Ciśnienie wokół nas Opracowały grupy 98/64_MF_G1 (Gimnazjum Nr 7 im. Sybiraków w Szczecinie)

Id_ grupy 1 Grupa 98_64_mf_g1 Opiekun Bożena Luterek Paulina Piotrowska Bartosz Kowalik Marta Szymańska Joanna Siemak Anna Kolasińska Natalia Lewandowska Natalia Ćwikiel Wiktoria Herkt Beata Stroynowska Magdalena Graboś

SPIS TREŚCI 1.Ciśnienie jako wielkość fizyczna 2.Od czego zależy ciśnienie gazu w zbiorniku? 3.Prawo Pascala – zastosowanie 4.Budowa i zasada działania prasy hydraulicznej 5.Ciśnienie atmosferyczne 6.Dlaczego samolot lata? 7.Ciśnienie hydrostatyczne 8.Naczynia połączone 9.Prawo Archimedesa 10.Warunki pływania ciał

Ciśnienie wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa W przypadku gazów w stanie ustalonym w spoczynku, ciśnienie jakie gaz wywiera na ścianki naczynia jest funkcją objętości, masy i temperatury i dlatego w termodynamice traktowane jest jako parametr stanu.

Wzór Ciśnienia p – ciśnienie (Pa) S – powierzchnia (m²) F – składowa siły prostopadła do powierzchni ( N) Do pomiaru służy manometr i barometr

Jednostka ciśnienia [p] = [F]:[S] = 1N:1m2=1Pa Czy wiesz, że: przy ciśnieniu 1010 Pa gęstość wody zwiększa się dwukrotnie przy powierzchni Ziemi ciśnienie atmosferyczne maleje o 12,7 Pa przy zmianie wysokości o 1m

DOŚWIADCZENIE Wprowadzenie: Wszyscy wiemy, że ciśnienie obliczamy poprzez podzielenie siły (F) przez powierzchnię (S). Wnioskując z tego, każde ciało, które ulega zjawisku grawitacji wywiera ciśnienie na podłoże. Tak samo jest z nami. Nie ważne, czy stoisz, siedzisz, czy leżysz, to na powierzchnię wywierasz ciśnienie, ale wartość tego ciśnienia jest zależna od tego na jakiej powierzchni zostanie rozłożony ciężar. Tym doświadczeniem mamy zamiar potwierdzić tę teorię. Nasza koleżanka, Becia, waży 59kg. Jej stopa w najdłuższym punkcie ma długość 22cm, a w najkrótszym 18cm. Szerokość to 9,5cm i 5cm. Otrze łyżew za to ma grubość 0,5 mm, a długość 27cm. Pomijamy w tych obliczeniach wagę łyżew i butów. Dane: m – 59kg g – 10N/kg Rozwiązanie: P = F/S F = m/g P1 = 590/0,0319 [N/m2] P1?18495 Pa P ł = e * f P ł = 27*5 [cm * cm] F = 59*10 [kg * N/kg] F = 590N a – 22cm b – 18cm c – 9,5cm d – 5 cm P ł =135 cm2 P ł = 135cm2*2\ P ł = 270 cm2 P ł = 0,027m2 pn = [(c + d)*a]/2 pn = [(9,5+5)*22]/2 pn = 319/2 pn = 159,5cm2 e – 27cm f – 5cm P2 = 590/0,027 [N/m2] P2 ? 21852Pa 18495 Pa < 21852Pa P1 < P2 S1= 159,5cm2*2 S1 = 319cm2 319cm2 = 0,0319m2 Odpowiedź: Z tego doświadczenia wynika, że na im mniejszej powierzchni będzie rozłożona siła, tym większe będzie wywierać ciśnienie. Szukane: p1 = x; p2 = y

Od czego zależy ciśnienie gazu w zbiorniku? Od objętości zbiornika. Kiedy w dwóch różnych zbiornikach umieścimy gaz o tych właściwościach, ciśnienie będzie większe w zbiorniku o mniejszej objętości. Od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury w zbiorniku, objętość rośnie, a razem z nią zwiększa się ciśnienie. Od ilości cząsteczek gazu. Wraz ze wzrostem ilości cząsteczek gazu, ciśnienie zwiększa się.

