolem tego faktu jest właśnie śmierć Archimedesa – zabitego przez rzymskiego legionistę w chwili roztrząsania jakiegoś problemu matematycznego, a następnie z honorami pochowanego przez rzymskiego wodza. Zanim odcięto mu głowę miał powiedzieć: "noli turbare circulos meos", co znaczy "nie zamazuj moich kół

9 ANEGDOTY Anegdota głosi, że pochłonięty rozwiązywaniem zadań matematycznych Archimedes przestał się myć, w wyniku czego zaczął wydzielać nieprzyjemny zapach. Gdy siłą nasmarowano go oliwą i ciągnięto by go wykąpać, kreślił na swoim ciele koła kontynuując swoje rozważania W czasie drugiej wojny punickiej kierował pracami inżynieryjnymi przy obronie Syrakuz. Archimedes został zabity przez żołnierzy rzymskich po zdobyciu miasta, mimo wyraźnego rozkazu dowódcy, Marcellusa, by go ująć żywego. Później gorzko tego żałowano. Na życzenie Archimedesa na jego nagrobku wyryto kulę, stożek i walec.

10 ODKRYCIA ARCHIMEDESA prawo Archimedesa aksjomat Archimedesa zasadę dźwigni – sławne powiedzenie Archimedesa "Dajcie mi punkt podparcia, a poruszę Ziemię" prawa równi pochyłej środek ciężkości i sposoby jego wyznaczania dla prostych figur pojęcie siły Jako pierwszy podał przybliżoną wartość liczby pi. Według jego oszacowania

11 śruba Archimedesa przenośnik ślimakowy zegar wodny organy wodne machiny obronne udoskonalił wielokrążek i zastosował go do wodowania statków

12 DZIEŁA ARCHIMEDESA O liczeniu piasku – o wielkich liczbach i o nieskończoności. Rozszerzył tu system liczbowy Greków (dotychczas sięgający liczby – miriada) i oszacował liczbę ziarenek piasku we wszechświecie jako Największą rozważaną przez niego liczbą była. O liniach spiralnych – wprowadził tu spiralę Archimedesa O kuli i walcu – wyprowadza wzory na pole powierzchni i objętość kuli, walca i czaszy kulistej. O konoidach i sferoidach – o krzywych stożkowych O ciałach pływających – definicja praw hydrostatyki i aerostatyki Elementy mechaniki – podstawy mechaniki teoretycznej

13 LEGENDA O ODKRYCIU PRAWA WYPORU Władca Syrakuz, Hieron II, powziął podejrzenie, że złotnik, któremu powierzono wykonanie korony ze szczerego złota, sprzeniewierzył część otrzymanego na to kruszcu i w zamian dodał pewną ilość srebra. W celu rozwiania trapiących go wątpliwości zwrócił się do Archimedesa z prośbą o ustalenie, jak sprawa ma się naprawdę. Prośbę swą Hieron II obwarował żądaniem, którego spełnienie przekreślało, wydawałoby się, możliwość uczynienia zadość życzeniu właddcy. Otóż w żadnym wypadku Archimedes nie mógł zepsuć misternie wykonanej korony, istnego arcydzieła sztuki złotniczej. Długo, aczkolwiek bezskutecznie, rozmyślał fizyk nad sposobem wybrnięcia z sytuacji. Pewnego razu Archimedes, zażywając kąpieli w wannie i nieustannie rozmyślając nad powierzonym mu zadaniem, zauważył, że poszczególne członki jego ciała są w wodzie znacznie lżejsze niż w powietrzu. Nasunęło mu to myśl, że istnieje określony stosunek między zmniejszeniem się ciężaru ciała zanurzonego, a ciężarem wypartego płynu (prawo Archimedesa). Zachwycony prostotą własnego odkrycia wybiegł nago z wanny z radością krzycząc Heureka ! Heureka!, co znaczy po grecku Znalazłem!.Stanąwszy przed obliczem Hierona, Archimedes łatwo wykazał fałszerstwo złotnika. Okazało się bowiem, że korona, niby szczerozłota, wyparła więcej cieczy, niż równa jej co do wagi bryła złota, co oznacza, że miała większą objętość, a więc mniejszą gęstość – nie była ze złota. Wbrew powszechnemu przekonaniu Archimedes nie zastosował jednak do tej korony swojegonowo odkrytego prawa – nie mierzył spadku jej ciężaru, lecz ilość wypartej wody

14 PRAWO ARCHIMEDESA Na każde ciało zanurzone w cieczy lub w gazie działa siła wyporu zwrócona ku górze i równa co do wartości ciężarowi wypartej cieczy lub wypartego gazu.

