Αρχείο ετικέτας Υδροστατική Πίεση

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 3 – Ερώτηση 3

Στις παρακάτω ερωτήσεις να κυκλώσεις το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

Στην εικόνα 3.27 η συνισταμένη των δυνάμεων 4 Ν και 3 Ν:
(α) είναι ίση με το βάρος w της κασετίνας;
(β) Είναι αντίθετη με το βάρος w της κασετίνας;
(γ) Έχει μέτρο διπλάσιο του βάρους w της κασετίνας;
(δ) Τίποτε από τα παραπάνω.

Β κεφάλαιο 4

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Ερώτηση 3

Στη διπλανή εικόνα παριστάνεται ένα μανόμετρο, όργανο με το οποίο μετράμε την υδροστατική πίεση (το p στο σχήμα είναι η ένδειξη της υδροστατικής πίεσης). Στις προτάσεις που ακολουθούν επιλέξτε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Αν αλλάξουμε τον προσανατολισμό της επιφάνειας της μεμβράνης από οριζόντια σε κατακόρυφη διατηρώντας τη στο ίδιο βάθος, τότε η ένδειξη p θα:
(α) αυξηθεί
(β) μειωθεί
(γ) παραμείνει ίδια
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν διπλασιάσουμε το βάθος στο οποίο τοποθετούμε τη μεμβράνη: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) διπλασιαστεί
(γ) γίνει η μισή
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν αλλάξουμε το υγρό που περιέχεται στο μανόμετρο και τοποθετήσουμε ένα άλλο του οποίου η πυκνότητα είναι το ½ της πυκνότητας του αρχικού υγρού διατηρώντας τη μεμβράνη στο ίδιο βάθος: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) διπλασιαστεί
(γ) γίνει η μισή
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν μεταφέρουμε το δοχείο στην κορυφή του Έβερεστ: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) αυξηθεί
(γ) μειωθεί
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν τοποθετήσουμε το υγρό σε ένα άλλο δοχείο διαφορετικού σχήματος και προσθέσουμε υγρό έτσι ώστε να βυθίσουμε την επιφάνεια στο ίδιο βάθος: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) αυξηθεί
(γ) μειωθεί
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.

Β κεφάλαιο 4

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Άσκηση 3

bkef4-ask3 bkef4-dedomena

Δεδομένα

$A=100cm^2$

$h=3m$

$\rho=1020\frac{kg}{m^3}$

$g=10\frac{m}{s^2}$

Ζητούμενα

$F=?$

Μετατρέπουμε πρώτα το εμβαδόν στο SI:

$\displaystyle A=100cm^2=\frac{100m^2}{10000}=0,01m^2$

Η ελάχιστη δύναμη που πρέπει να ασκήσουμε στο πώμα θα είναι ίση με τη δύναμη που θα ασκεί το νερό από την άλλη πλευρά του πώματος, λόγω της υδροστατικής πίεσης*. Για να βρούμε λοιπόν τη δύναμη που ασκεί το νερό θα πρέπει πρώτα, λοιπόν, να υπολογίσουμε την υδροστατική πίεση:

Υδροστατική πίεση σε βάθος 3m:

$\displaystyle p_{\upsilon\delta\rho}=\rho g h=1020\frac{kg}{m^3} 10\frac{m}{s^2} 3m = 30600Pa$

Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη που ασκείται στο πώμα από τον τύπο $p_{\upsilon\delta\rho}=\frac{F}{A}$ .

$F=p_{\upsilon\delta\rho}\cdot A=30600Pa \cdot 0,01m^2=306N$

Άρα η ελάχιστη δύναμη που πρέπει να ασκήσουμε πρέπει να είναι όσο η δύναμη $\boxed{F=306N}$ .

