1

Zespół Szkół Publicznych w Golczewie DANE INFORMACYJNE Zespół Szkół Publicznych w Golczewie ID grupy: 98/51_mf_g2 Kompetencja: Matematyka i fizyka Temat projektowy: „CIŚNIENIE ATMOSFERYCZNE I HYDROSTATYCZNE” Semestr II , rok szkolny 2010/2011 2

Spis treści Ciśnienie Ciśnienie atmosferyczne Ciśnienie hydrostatyczne Urządzenia do pomiaru wartości ciśnienia Znani zajmujący się ciśnieniem Jednostki ciśnienia Zamiana jednostek ciśnienia Zdjęcia z projektu

CIŚNIENIE CIŚNIENIE KRWI CIŚNIENIE POWIETRZA ,,MIEĆ CIŚNIENIE’’ - PARCIE NA SZKŁO

CIŚNIENIE CIŚNIENIE W OPONACH CIŚNIENIE AKUSTYCZNE

Ciśnienie Wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa Dowodem na słuszność przedstawionego wzoru jest wykonane przez nas proste doświadczanie, które opiszemy w następnym slajdzie. FN = m*g p – ciśnienie (Pa) FN – siła nacisku/parcie (N) S – powierzchnia (m ) 2

DOŚWIADCZENIE CIŚNIENIE JEST ODWROTNIE PROPORCJONALNE DO POLA POWIERZCHNI. IM MNIEJSZE POLE POWIERZCHNI TYM WIĘKSZE CIŚNIENIE

Jak to zrobiliśmy: krok 1 : Zważyliśmy badane ciało fizyczne Jak to zrobiliśmy: krok 1 : Zważyliśmy badane ciało fizyczne. krok 2: Zmierzyliśmy wymiary prostopadłościanu i obliczyliśmy powierzchnię każdej ze ścian. krok 3: Obliczenie ciśnienia z w/w wzoru i wyciągnięcie wniosków.

Inne zadanie praktyczne wykonane w grupach. Oto przykład:

Tutaj widzimy osobę , której ciśnienie stopy obliczaliśmy 

Ciśnienie atmosferyczne Stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza atmosferycznego naciska na powierzchnię Ziemi, do powierzchni, na jaką ten słup naciska. Wynika stąd, że w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe a na nizinach wyższe, ponieważ słup powietrza ma różne wysokości.

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. p – wartość ciśnienia q – gęstość cieczy (kg/m ) 3 g – przyspieszenie ziemskie (N/kg) h – głębokość zanurzenia w cieczy (m) Choć kształt i objętość poszczególnych części jest różna, to ciśnienie wywierane na dno w każdym miejscu będzie takie samo.

Urządzenia do pomiaru wartości ciśnienia Barometr – przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. W zależności od zasady działania, barometry dzielą się na cieczowe i sprężynowe.

Manometr (ang. pressure gauge) – przyrząd do pomiaru ciśnienia. Ze względu na wskazywane ciśnienie dzieli się je na: względne – wskazujące różnicę ciśnień, bezwzględne – wskazujące ciśnienie w odniesieniu do próżni. Typy manometrów Hydrostatyczne (cieczowe) U-rurka sprężynowe ze sprężyną rurkową (Bourdona) z przeponą falistą lub sprężystą mieszkowe dzwonowe elektryczne

Pomiar ciśnienia P względem ciśnienia atmosferycznego Patm w jednostkach mmH2O za pomocą u-rurki. W rozpatrywanym przypadku ciśnienie P jest mniejsze od ciśnienia atmosferycznego Patm i stąd bierze się ujemna wartość pomiaru.

Znani zajmujący się ciśnieniem

Francuski filozof, matematyk i fizyk. Blaise Pascal Żył w latach 1632-1663 Francuski filozof, matematyk i fizyk. Tematem jego badań były prawdopodobieństwo, próżnia, ciśnienie atmosferyczne. Na jego cześć jednostkę ciśnienia nazwano paskal oraz język programowania Pascal. Pascal przeprowadził doświadczenie, które udowodniło, że ciśninie cieczy lub gazów jest takie same w każdym miejscu.