15 JAK PRAKTYCZNIE WYKORZYSTANO PRAWO ARCHIMEDESA? większość obiektów swobodnie pływających w wodzie ma ciężar właściwy zbliżony do ciężaru wody. Dzięki temu mogą one łatwo manewrować swoją pływalnością - wynurzać się lub zanurzać głębiej. łodzie podwodne – statki te mają możliwość manewrowania siłą wyporu i siłą ciężkości, dzięki czemu są w stanie zanurzać się i wynurzać. statki pływające po powierzchni – siła wyporu równoważy siłę ciężkości balony, sterowce – manewrując ciężarem (balast) lub wartością siły wyporu (wypuszczanie gazu nośnego, lub zmiana jego ciężaru właściwego za pomocą podgrzewania). Prawo Archimedesa jest często wykorzystywane do pomiarów gęstości ciał stałych, jest wykorzystywane przy budowie łodzi podwodnych, unoszeniu się balonów w powietrzu, w badaniu gęstości ciał ciekłych, stałych i gazowych. Np. w kanalizacji – jako śruba

16 PASCAL

17 Blaise Pascal ur. 19 czerwca 1623 w Clermont-Ferrand; zm. 19 sierpnia 1662 w Paryżu) francuski matematyk, fizyk i religijny filozof. Był niezwykle uzdolnionym dzieckiem, wyedukowanym przez ojca. Miał on znaczący wkład w konstrukcję mechanicznych kalkulatorów i mechanikę płynów; sprecyzował także pojęcia ciśnienia i próżni, uogólniając prace Torricelliego. W swoich opracowaniach bronił metody naukowej

18 Pascal był przede wszystkim matematykiem, wniósł znaczący wkład w powstanie i rozwój dwóch nowych działów wiedzy. Już jako szesnastolatek napisał pracę obejmującą zagadnienia geometrii rzutowej, później zaś wraz z Pierre'm de Fermatem rozważał kwestie teorii prawdopodobieństwa, wywierając tym samym niemały wpływ na rozwój nowoczesnej ekonomii i nauk społecznych. W następstwie doświadczonego przezeń w roku 1654 mistycznego przeżycia porzucił działalność naukową, poświęcając się filozofii i teologii. Z tego okresu jego życia pochodzą dwa najbardziej znane dzieła Pascala: Prowincjałki i Myśli. Przez całe życie borykał się z problemami zdrowotnymi; zmarł w wieku 39 lat.

19 MŁODOŚĆ I EDUKACJA Urodzony w Clermont we Francji, Blaise Pascal stracił matkę, Antoinette Begon, w wieku trzech lat. Jego ojciec Étienne Pascal (1588–1651), który również interesował się nauką i matematyką, był miejscowym sędzią oraz członkiem "noblesse de robe" ("młodej szlachty"). Pascal miał dwie siostry, młodszą Jacqueline i starszą Gilberte. W 1631 po śmierci żony, Étienne Pascal, przeniósł się wraz z dziećmi do Paryża. W Ojciec Blaise'a nigdy nie ożenił się ponownie, postanowił także samodzielnie kształcić swoje dzieci, spośród których wszystkie (a zwłaszcza sam Blaise) przejawiały ponadprzeciętne zdolności intelektualne. Młody Pascal już wówczas wykazywał nadzwyczajne uzdolnienia w zakresie matematyki i nauk przyrodniczych. W wieku jedenastu lat napisał pracę dotyczącą dźwięków wydawanych przez wibrujące ciała. Ojciec nie chcąc, by zainteresowania młodzieńca kolidowały z nauką łaciny i greki, zabronił mu zajmować się matematyką do czasu ukończenia przezeń piętnastego roku życia. Mimo wydanego zakazu, pewnego dnia Étienne zobaczył swego (dwunastoletniego już wtedy) syna zapisującego kawałkiem węgla na ścianie niezależny dowód twierdzenia, iż suma miar kątów wewnętrznych trójkąta równa się podwojonemu kątowi prostemu. Od tego czasu Blaise'owi pozwolono studiować pisma Euklidesa, mógł także - co ważniejsze - przysłuchiwać się odbywającym się w celi zakonnej Marina Mersenne'a dyskusjom najwybitniejszych matematyków i naukowców Europy: Desarguesa, Gassendiego, Mydorge'a, Robervala czy Kartezjusza.