Od czego zależy ciśnienie gazu w zamkniętym zbiorniku ? Przedmioty : *Pojemnik próżniowy z pompką *Balonik Czynności : 1.W pojemniku umieszczamy nadmuchany balonik z zawiązanym wylotem. 2. Zmniejszamy ciśnienie wewnątrz pojemnika wypompowując powietrze. 3. Ciśnienie na zewnątrz balonika zmniejszyło się, balonik powoli ‘rośnie’. 4. Wpuszczamy do pojemnika powietrze. 5. Balonik gwałtownie ‘ maleje’. Wnioski : Wraz ze spadkiem ciśnienia atmosferycznego rośnie ciśnienie wewnątrz balonika. Po wpuszczeniu powietrza do pojemnika ciśnienia wyrównują się.

W temperaturze 100. C woda w słoiku intensywnie paruje W temperaturze 100*C woda w słoiku intensywnie paruje. Para miesza się z powietrzem znajdującym się w słoiku i razem z nim uchodzi na zewnątrz. Po pewnym czasie powietrze zostaje całkowicie usunięte ze słoika, pozostaje w nim kompot i para wodna. Gdy słoik zostanie ochłodzony zawarta w nim para wodna skropli się, a ciśnienie wewnątrz słoika stanie się niższe od atmosferycznego, dlatego pokrywka przez ciśnienie atmosferyczne zostanie dociśnięta.

Efekt prażenia – popcorn Ziarno kukurydzy pokryte jest z zewnątrz twardą, szczelną otoczką, a jego wnętrze wypełnione jest skrobią? zawierającą niewielką ilość wody. Podgrzewana wraz z ziarnem woda zmienia się w parę, która wytwarza wewnątrz ziarna ogromne ciśnienie. Ciśnienie powoduje rozerwanie otoczki i wyrzucenie na zewnątrz białej skrobi?. Pękanie otoczki i wydobywająca się na zewnątrz para wodna jest źródłem słyszanych przez nas „wybuchów”.

Blaise Pascal

Blaise Pascal Blaise Pascal urodzony 19 czerwca 1623 roku w Clermont-Ferrand, zmarł 19 sierpnia 1662 w Paryżu. Blaise Pascal był fizykiem, francuskim matematykiem oraz filozofem religii. Wiedzę zawdzięczał swojemu ojcu. Wczesne dzieła, które powstały spontanicznie przyczyniły się do rozwoju nauki. Sprecyzował pojęcie ciśnienia oraz próżni, uogólniając pracę Torricellego. Był nadzwyczaj uzdolnionym młodzieńcem, gdyż w wieku szesnastu lat napisał pracę obejmującą zagadnienie geometrii rzutowej. Jakiś czas później rozważył z Pierre’em de Fermatem kwestię teorii prawdopodobieństwa, wywierając tym samym niemały wpływ na rozwój nowoczesnej ekonomi 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.

Bańki mydlane mają kształt kuli, ponieważ zgodnie z prawem Pascala powietrze wewnątrz bańki wywiera jednakowe ciśnienie we wszystkich kierunkach.

Wykorzystanie: Pompa hydrauliczna Dmuchanie balonów Układy hamulcowe Jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu. Wykorzystanie: Pompa hydrauliczna Układy hamulcowe Hamulce pneumatyczne Pompowanie dętki lub materaca Dmuchanie balonów Młot pneumatyczny Działanie urządzeń pneumatycznych (prasa pneumatyczna) Podnośnik hydrauliczny

Doświadczenie Potrzebne przedmioty: *kuweta *barwnik do wody *wysoka szklanka * świeca Kolejne czynności: 1 Zabarwiamy ciepłą wodę w kuwecie. 2. W wodzie ustawiamy świecę i ja zapalamy. 3. Na świecę nakładamy szklankę do góry dnem. Obserwacje: Po chwili świeca gaśnie, ponieważ skończył się tlen w szklance. W tym momencie może my zauważyć jak poziom wody w szklance gwałtownie się podnosi. Dzieje się tak za sprawą ciśnienia atmosferycznego, które jest większe i „wciska” wodę do środka.

Dlaczego samoloty latają? Różnica ciśnień powoduje powstanie siły nośnej, zwróconej do góry. Zjawisko to zachodzi np. w samolotach. Im większa jest prędkość samolotu, tym większa jest jego siła nośna. Podczas startu, siła nośna jest większa od ciężaru samolotu, dlatego wznosi się. Podczas lotu na ustalonym pułpie wysokości lotu siła nośna i ciężar samolotu są sobie równe.

Doświadczenie : Potrzebne materiały : *Dwie kartki formatu A4 Przeprowadzone czynności: 1.Trzymam dwie kartki papieru tak, aby zwisały swobodnie pionowo w dół obok siebie. 2. Potem mocno dmucham od góry między kartki. 3. Obserwuję wyniki doświadczenia. Wyniki : Kartki zamiast oddalić się przysuwają się. Wniosek : Ciśnienie w obszarze szybko poruszającego się powietrza jest niższe od ciśnienia atmosferycznego. Siła parcia powietrza na kartki jest mniejsza po stronie – po której powietrze porusza się szybciej, bo jest wydmuchiwane i kartki wyginają się do siebie.