Prawo Pascala Jeśli jednorodna ciecz w naczyniach połączonych jest w równowadze, to ciśnienie panujące na tym samym poziomie we wszystkich ramionach tych naczyń są jednakowe. Jeśli dwie różne, nie mieszające się, ciecze w naczyniach połączonych są w równowadze, to ciśnienie na poziomie zetknięcia cieczy (i każdym poziomie poniżej zetknięcia) są jednakowe. Naczynia połączone

Zadanie przykładowe… Rozwiązanie: Zad 1. Do u-rurki wlano do jednego ramienia wodę, a do drugiego naftę. Górny poziom nafty jest o 20 cm wyższy niż wody. Jaki jest wysoki słup nafty? dw= 1000 kg/m3, a dn= 800 kg/m3 Rozwiązanie: Korzystając z prawa naczyń połączonych: Ciecz pierwsza o słupie wysokości h1 i gęstości d1 wywiera na pewnej głębokości ciśnienie p = d₁*h₁*g, a ciecz druga o słupie wysokości h2 i gęstości d2 na tej samej głębokości wywiera ciśnienie p₂ = d₂*h₂*g

Ciśnienia w obu ramionach u-rurki muszą być sobie równe p1 = p2, a więc po uproszczeniu mamy d₁*h₁ = d₂*h₂ h1 jest o 20 cm niższa niż h2 czyli h₁=h₂-20 gdzie h₂-wysokość słupa nafty (d1= 1000 kg/m3, a d2= 800 kg/m3) 1000*(h₂-20)=800h₂ 1000h₂-20000=800h₂ 200h₂=20000 /200 h₂=100 cm Odp: Wysokość słupa nafty wynosi 100cm

Ciekawe doświadczenie Dlaczego woda ze szklanki się nie wylewa, skoro szklanka jest odwrócona do góry dnem? Rozwiązanie: Na kartkę papieru działa ciśnienie hydrostatyczne wody, natomiast z drugiej strony działa ciśnienie atmosferyczne powietrza. Średnio przyjmujemy, że ciśnienie atmosferyczne wynosi 1000 hPa = 100000 Pa = 100000 N/m^2. Wniosek z doświadczenia: Ciśnienie atmosferyczne jest większe od ciśnienia hydrostatycznego i dlatego woda nie wylewa się.

Dowód matematyczno- fizyczny: W szklance mieści się około 250 g = 0,25 kg wody, jej ciężar wynosi F = m*g F = 0,25 kg *10 N/kg = 2,5 N ( z taką siłą naciska woda na kartkę) Wartość siły parcia = nacisku powietrza obl. z wzoru na ciśnienie: p = F/S F = p *S zakładamy, że p = 100000 N/m^2 ; S = 30 cm^2 = 0,003 m^2 (średnie pole powierzchni wody w szklance F = 100000 N/m^2 * 0,003 m^2 = 300 N Odp. Siła z jaką naciska powietrze na szklankę wynosi 300 N , a nacisk wody na kartkę 2,5N.

Prawo Pascala 2 Jeśli na powierzchnię cieczy działa dodatkowe zewnętrzne ciśnienie, to rozchodzi się ono we wszystkich kierunkach równomiernie i ciśnienie wewnątrz cieczy zmienia się w każdym punkcie o tę samą wartość. Im głębiej tym ciśnienie hydrostatyczne się zwiększa, co łatwo przedstawione jest na schemacie obok

Prezentacja :

Naczynia połączone:

Wzór Torricellego v = (2gh)1/2 Wzór określający prędkość v wypływu cieczy z otworu w ściance naczynia znajdującego się na głębokości h poniżej swobodnego lustra cieczy: v = (2gh)1/2 Gdzie: V- prędkość g- przyśpieszenie ziemskie h- głębokość Wzór ten jest identyczny z wzorem na prędkość ciała swobodnie spadającego z wysokości h.

Jednostki ciśnienia Jednostka Nazwa Pa paskal (pascal) MPa megapaskal (megapascal) bar bar   atm atmosfera fizyczna (atmosphere) kG/m2 kilogram-siła na metr kwadratowy (kilogram-force per square meter) kG/cm2 = at kilogram-siła na centymetr kwadratowy atmosfera techniczna (kilogram-force per square centimeter) kG/mm2 kilogram-siła na milimetr kwadratowy (kilogram-force per square millimeter) dyn/cm2 dyna na centymetr kwadratowy (baria) (dyne per square centimeter) mmHg = Tr milimetr słupa rtęci = Tor (millimeters of mercury = torr) mmH2O milimetr słupa wody (millimeters of water) PSI funt-siła na cal kwadratowy (pounds-force per square inch) inHg cal słupa rtęci   inH2O cal słupa wody  

Zamiana jednostek ciśnienia 1bar= 1000hPa 1mmHg= 133.322Pa = 1.33322hPa 1atm= 1013.25hPa 1 N/mm2 = 10000hPa

Zdjęcia z zajęć

Prezentację wykonali: Anna Adamowicz Anna Okoń Joanna Szabat Zuzanna Pustelnik Kamil Botwina Dawid Łyko Natalia Jakowienko Piotr Wawrzyński Kamila Koperska Sebastian Kurczak Ilona Kurzawska Filip Folwarków

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ !!

36