20 DOKONANIA NA POLU MATEMATYCZNYM Trójkąt Pascala. Każda liczba jest sumą dwóch innych znajdujących się bezpośrednio nad nią. Trójkąt obrazuje wiele własności matematycznych, m.in. stanowi schemat wyznaczania współczynników dwumiennych. Kontynuując wspaniałe osiągnięcia wieku młodzieńczego, w dorosłym życiu Pascal nadal rozwijał swe koncepcje matematyczne. W roku 1653 napisał "Traktat o Trójkącie Arytmetycznym", w którym zawarł koncepcję użytecznego tabelarycznego zestawienia współczynników dwumiennych, nazwanego potem na jego cześć Trójkątem Pascala. W Myślach, Pascal sformułował probabilistyczny argument na rzecz wiary w Boga i cnotliwego życia (znany dziś jako Zakład Pascala). Osiągnięcia Pascala i Fermata w dziedzinie teorii prawdopodobieństwa stanowiły podstawę dla późniejszego stworzenia rachunku różniczkowego i całkowego przez Leibniza. Po religijnym objawieniu, jakiego doświadczył Blaise w 1654, porzucił on swe rozważania matematyczne. Jednakże po bezsennej nocy roku 1658 postanowił anonimowo ustanowić nagrodę za rozwiązanie problemu kwadratury cykloidy. Swoje koncepcje zaproponowali m.in. John Wallis, Christiaan Huygens i Christopher Wren, a także sam Pascal - pod przybranym nazwiskiem Amos Dettonville. Ostateczne ogłoszenie przezeń zwycięzcą siebie samego wywołało w środowisku naukowym liczne kontrowersje oraz ożywione dyskusje.

21 FILOZOFIA MATEMATYKI W dziedzinie filozofii matematyki największe osiągnięcie Pascala stanowi praca "O Duchu Geometrii", będąca właściwie wstępem do podręcznika geometrii napisanego dla jednej ze słynnych "Szkółek Port-Royal". Dzieło to, dotyczące kwestii dociekania prawd, opublikowane zostało dopiero ponad sto lat po śmierci autora. Pascal twierdził w nim, że idealną metodą byłoby opieranie nowych wniosków na prawidłach już ugruntowanych; z drugiej jednak strony prawidła takie wymagałyby oparcia w innych, bardziej elementarnych, te zaś w kolejnych, w efekcie czego ustalenie pierwotnych zasad okazuje się niemożliwe. Za najlepszą metodę z możliwych uznał tę stosowaną w geometrii, gdzie z pewnych przyjętych aksjomatów rozwija się kolejne prawa i twierdzenia; niemożliwością jest jednak sprawdzenie prawdziwości samych aksjomatów.

22 FIZYKA Rozważania Pascala w zakresie hydrodynamiki i hydrostatyki koncentrowały się na kwestii zasad rządzących płynami hydraulicznymi. Wśród jego wynalazków znalazły się strzykawka i prasa hydrauliczna, w roku 1646 zaś zainteresował się przeprowadzonymi przez Torricellego eksperymentami z barometrem. Wykonawszy replikę wynalezionego przez Włocha urządzenia, złożonego z wypełnionej rtęcią, jednostronnie zamkniętej rurki postawionej do góry dnem w misce pełnej tego metalu, Pascal zapytał, jaka siła utrzymywała nieco rtęci w rurce oraz co wypełniało przestrzeń pomiędzy szczytem słupa rtęci a zamkniętym końcem naczynia. W tamtym czasie popularny pogląd naukowy głosił, że zamiast próżni powinna się tam znajdować jakaś niewidzialna materia. Przekonanie takie wynikało z nauk Arystotelesa, który twierdził, że substancja jest w wiecznym ruchu; ponadto, substancja będąca w ruchu musi być przez coś poruszana. Wobec tego, dla naukowców wyznających teorię greckiego filozofa, próżnia była niemożliwością, czego dowodzić miało następujące rozumowanie: Światło przechodziło przez tak zwaną "próżnię" w rurce. Wg Arystotelesa wszystko jest w ruchu, i musi być przez coś poruszane. Wobec tego, skoro coś musi pozwalać światłu na poruszanie się w rurce, niemożliwym jest, aby miało nie być tam niczego; istnienie próżni jest niemożliwe

23 Pascal kontynuował doświadczenia z barometrem i w 1647 roku napisał pracę "Nowe ekspetymenty z próżnią", w której, poza opisem współzależności między ciśnieniem powietrza a poziomem słupa określonych cieczy, zawarł dowody świadczące za obecnością próżni w rurce barometru. 19 września 1648 roku, po wielu miesiącach nakłaniania Florin Périer, szwagier Pascala, przystąpił ostatecznie do realizacji doświadczenia o kluczowym dla teorii Blaise'a znaczeniu. Pascal powtórzył doświadczenie w Paryżu, wnosząc barometr na szczyt dzwonnicy kościoła Saint-Jacques-de-la-Boucherie, na wysokość około pięćdziesięciu metrów. Poziom rtęci spadł o dwie linie. Zarówno takie, jak i inne, pomniejsze eksperymenty przeprowadzane przez Pascala doprowadziły do ustalenia zasad działania i opracowania skali barometru. Odpierając zarzuty zwolenników koncepcji "niewidzialnej materii" mającej wypełniać próżnię, Pascal sformułował jedno z głównych siedemnastowiecznych twierdzeń opisujących metodę naukową. W swej odpowiedzi do Estienne'a Noela pisze: "Aby pokazać, że hipoteza jest oczywista, nie wystarczy, że wynikają zeń wszystkie powiązane zjawiska; zamiast tego, jeśli prowadzi do czegoś sprzecznego z choćby jednym obserwowanym faktem, wystarczy to do stwierdzenia jej fałszywości." Jego konsekwentne obstawanie przy koncepcji istnienia próżni doprowadziło go do konfliktów z różnymi znaczącymi naukowcami, m.in. Kartezjuszem