Naczynia połączone Czym są naczynia połączone ? Naczynia połączone, to co najmniej dwa naczynia skonstruowane i połączone tak, aby ciecz mogła swobodnie między nimi przepływać – na przykład przez połączenie znajdujące się w dnie każdego z nich. W obecności jednorodnego pola grawitacyjnego wlewając do któregokolwiek z naczyń połączonych jednolitą ciecz , jej poziom w każdym z naczyń znajdzie się na tej samej wysokości.

Wykorzystanie naczyń połączonych: Poziomica rurkowa Wieża ciśnień Wiele urządzeń hydrotechnicznych

Wykorzystanie NACZYŃ POŁĄCZONYCH w życiu codziennym : Kaloryfer Czajnik Rurociągi oraz kanalizacje Konewka

Ciśnienie hydrostatyczne wywierane przez ciecz na dno naczynia zależne jest od wysokości h słupa cieczy oraz jej gęstości p, a także przyśpieszenia grawitacyjnego g i ciśnienia nad powierzchnią cieczy PO. Ph = Po + pgh

Ciśnienie hydrostatyczne Potrzebne przedmioty: * Dwa małe lejki *Kawałki gumy z cienkiego balonika lub rękawiczki chirurgiczne *Gumka recepturka *Zlewka Następujące czynności : 1.Połącz lejki z rurką, a następnie nałóż na nie gumę lub rękawiczki chirurgiczne i umocuj je gumką- recepturką. 2.Naciśnij gumkę na jednym z lejków i obserwuj zachowanie powierzchni na drugim. 3.Do zlewki nalej wody i zanurz w niej jeden z lejków obserwując jednocześnie zachowanie powierzchni gumy na drugim. Wniosek : Ciśnienie powoduje „wydęcie” gumy na drugim końcu lejka . „Wydęcie” potwierdza ,że ciśnienie hydrostatyczne zależy od głębokości.

Model układu hamulcowego Potrzebne materiały: *strzykawka jednorazowa 2 ml *dwie strzykawki jednorazowe 10 ml *wężyki igielitowe z trójnikiem *zabarwiona woda Następujące czynności: Strzykawki i wężyki napełniamy tak aby nie było pęcherzyków powietrza poza jednym małym w dużej strzykawce. Łączymy układ tak, aby duże strzykawki znajdowały się obok siebie po rozwidleniu wężyka. Naciskamy tłok w małej strzykawce i uważnie obserwujemy ruchy tłoków w strzykawce wypełnionej płynem i w strzykawce zapowietrzonej. Wniosek: Działając na ciało mniejszą siłą uzyskujemy większą. Siła przyłożona do lewego tłoczka zwiększa ciśnienie panujące w wodzie, które jest następnie przenoszone na prawy tłoczek. Działając butem na sprzężony z niewielką powierzchnią tłok np.S1 pedał hamulca powoduje ,że na koło działa wielokrotnie większa siła, powodując zatrzymanie pojazdu.

Model prasy hydraulicznej Potrzebne przedmioty: *dwie strzykawki jednorazowe (2ml i 10ml) *kawałek wężyka igielitowego *czarna kawa lub w inny sposób barwiona woda Następujące czynności: Umieść wężyk na małą strzykawkę wypełnij go płynem; usuń ze strzykawki. Strzykawkę opróżnij z powietrza i napełnij 1ml płynu. Drugą również napełnij 1ml płynu. Połącz strzykawki wężykiem, dbając o to, by w cieczy nie było pęcherzyków powietrza. Naciśnij tłok dużej strzykawki i obserwuj jak przesuwa się tłok małej Teraz naciśnij tłok małej strzykawki i obserwuj jak przesuwa się tłok dużej. Wniosek: Działając na ciało mniejszą siłą uzyskujemy większą np. siła jednego niutona na wejściu wytwarza siłę 50N na wyjściu. Propozycję tę można nadal zwiększać przez zwiększanie powierzchni dużego tłoka lub zmniejszanie powierzchni tłoka małego. Prawo Pascala jest podstawą działania prasy.

