HYDROSTATIKA Miroslav Duran Kvinta 27 2 2021 1

HYDROSTATIKA Miroslav Duran Kvinta 27. 2. 2021 1

Obsah Hydrostatika Vlastnosti kvapalín Hydrostatický tlak Archimedov zákon Blaise Pascalov zákon Hydraulické zariadenia Hustomer Viskozita Kapilárna elevácia Kapilárna depresia 27. 2. 2021 2

Hydrostatika Je to veda skúmajúca podmienky rovnováhy kvapalín (ktoré neprúdia) a telies do nich ponorených. Stav kvapaliny v istom mieste určuje tlak, pre ktorý platí P=F/s F-veľkosť sily pôsobiacej kolmo na rovinnú plochu S-plocha F je veľkosť sily pôsobiacej kolmo na rovinnú plochu s obsahom S Tlak v ideálnej kvapaline je skalárna veličina. Tento poznatok vyjadril Pascal vo svojm zákone. Ak však touto silou je tiažová, potom vyvoláva tzv. hydrostatický tlak, pre ktorý platí p=h. ς. g h-hĺbka kvapaliny pod voľným povrchom ς-hustota kvapaliny g-gravitačné zrýchlenie 27. 2. 2021 3

Vlastnosti kvapalín Kvapalina sa skladá s molekúl, ktoré sú v neustálom neusporiadanom pohybe, vzájomne si vymieňajú miesto a pôsobia na seba príťažlivými alebo odpudivými silami. Tieto sily sú väčšie ako u plynného telesa. Preto má kvapalina niektoré vlastnosti plynnej látky (zachovanie objemu) a niektoré vlastnosti sú naopak zhodné s vlastnosťami plynov (tekutosť) Mimo toho sa kvapalné látky vyznačujú povrchovým napätím, viskozitou, kapilárnou eleváciou a kapilárnou depresiou. 27. 2. 2021 4

Hydrostatický tlak je spôsobený hydrostatickou tlakovou silou tj. Gravitačnou silou pôsobiacicou na kvapalinu v gravitačnom poli Zeme. Hydrostatický tlak závisí na hustote kvapaliny a hĺbke kvapaliny. Vo všetkých miestach v určitej hĺbke pod voľným povrchom kvapaliny je hydrostatický tlak rovnaký. Čím je väčšia hĺbka(h) a hustota kvapaliny (ς ), tým je väčší aj hydrostatický tlak. Hydrostatický tlak je napríklad zodpovedný za nepríjemnú bolesť v ušiach pri potápaní už i do malých hĺbok okolo dvoch metrov 27. 2. 2021 5

Archimedov zákon popisuje silové pôsobonie kvapaliny na teleso, ktoré je do nej úplne alebo zčasti ponorene: Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované vztlakovou hydrostatickou silou, Fg>Fv-teleso v kvapaline klesá ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom, ako Fg=Fv-teleso sa v kvapaline vznáša je objem ponorenej časťi telesa. Archimedov zákon je možné použiť Fg<Fv-teleso celkom ponorené do kvapaliny stúpa a rovnako na telesá nachádzajúce sa čiastočne sa vynorí. v plyne. 27. 2. 2021 6

Blaise Pascal Francúzsky fyzik, matematik a filozof. Predmetom jeho záujmov z fyziky bol hlavne hydrostatický tlak, pri jeho skúmaní formuloval zákon o rovnomernom šírení tlaku v kvapaline – Pascalov zákon. Na jeho počesť bola nazvaná jednotka tlaku – pascal(Pa) 27. 2. 2021 7

Pascalov zákon Tlak vyvolaný vonkajšou tlakovou silou pôsobiacou na povrch kvapaliny je v každom mieste kvapalného telesa rovnaký, a to vo všetkých smeroch. Zo zákona vyplýva, že tlak v kvapaline závisí len od veľkosti sily pôsobiacej na povrch kvapaliny, a nie od jej smeru. V bežnej praxi sa Pascalov zákon využíva v hydraulických a pneumatických zariadeniach. Hydraulické zariadenie je tvorené dvoma valcovitými nádobami rôzneho prierezu, ktoré sú spojené trubicou. Ak pôsobíme na piest v užšom valci s obsahom S 1 tlakovou silou F 1, vo všetkých miestach kvapaliny sa vyvolá tlak p=F 1/S 1. 27. 2. 2021 8