24 MYŚLI Ostatecznie bowiem, czymże jest człowiek w przyrodzie? Nicością wobec nieskończoności, wszystkim wobec nicości, pośrodkiem między niczym a wszystkim. Jest nieskończenie oddalony od rozumienia ostateczności; cel rzeczy i ich początki są dlań na zawsze pokryte nieprzeniknioną tajemnicą; zarówno niezdolny jest dojrzeć nicości, z której go wyrwano, jak nieskończoności, w której go utopiono. - Blaise Pascal, "Myśli"

25 Z biograficznego punktu widzenia, na nawrócenie Pascala największy wpływ miały dwie główne przyczyny: jego choroba oraz jansenizm. Od osiemnastego roku życia cierpiał on na bolesną chorobę nerwową, Bolała go głowa, piekły wnętrzności, a ręce i nogi wiecznie były zimne; pobudzenie w nich krążenia wymagało uciążliwych czynności, takich jak noszenie skarpet nasączonych brandy. Chęć uzyskania lepszej opieki zdrowotnej była jednym z motywów przeprowadzki Pascala wraz z siostrą Jacqueline do Paryża. Mimo że jego zdrowie uległo tam poprawie, jego układ nerwowy został trwale uszkodzony przez lata trwania dolegliwości. Od tamtej pory Blaise popadł w pogłębiającą się hipochondrię, która wpłynęła zarówno na jego charakter, jak i na późniejszą filozofię; stał się nerwowy, skłonny do wybuchów irytacji, miewał zmienny nastrój i rzadko się uśmiechał.

26 23 listopada 1654 roku Pascal stał się prawdopodobnie jednym z uczestników wypadku na moście Neuilly-sur-Seine, gdzie konie prowadzące karetę przeskoczyły barierę, niemalże pociągając za sobą do rzeki pojazd. Szczęśliwie wodze pękły i kareta zawisła na krawędzi mostu, pozwalając pasażerom na wyjście z niebezpiecznej sytuacji bez szwanku. Wrażliwy filozof jednak, przerażony bliskością śmierci, zemdlał i przez pewien czas pozbawiony był świadomości. Piętnaście dni później, pomiędzy 10:30 a 12:30 w nocy doświadczył wizji religijnej, której treść natychmiast zapisał w krótkiej notatce, zaczynającej się słowami: "Ogień. Bóg Abrahama, Bóg Izaaka, Bóg Jakuba, nie ten filozofów i naukowców..." i zakończonej cytatem z Księgi Psalmów 119:16: "Nie zapominam słowa twego. Amen". Po przeżyciu tym ostrożnie wszył notkę, znaną dziś jako Memoriał, w swój płaszcz i zawsze przekładał ją do ubrania, które aktualnie miał na sobie; po jego śmierci została ona przypadkiem odnaleziona przez jednego ze służących. Jakkolwiek, jego wiara i oddanie dla religii odżyły, wskutek czego w styczniu 1655 r. zdecydował się na dwutygodniowy pobyt w starszym z dwóch klasztorów Port-Royal w celu odnowy duchowej i uporządkowania kwestii religijnych. Wtedy też - niedługo po nawróceniu - zaczął pisać swe słynne listy w obronie jansenizmu, zebrane potem i wydane pod nazwą Prowincjałek.

27 Niestety, najbardziej wpływowe dzieło teologiczne Pascala, już po śmierci autora opatrzone tytułem "Myśli" nie zostało nigdy przez niego ukończone. Oryginalnie zatytułowane "Apologia religii chrześcijańskiej", w zamyśle stanowić miało jednolitą i kompletną analizę i obronę chrześcijaństwa. Wśród rzeczy osobistych zmarłego odnaleziono liczne skrawki papieru zapisane pojedynczymi myślami, ułożone w roboczym, acz sensownym porządku. Pierwsze zbiorcze wydanie tych notatek ukazało się drukiem w roku 1670, pod nazwą "P. Pascala myśli o religii oraz kilku innych zagadnieniach" i wkrótce zdobyło znaczne uznanie czytelników, stając się klasyczną pozycją literatury francuskiej. Jedną z głównych technik retorycznych, jakie zastosował Pascal, było użycie filozofii sceptycznej - uosabianej tu przez Montaigne'a i Epikteta - dla doprowadzenia odbiorcy do punktu takiego zdezorientowania i desperacji, że skłonny byłby on całkowicie zaufać Bogu i pewności, jaką daje religia. Pełnego, oryginalnego wydania "Myśli" doczekały się dopiero w XIX stuleciu.