Prawo Beroulliego Prawo Bernoulliego jest podstawowym prawem hydrodynamiki, sformułowanym w 1738 roku przez szwajcarskiego matematyka - Daniela Bernoulliego. Dotyczy ono prawidłowości rządzącej przepływem stacjonarnym wyidealizowanej cieczy (nielepkiej, nieściśliwej). Przepływ stacjonarny to taki, podczas którego w każdym miejscu w cieczy prędkość ruchu pozostaje stała

Treść prawa Beroulliniego Prawo Beroulliniego mówi nam, że w czasie przepływu cieczy, suma ciśnienia statycznego i dynamicznego jest stała wzdłuż każdej linii przepływu. Prawo Bernoulliego ma matematyczną postać równania: p + ρgh + ½ρv2 = const gdzie: p - ciśnienie cieczy, ρ - gęstość cieczy, v - prędkość przepływu cieczy, g - przyspieszenie ziemskie, h - wysokość rurki z cieczą nad powierzchnią ziemi.

Prawo Archimedesa – doświadczenie Wykorzystano zestaw do badania prawa Archimedesa, w skład którego wchodzą : * Wiaderko * Naczynie przelewowe * Siłomierz * Walec Czynności : Do haczyka zawieszonego na siłomierzu przymocowujemy wiaderko, a na nim wieszamy walec. Odczytujemy wskazanie siłomierza. Jest to wartość ciężaru wiaderka i walca. Mniejsze naczynie wypełnione wodą wkładamy do większego naczynia. Do mniejszego pojemnika z wodą wkładamy walec umieszczony na siłomierzu. Wartość na siłomierzu się zmniejsza, pod naporem wody. Woda wylewa się do większego naczynia. Wnioski : Ilość wody, która wylała się z mniejszego naczynia jest równa ciężarowi zanurzonego w niej ciała ( walca ). Siła wyporu jest równa sile ciężkości ciała zanurzonego.

Warunki pływania ciał Pływanie ciał po powierzchni cieczy. Pływanie ciał całkowicie zanurzonych. Pływalność a gęstość.

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, czyli siły ciężkości i wyporu mają równe wartości, ale przeciwne zwroty. * Ciało, które nie jest całkowicie zanurzone, ma jeszcze pewien „zapas”. Dzięki temu nawet zwiększenie ciężaru ciała, nie spowoduje od razu jego zatonięcia, bo automatycznie może wzrosnąć również siła wyporu.

Pływanie ciał całkowicie zanurzonych 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 jest jeszcze trzecia możliwość: siły wyporu i ciężkości są sobie równe – wtedy ciało pozostaje w bezruchu unosząc się w płynie Zasady te sprawdzają się tylko, gdy ciało początkowo było w bezruchu. Jeśli wcześniej nadano mu prędkość, jest możliwość, że chwilowo będzie poruszać się niezgodnie z zasadami.

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.

Pomiar ciśnienia krwi W tym slajdzie pokażemy pomiar i wynik ciśnienia krwi człowieka. Żeby dokonać takiego pomiaru będzie nam potrzebny odpowiedni sprzęt. Urządzenie do pomiaru ciśnienia krwi to ciśnieniomierz. Widzimy, że dolna wartość rośnie. Pomiar rozpoczyna się. Zakładamy rękaw wyżej łokcia, tak jak jest to pokazane w instrukcji. Następnie spada, by uzyskać odpowiedni wynik. Po chwili uzyskujemy już wynik naszego pomiaru. Oprócz ciśnienia krwi, na ekranie ciśnieniomierza widnieje wartość pulsu serca.

Częściej spotykane wartości ciśnienia Przykład Ciśnienie [Pa] Przestrzeń międzygalaktyczna Wysoka próżnia Atmosfera na Marsie Nadciśnienie powietrza przy wydechu Na szczycie Mont Everest Normalne ciśnienie atmosferyczne W kołach samochodu osobowego Gazu w sieci miejskiej 10-22 10-10 700 1,5.104 3,3.104 1,0.105 6,5.105 4,5.105 Pod obcasem damskich butów W cylindrze silnika Diesla W instalacji hamulcowej samochodu Woda na dnie Rowu Mariańskiego [11030m] Gazy w lufie karabinu Igła w maszynie do szycia Krew zdrowego człowieka – max Krew zdrowego człowieka – min 2,5.106 4.106-8.106 107 1,3.108 4.108 5.108 1,5.104-1,7.104 9,3.103-10.103

Zależność ciśnienia atmosferycznego od wysokości Wysokość [m] Ciśnienie [Pa] 100 200 500 800 1000 1400 2000 3000 5000 10000 20000 101300 100100 98900 95400 92100 90000 85600 79400 70100 54000 26400 5500