Σημείωση

Στο πώμα ασκούνται:

η δύναμη F που ασκούμε εμείς
η δύναμη λόγω της ατμοσφαιρικής πίεσης F₂ μέσα στο πλοίο
η δύναμη F₁ που ασκεί η θάλασσα η οποία οφείλεται και στην υδροστατική και στην ατμοσφαιρική πίεση

F_ολ=0
F+ F₂=F₁
F+p_atmA=(p_υδρ+p_atm)A
F+p_atmA=p_υδρA+p_atmA
F=p_υδρA

Άρα τελικά, αφού υπάρχει ατμοσφαιρική πίεση και από τις δύο πλευρές του πώματος, δεν την υπολογίζουμε.

Β κεφάλαιο 4

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Ερώτηση 3

Αν αλλάξουμε τον προσανατολισμό της επιφάνειας της μεμβράνης από οριζόντια σε κατακόρυφη διατηρώντας τη στο ίδιο βάθος, τότε η ένδειξη p θα:
(α) αυξηθεί
(β) μειωθεί
(γ) παραμείνει ίδια
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν διπλασιάσουμε το βάθος στο οποίο τοποθετούμε τη μεμβράνη: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) διπλασιαστεί
(γ) γίνει η μισή
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν αλλάξουμε το υγρό που περιέχεται στο μανόμετρο και τοποθετήσουμε ένα άλλο του οποίου η πυκνότητα είναι το ½ της πυκνότητας του αρχικού υγρού διατηρώντας τη μεμβράνη στο ίδιο βάθος: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) διπλασιαστεί
(γ) γίνει η μισή
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν μεταφέρουμε το δοχείο στην κορυφή του Έβερεστ: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) αυξηθεί
(γ) μειωθεί
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.
Αν τοποθετήσουμε το υγρό σε ένα άλλο δοχείο διαφορετικού σχήματος και προσθέσουμε υγρό έτσι ώστε να βυθίσουμε την επιφάνεια στο ίδιο βάθος: τότε η ένδειξη p θα:
(α) παραμείνει ίδια
(β) αυξηθεί
(γ) μειωθεί
(δ) μηδενιστεί
(ε) τίποτε από τα παραπάνω.

Β κεφάλαιο 4,Φυσική Β Γυμνασίου

4.2 Υδροστατική Πίεση

27/02/2016 Ε.Κωστοπούλου 1 σχόλιο

Υδροστατική πίεση είναι η πίεση που ασκεί ένα υγρό που ισορροπεί και οφείλεται στο βάρος του υγρού πάνω από την επιφάνεια που μας ενδιαφέρει.

Το όργανο μέτρησης της υδροστατικής πίεσης είναι το μανόμετρο. Αποτελείται από μία ελαστική μεμβράνη που βυθίζεται σε ένα υγρό και ένα σωλήνα τύπου U.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ένα μανόμετρο. Δείτε πώς μεταβάλλεται η πίεση όταν αλλάζει
α) το βάθος της κάψας
β) το είδος του υγρού (δεξί κλικ στο υγρό)
γ) το σχήμα του δοχείου (κλικ στη βάση του)
δ) ο προσανατολισμός της κάψας

Εναλλακτικά, μπορείτε να δοκιμάσετε και αυτή την προσομοίωση:

Η υδροστατική πίεση είναι ανάλογη με

το βάθος από την επιφάνεια του υγρού h
την πυκνότητα του υγρού ρ
την επιτάχυνση της βαρύτητας g

$p=\rho g h$

Τα υγρά ασκούν πίεση προς κάθε κατεύθυνση. Δεν έχει σημασία ο προσανατολισμός της επιφάνειας.

Αφού η πίεση αυξάνεται με το βάθος, εάν ανοίξουμε τρύπες σε ένα δοχείο, όσο πιο χαμηλά είναι η τρύπα τόσο πιο μακριά πετάγεται ο πίδακας.

Αρχή συγκοινωνούντων δοχείων: Δύο σημεία ενός υγρού που ισορροπεί σε συγκοινωνούντα δοχεία έχουν την ίδια πίεση όταν βρίσκονται στο ίδιο βάθος και επίσης η στάθμη είναι η ίδια παντού. Αυτό είναι ανεξάρτητο από το σχήμα του δοχείου.

Η πίεση στα Α, Β, Γ, Δ, Ε είναι ίδια.