28 OSTATNIE DOKONANIA I ŚMIERĆ Epitafium w miejscu pochówku Pascala w kościele St Etienne w Paryżu W roku 1659 Blaise, zawsze dość chorowity, rozchorował się tym razem na poważnie, często jednak pod koniec swego życia odmawiał pomocy lekarskiej, twierdząc, że "choroba jest naturalnym stanem chrześcijanina". W 1661 Ludwik XIV zawiesił działalność jansenistów w Port-Royal, w odpowiedzi na co Pascal napisał jedno ze swych ostatnich dzieł, "Nakaz Podpisania Formularza". W tym samym roku zmarła jego siostra Jacqueline, co ostatecznie skłoniło go do porzucenia polemik na temat jansenizmu. Ostatnim znacznym osiągnięciem uczonego było stworzenie w roku 1662 prawdopodobnie pierwszej na świecie linii komunikacyjnej, dzięki której pasażerowie mogli podróżować po Paryżu w zaprojektowanym przez Pascala omnibusie.

29 W tym samym roku jego choroba wzmogła się. Świadomy swego słabego zdrowia, prosił o przeniesienie do szpitala dla nieuleczalnie chorych; lekarze jednak uznali, że jego stan jest zbyt niestabilny, aby można było go przenieść w inne miejsce. 18 sierpnia 1662 roku, w Paryżu, Blaise dostał drgawek i otrzymał ostatnie namaszczenie. Zmarł następnego dnia rano, wyrzekłszy swe ostatnie słowa: "niech Bóg nigdy mnie nie opuści". Został pochowany na cmentarzu Saint-Étienne-du-Mont. Wykonana po jego śmierci autopsja ujawniła poważne problemy żołądkowe i uszkodzenia innych organów jamy brzusznej, a także mózgu; mimo to ostateczna przyczyna jego kłopotów ze zdrowiem nie została precyzyjnie ustalona. Podejrzenia skupiają się wokół tuberkulozy i raka żołądka (lub obu naraz), zaś częste bóle głowy kojarzone są z uszkodzeniami mózgu. ich dziełach.

30 Pascal przeprowadził doświadczenie, które udowodniło, że ciśnienie cieczy lub gazów jest takie same w każdym miejscu. Doświadczenie polegało na ustawieniu szczelnej beczki przy budynku, na drugim piętrze ustawiano cienką rurkę prowadzącą do beczki. W rurkę nalano wodę i kiedy było już dużo wody w rurce, beczka zaczęła przeciekać. Blaise Pascal wynalazł teoretycznie prasę hydrauliczną. Blaise Pascal wymyślił tzw. Pascalinę, pierwszą maszynę liczącą, która potrafiła dodawać. Zbudował ją dla swojego ojca, który był poborcą podatkowym. Ponadto sformułował prawo nazwane jego nazwiskiem dotyczące ciśnienia w cieczach. Do matematyki wprowadził obiekty nazwane potem ślimakiem Pascala i trójkątem Pascala. Wybudował w 1662 roku pierwszą linię komunikacji miejskiej, po której kursował omnibus oraz wynalazł nowoczesną ruletkę.

31 PRAWO PASCALA Ciśnienie wywierane z zewnątrz na ciecz lub gaz jest w tych gazach i cieczach przekazywane jednakowo we wszystkich kierunkach

32 -pompowanie dętki, materaca - układy hamulcowe (np. samochodów, roweru, tramwaju) - dmuchanie balonów - działanie urządzeń pneumatycznych (prasa pneumatyczna) działanie urządzeń hydraulicznych (układ hamulcowy, podnośnik hydrauliczny, młot pneumatyczny, prasa hydrauliczna) - pompa hydrauliczna - hamulce pneumatyczne Spotkanie w życiu codziennym z Pascalem

33 Aby zatrzymać pojazd kierujący naciska nogą pedał hamulca. Układ dźwigni przenosi i wzmacnia siłę nacisku na tłoczki pompy hamulcowej. Pompa tłoczy nieściśliwy płyn hamulcowy przez przewody hamulcowe do zacisków. Tłoczki zacisków naciskają na klocki hamulcowe. Klocki hamulcowe dociskane są do bocznej powierzchni tarcz hamulcowych. Tarcze są zamocowane do piast kół. W konsekwencji tarcie klocków o tarcze powoduje hamowanie kół jezdnych. Najczęstsze zastosowanie myśli Pascala Hamulec

34

35 Urządzenie techniczne zwielokrotniające siłę nacisku dzięki wykorzystaniu zjawiska stałości ciśnienia w zamkniętym układzie hydraulicznym. Tłok pompy o powierzchni S1, na który działa siła F1, wywołuje w układzie ciśnienie p1: Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to rozchodzi się we wszystkich kierunkach i działa ono także na tłok roboczy o powierzchni S2 wywołując siłę F2 Podnośniki hydrauliczne