Hydraulické zariadenia Hydraulické stroje využívajú jednak základné vlastnosti kvapaliny – stálosti jej objemu(nestlačiteľnosti), vďaka ktorej je kvapalina schopna prenášať tlak, a jednak Pascalov zákon. Dá sa povedať, že pri stálom tlaku p vo vnútri kvapalimy je výsledná sila F priamo úmerná velikosti plochy voľnej hladiny kvapaliny S. Hydraulické zariadenie je obvykle tvorené spojenými nádobami s rôznymi plochami. Na menšiu plochu sa pôsobí tlakovou silou, tlak je prenášaný kvapalinou a na ploche väčšej sa získava omnoho väčšia tlaková sila pôsobiaca smerom hore kolmo k hladine kvapaliny. Z toho vyplýva hlavné použitie hydraulických zariadení – zdvíhanie ťažkých predmetov a lisovanie materiálov. 27. 2. 2021 9

Hustomer je zariadenie používané k meraniu hustoty kvapalín. Využíva Archimedov zákon Podla hĺbky ponorenia hustomeru do danej kvapaliny sa dá priamo určiť jej hustota odčítaním hodnoty hustoty na stupnici vo vnútri hustomeru. Čím má kvapalina väčšiu hustotu, tím menej sa do nej hustomer ponorí. Hustomer je zatavená trubica s rozšíreným dolným koncom, kde sa nachádza presné množstvo závaží. V trubici je umiestnená stupnica pre priame čítanie hodnôt hustoty kvapaliny. 27. 2. 2021 10

Viskozita Každá molekula sa vzájomne priťahuje so susednými molekulami. Vo vnútri kvapaliny sa tieto sily vzájomne rušia, na povrchu preto pôsobia príťažlivé sily iba do vnútra do kvapaliny a do strán. Povrchové molekule sú od seba vzdialené o niečo viac než molekuly vo vnútri a to práve tak, aby medzi nimi prevládali príťažlivé medzimolekulárne sily. Tým vzniká v hornej vrstve molekul kvapaliny povrchové napätie. Vplyvom tohto napätia sa povrch chová ako pružná blana, ktorá sa snaží dať volnému kvapalnému telesu-kvapke-tvar s najmenším objemom tj. tvar gule. 27. 2. 2021 11

Kapilárna elevácia alebo vzlínavosť je jav, zpôsobený rozdielnym silovým pôsobením medzi molekulami kvapaliny navzájom a molekulami materiálu nádoby, v ktorej je kvapalina uzavrená. Prikapilárnej elevácii sú príťažlivé sily medzi molekulami menšie než príťažlivé sily medzi molekulami kvapaliny a nádoby. Preto je, na rozdiel od kapilárnej depresie, okraj kvapaliny v blízkosti steny nádoby ohnutý smerom hore. Zvlášť výrazný je tento jav v tenkých trubiciach(kapiláriách), kde sa vďaka nemu dostáva kvapalina do značnej výšky nad volný povrch kvapaliny. Kapilárnou eleváciou sa napríklad dostáva vlhkosť z koreňového systému rastlín až k ich najvyšším častiam. 27. 2. 2021 12

Kapilárna depresia je jav, zpôsobený rozdielnym silovým pôsobením medzi molekulami kvapaliny navzájom a molekulami materiálu nádoby, v ktorej je kvapalina uzavrená. Pri kapilárnej depresii sú príťažlivé sily medzi molekulami kvapaliny väčšie než príťažlivé sily medzi molekulami kvapaliny a molekulami nádoby. Okraj kvapaliny je v blízkosti steny nádoby, na rozdiel od kapilárnej elevácie, ohnuté smerom dole. 27. 2. 2021 13

Koniec Obrázky : CD fyzika Authorware Star, internet 27. 2. 2021 14