Kvapaliny

Kód ITMS projektu: 26110130519Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia

Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Predmet Fyzikálny seminár

Ročník: 3. ročník

Tematický celok: Mechanika kvapalín

Vypracoval: Mgr. Jolana Szanková

Dátum: marec 2013

Obsah

1. Zopakujte si2. Úloha3. Hydrostatická vztla

ková sila4. Archimedov zákon5. Správanie sa telies

v kvapalinách6. Plávanie telies

2

7. Príklady8. Použité zdroje

Zopakujte si

• Vymenujte základné vlastnosti kvapalín.• Charakterizujte model ideálnej kvapaliny.• Uveďte znenie Pascalovho zákona.• Opíšte princíp hydraulického zariadenia na

dvíhanie ťažkých bremien.• Definujte hydrostatický tlak a hydrostatickú tlakovú silu.• Vysvetlite hydrostatický paradox.

3

Úloha

Otázka:• Prečo vedro rovnakého

tvaru a objemu ako kanva môže byť vyrobené z tenšieho plechu ako kanva, keď pri naplnení do rovnakej výšky vodou je tlak pri dne u obidvoch nádob rovnako veľký?

Odpoveď:• Rozhodujúca nie je veľkosť

tlaku, ale veľkosť tlakovej sily. Tlaková sila na dno vedra je menšia, pretože plocha jeho dna je menšia ako u kanvy. Dolná časť bočnej steny vedra má menšiu plochu, takže celková tlaková sila na steny je u vedra menšia ako u kanvy.

4

Hydrostatická vztlaková sila• Človek, aby si uľahčil pohyb po vode a pod

vodou vymyslel dopravné prostriedky ako sú lode, ponorky.

• Pri týchto dopravných prostriedkoch využíva hydrostatickú vztlakovú silu a platnosť Archimedovho zákona.

5

Hydrostatická vztlaková sila• Tlaková sila vyvolaná vlastnou tiažou kvapaliny

pôsobí na všetky strany, teda aj smerom nahor. S rastúcou hĺbkou v kvapaline rastie aj hydrostatický tlak.

6

V horizontálnom smere pôsobia na plášť valca v rovnakej hĺbke zo všetkých strán rovnako veľké tlakové sily, preto je výsledná sila pôsobiaca na ponorené teleso v horizontálnom smere nulová.

V horizontálnom smere pôsobia na plášť valca v rovnakej hĺbke zo všetkých strán rovnako veľké tlakové sily, preto je výsledná sila pôsobiaca na ponorené teleso v horizontálnom smere nulová.

S - obsah podstavy valcaV0 - objem valcaρk – hustota kvapaliny

S - obsah podstavy valcaV0 - objem valcaρk – hustota kvapaliny

Hydrostatická vztlaková sila• na hornú podstavu pôsobí tlaková sila zvisle

nadol: • na dolnú podstavu pôsobí tlaková sila zvisle

nahor:• výslednica týchto síl, pôsobiaca na valec zvisle

nahor sa nazýva hydrostatická vztlaková sila: •

7

F1 = h1 ρ g S F1 = h1 ρ g S

F2 = h2 ρ g S F2 = h2 ρ g S F2 ˃ F1 F2 ˃ F1

FVZ = F2 – F1FVZ = F2 – F1 FVZ = (h2 – h1) ρk g SFVZ = (h2 – h1) ρk g S

FVZ = V ρk gFVZ = V ρk gFVZ = h ρk g SFVZ = h ρk g S

Archimedov zákon

• Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou silou, ktorej veľkosť sa rovná veľkosti tiaže kvapaliny vytlačenej ponorenou časťou telesa.

• Veľkosť hydrostatickej vztlakovej sily:

• je priamo úmerná objemu V ponorenej časti telesa, hustote ρk kvapaliny a veľkosti tiažového zrýchlenia g.

8

FVZ = V ρk gFVZ = V ρk gArchimedes (asi 287 – 212 pred n. l.)

Správanie sa telies v kvapalinách

• dôsledkom Archimedovho zákona je rôzne správanie sa telies v kvapalinách

• na teleso ponorené v kvapaline pôsobia sily:• tiažová sila:

• vztlaková sila:

9

FVZ = V ρk gFVZ = V ρk gρt - hustota telesaρk - hustota kvapalinyV - objem ponorenej časti telesa

Správanie sa telies v kvapalinách

10

Plávanie telies• To isté teleso sa v rôznych kvapalinách ponorí

tým väčšou časťou svojho objemu, čím je hustota kvapaliny menšia.

•

11

Hustomery – sa používajú na meranie hustoty kvapalín a sú založené na rôznom ponore telies v závislosti od hustoty kvapaliny

Príklady

• Aká je hustota kameňa, na ktorý na vzduchu pôsobí tiažová sila 150 N a na jeho zdvihnutie vo vode je potrebná sila 100 N? Hustota vody je 1 000 kg . m-3 .

• [3 000 kg . m-3 ]

• Vo vode, ktorej hustota je 999,8 kg . m-

3, pláva blok ľadu s hustotou 916,8 kg . m-

3. Určte, aká časť ľadu vyčnieva nad vodnou hladinou.

• [8,3 %]

12

Použité zdroje

• Vachek J. a kol.: Fyzika pre 1. ročník gymnázií SPN Bratislava 2001

• Scholtz E., Kireš M.:Fyzika,dynamika, SPN Bratislava 2007

• Lank V., Vondra M.:Fyzika, Fragment 2008

http://www.verkon.cz/data/catalog/big/img2092.jpghttp://www.ddp.fmph.uniba.sk/~hornansky/plavajucekocky.files/image002.gif

13