36

37 rodzaj przenośnego urządzenia mechanicznego używanego głównie do prac budowlanych, w drogownictwie, w kopalniach. Działa na zasadzie ruchu sprężonego powietrza, które porusza z duża siłą swobodnie zamocowaną końcówką (najczęściej mającą kształt dłuta), mogącą wykonywać ruch posuwisty i kruszyć różnego rodzaju materiały (beton, asfalt, skały itp.). Inne Siłowniki - wspomaganie kierownicy, hamulce, zamki (w centralnym zamku), hamulce. pompa wodna, pompa olejowa, pompa wtryskowa

38 CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE Ciśnienie hydrostatyczne – ciśnienie, wynikające z ciężaru cieczy znajdującej się w polu grawitacyjnym. Analogiczne ciśnienie w gazie określane jest mianem ciśnienia aerostatycznego. Ciśnienie hydrostatyczne nie zależy od wielkości i kształtu zbiornika, a zależy wyłącznie od głębokości. Całkowite ciśnienie panujące w cieczy jest sumą ciśnienia hydrostatycznego i ciśnienia zewnętrznego. W przypadku zbiorników otwartych ciśnienie zewnętrzne jest ciśnieniem atmosferycznym.

39 WZÓR NA CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE p = ρ c · g· h [Pa] p – ciśnienie hydrostatyczne [ Pa ] g – przyspieszenie ziemskie [ m/s 2 ] h – głębokość zanurzenia w cieczy [ m ] ρ c - gęstość cieczy [kg/m 3 ]

40 IM WIĘKSZA GŁĘBOKOŚĆ TYM WIĘKSZE CIŚNIENIE PŁYNU

41 WZÓR NA SIŁĘ WYPORU Fw – siła wyporu [ N ] g – przyspieszenie ziemskie [ m/s 2 ] ρ c - gęstość cieczy [kg/m 3 ] V c - objętość cieczy [m 3 ]

42 Pływanie ciał po powierzchni cieczy Ciało będzie pływało po powierzchni cieczy, jeśli jego siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu będzie większa niż ciężar tego ciała. Gdy ciało pływa po powierzchni wody siła ciężkości jest równoważona przez siłę wyporu (siły ciężkości i wyporu mają równe wartości, ale przeciwne zwroty). Oczywiście jeśli ciało nie jest całkowicie zanurzone, to siła wyporu ma jeszcze pewien zapas, dzięki któremu nawet zwiększenie ciężaru ciała nie spowoduje od razu jego zatonięcia, bo automatycznie może wzrosnąć siła wyporu. Do momentu aż zanurzy się całe.

43 Pływanie ciał całkowicie zanurzonych Nieco inaczej wygląda sytuacja ciał całkowicie zanurzonych – łodzie podwodne, zatopione obiekty, balony, tonące przedmioty itd. Tutaj mamy dwie główne możliwości siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości – ciało tonie. siła wyporu jest większa od siły ciężkości – ciało wypływa unosząc się do góry. Na pograniczu tych dwóch przypadków jest jeszcze trzeci: siły wyporu i ciężkości są sobie równe – wtedy ciało pozostaje w bezruchu unosząc się w płynie Powyższy opis zachowania ciała odnosi się tylko do sytuacji, w których początkowo ciało znajdowało się w bezruchu. Jeśli wcześniej nadano mu prędkość może ono chwilowo poruszać się niezgodnie z powyższymi zasadami (do momentu, w którym tarcie płynu nie spowoduje jego zatrzymania).

44 Pływalność a gęstość W przypadku ciał wykonanych z jednolitego materiału można łatwo przewidzieć czy będą one tonęły, czy wypływały na powierzchnię płynu. Zależy to od gęstości ciał i gęstości płynów w których miałyby one pływać: jeżeli gęstość ciała jest większa niż gęstość płynu (ρ ciała > ρ płynu ), wtedy ciało będzie tonąć. jeżeli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość płynu (ρ ciała < ρ płynu ), wtedy ciało będzie wypływać na powierzchnię.

45 Przykłady sił wyporu W cieczy: statki pływające po powierzchni – siła wyporu równoważy siłę ciężkości łodzie podwodne – statki te mają możliwość manewrowania siłą wyporu i siłą ciężkości, dzięki czemu są w stanie zanurzać się i wynurzać. ryby stosują zasady takie jak łodzie podwodne bąbelki pary unoszące się do góry podczas wrzenia są znacznie lżejsze od wody, więc wypływają na powierzchnię lód jest lżejszy od wody, więc unosi się na jej powierzchni komienie leżące na dnie morza też podlegają działaniu siły wyporu. Jednak ich ciężar jest duży, więc ostatecznie przeważa i powoduje, że kamiene nie wypływają. Większość obiektów swobodnie pływających w wodzie ma ciężar właściwy zbliżony do ciężaru wody. Dzięki temu mogą one łatwo manewrować swoją pływalnością - wynurzać się lub zanurzać głębiej.

46 W gazie: balony, sterowce – manewrując ciężarem (balast) lub wartością siły wyporu (wypuszczanie gazu nośnego, lub zmiana jego ciężaru właściwego za pomocą podgrzewania), bańki mydlane zawierające ogrzane powietrze z płuc początkowo unoszą się do góry (chyba, że otaczająca je powłoka z mydła jest zbyt ciężka). ogrzana para wodna jest lekka, więc wznosi się do góry tworząc chmury. Po oziębieniu skrapla się i nabiera ciężaru (w sensie ciężaru właściwego), co powoduje, że ostatecznie spada w postaci deszczu.

47 CIŚNIENIE ATMOSFERYCZNE Ciśnienie atmosferyczne – stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza atmosferycznego naciska na powierzchnię Ziemi, do powierzchni, na jaką ten słup naciska (por. ciśnienie). Wynika stąd, że w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe a na nizinach wyższe, ponieważ słup powietrza ma różne wysokości. Ciśnienie atmosferyczne wyraża się w hektopaskalach (hPa). pomiarów ciśnienia atmosferycznego służy barometr rtęciowy.

48 WZÓR NA SIŁĘ PARCIA P =Fn/ S p- ciśnienie [Pa] Fn- wartość siły nacisku (parcia) [ N ] S- pole powierzchni [ m 2 ]

49 PRZYRZĄDY DO POMIARU CIŚNIENIA Pomiar ciśnienia p względem ciśnienia atmosferycznego p atm w jednostkach mmH 2 O za pomocą u-rurki. Tutaj p jest mniejsze od p atm i stąd ujemna wartość wyniku pomiaru

50 Manometr z rurką Bourdona: 1 – koło zębate sprzężone z wskazówką (6); 2 – dźwignia zębata; 3 – oś obrotu dźwigni zębatej (2); 4 – cięgno; 5 – sprężysta rurka; 6 – wskazówka; 7 – uchwyt; 8 – gwint

51 Manometr membranowy 1 – koło zębate sprzężone z wskazówką (5); 2 – trzpień z zębatką połączony z membraną (3); 4 – korpus; 5 – wskazówka

52 NASZE DOŚWIADCZENIA

53

54

55

56

57

58

59

60

61 ZADANIA TESTOWE Z ZAKRESU CIŚNIENIA HYDROSTATYCZNEGO I ATMOSFERYCZNEGO

62 Jeżeli w bańce szklanej z otworkami wypełnionej wodą wywrzemy na wodę parcie tłoczkiem T, to woda będzie wytryskiwać: a) Najdalej z otworka 4 b) najdalej i na jednakową odległość z otworka 3, 4 i 5 c) Najdalej i na jednakową odległość z otworków 2, 3, 4, 5 i 6 d) Ze wszystkich otworków na jednakową odległość

63 Rysunek przedstawia zaprojektowany przez ucznia model hamulca hydraulicznego. Jakie jest ciśnienie płynu w cylindrze 2 w porównaniu z ciśnieniem w cylindrze 1 przy naciskaniu hamulca? a) Takie samo. b) Mniejsze ze względu na długi przewód łączący dwa cylindry. c) Mniejsze ze względu na małą powierzchnię szczęki hamulcowej. d) Większe, ponieważ tłok w cylindrze 2 ma większą powierzchnię niż tłok w cylindrze 1.

64 W którym z naczyń połączonych zmieniają się poziomy cieczy po usunięciu cienkich przegród A ? a) W I i II b) W II i III c) W I i III d) W każdym.

65 Jeżeli gaz jest pod ciśnieniem 0,5 Pa to znaczy, że na każdy: a) 1 cm płaskiej powierzchni działa siła parcia o wartości 0,05 N. b) 1 cm płaskiej powierzchni działa siłą parcia o wartości 0,5 N. c) 1 m płaskiej powierzchni działa siłą parcia o wartości 1 N. d) 1 m płaskiej powierzchni działa siła parcia o wartości 0,5 N.

66 Wywołany naciskiem na tłok wzrost ciśnienia cieczy występuje: a) Bezpośrednio pod tłokiem. b) Przy dnie naczynia c) Przy ścianach naczynia. d) W każdym miejscu cieczy.

67 Powierzchnia tłoka Y ( rysunek) jest 4 razy większa niż powierzchnia tłoka X. Jeżeli za pomocą tłoka X wywrzemy na ciecz parcie P i ciśnienie p, to na tłok Y będzie wywierane: a) Parcie takie samo, a ciśnienie 4 razy większe. b) Parcie i ciśnienie takie samo. c) Parcie 4 razy większe, a ciśnienie takie samo d) Parcie 4 razy większe i ciśnienie 4 razy większe.

68 Przyjmuje się, że średnie ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza wynosi 100 kPa. Wyraź tę wartość w niutonach na metr kwadratowy. a) 10 kN/m b) 100 kN/m c) 100 N/m d) 1000 N/m

69 Na balon wypełniony gazem działa siła wyporu powietrza o wartości 1300 N. Ciężar gondoli wynosi 500 N. Jaki jest udźwig balonu? a) 700 N. b) 800 N. c) 1200 N. d) 1900 N.

70 Ciśnienie wody w przedstawionej na rysunku instalacji wodociągowej jest: a) Jednakowe na każdym piętrze b) Największe na parterze c) Największe na ostatnim piętrze d) Największe w zbiorniku Z wieży ciśnień.

71 ZADANIA W tym zadaniu będzie mowa o ciśnieniu i parciu, jakie wywiera na dno naczynia ciecz w nim zawarta. Zadanie 4 a)Wybierz wszystkie zdania prawdziwe spośród poniższych pięciu. Ciśnienie hydrostatyczne zależy od: A. wysokości słupa cieczy, B. tego, czy słup cieczy jest wąski czy szeroki, C. kształtu naczynia, w którym znajduje się ciecz, D. rodzaju cieczy, E. pola powierzchni dna naczynia. Po kliknięciu odznaczą się zdania prawidłowe. Wzór na ciśnienie hydrostatyczne

72 ZADANIA C.D. Zadanie 4 c.d. b)Przyjrzyj się rysunkom 1-7. Przedstawiają one flakony o różnych kształtach, do których nalano wody. Poziom wody jest taki sam we wszystkich flakonach. Co sądzisz o ciśnieniach hydrostatycznych, wywieranych na dna tych flakonów. W celu otrzymania odpowiedzi przejedź kursorem myszy tutaj. Odpowiedź: Ciśnienia hydrostatyczne we wszystkich flakonach są jednakowe.

73 ZADANIA Zadanie 1 Oblicz ciśnienie panujące na dnie jeziora o głębokości 100 metrów. Gęstość wody wynosi 1000 kg / m 3,ciśnienie atmosferyczne około 1000hPa Obliczenia: Dane. Szukane. Wzór. Ph = q * g * h q =1000 kg / m 3 p = ? p =q *g * h Ph =1000 * 10 * 100 h =100 Ph = [Pa] g =10 m /s 2 pa =1000 hPa Pc =Pa +Ph Pc= Pc= Pa Pc=11000 hPa W celu otrzymania odpowiedzi przejedź kursorem myszy tutaj. Odpowiedź: Ciśnienie tam panujące wynosi 11000hPa.

74 ZADANIA Zadanie 2 Oblicz jakie musi być ciśnienie wody w rurach wodociągowych aby woda dopłynęła do 10 metra budynku ( tj. na wysokość około 30 metrów) Gęstość wody wynosi 1000 kg / m 3, ciśnienie atmosferyczne około1000hPa. Obliczenia: Dane. Szukane. Wzór.P=1000*10*30 q = 1000 kg / m 3 p = ? p =q * g * h P=300000Pa Pa =1000 hPa P=3000hPa h =30 m P c =P+P at P c =3000hPa+1000hPa p c =4000hPa W celu otrzymania odpowiedzi przejedź kursorem myszy tutaj. Odpowiedź: Ciśnienie musi wynosić 4000hPa.

75 ZADANIA C.D. Zadanie 3 Na jakiej wysokości jest zanurzony statek podwodny, jeżeli ciśnieniomierz wskazał ciśnienie 6000hPa?Gęstość wody wynosi 1000 kg / m 3,ciśnienie atmosferyczne około 1000hPa. Obliczenia: Dane: Szukane: Wzór: P HD =5000hPa h=? P HD =q*g*h/:q*g P at =1000hPa P ciś =6000hPa q =1000 kg / m 3 W celu otrzymania odpowiedzi przejedź kursorem myszy tutaj. Odpowiedź: Statek zanurzony jest na wysokości 50m.p.p.m

76 FILMY

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87 PREZENTACJA PROJEKTU

88 BIBLIOGRAFIA Wydawnictwo Zamkor pod red. Barbary Sagnowskiej Świat fizyki. Podręcznik dla uczniów gimnazjum. Andrzej Kurowski, Jolanta Niemiec Świat fizyki. Zbiór prostych zadań dla gimnazjum pod red. Adama Kleinera Zadania konkursowe dla uczniów gimnazjum z rozwiązaniami. Lwiątko Polsko- Ukraiński Konkurs Fizyczny. Henryk Kaczorek Testy z fizyki dla uczniów gimnazjum

89 Wydawnictwo Nowa era Grażyna Francuz-Ornat, Teresa Kulawik, Maria Nowotny - Różańska Spotkania z fizyką. Podręcznik do gimnazjum cz.1 Grażyna Generowicz, Małgorzata Masłowska Fizyka i astronomia dla gimnazjum Testy gimnazjalne Strony internetowe


Pobierz ppt "Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt."

Podobne prezentacje


Reklamy Google