x
Učitavanje

2.10 Hidrostatski i hidraulički tlak

Europska unija, Zajedno do fondova EU
Sadržaj jedinice
Povećanje slova
Smanjenje slova
Početna veličina slova Početna veličina slova
Visoki kontrast
a Promjena slova
  • Verdana
  • Georgia
  • Dyslexic
  • Početni
Upute za korištenje

Na početku...

Marijanska brazda

Znate li da je više ljudi bilo na Mjesecu nego na dnu Marijanske brazde? Marijanska brazda najdublja je brazda na svijetu, duboka je približno 11 km i nalazi se u Tihom oceanu.

Zanimljivost

Koliko je teško spustiti se na tu dubinu mora dovoljno govori podatak da su dosad tri osobe posjetile dno Marijanske brazde, površinom Mjeseca hodalo je dvanaest astronauta, a na vrhu Mont Everesta bilo je više od tri tisuće planinara.

Tlak koji pritišće podmornicu na dnu Marijanske brazde približno je tisuću puta veći od tlaka na površini Zemlje. Prvi uron u Marijansku brazdu s ljudskom posadom bio je 1960. podmornicom Trieste kojom su upravljali Don Walsh i Jacques Piccard.

O čemu ovisi hidrostatski tlak?

Možete li zaroniti na velike dubine? Što osjećate kada zaronite dublje u more ili jezero?

Prilikom ronjenja tlak vode povećava se s dubinom zarona.

Izbušite na boci rupice na tri različite visine. Bocu ispunite vodom i promatrajte što se događa.

Istječe li voda iz svih rupica u jednakom mlazu?

Iz koje rupice voda istječe u najduljem mlazu?

Koji je razlog tomu?

Tlak u tekućinama uzrokuje težina same tekućine. Tlak u tekućinama djeluje jednako na sve strane.

Iznad koje je rupice težina stupca vode najveća u videozapisu? Kakav je mlaz vode iz te rupice?

Tlak u tekućinama ili hidrostatski tlak povećava se s dubinom. Najniža rupica nalazi se na najvećoj dubini i zbog toga je mlaz tekućine iz nje najjači.

Kako odrediti hidrostatski tlak na nekoj dubini?

Tlak je okomito djelovanje sile na ploštinu.

Hidrostatski tlak izračunat ćemo tako da težinu tekućine podijelimo s vodoravnom ploštinom na koju tekućina djeluje.

p = G A

p = m g A

Masa tekućine jednaka je umnošku gustoće tekućine i njezina obujma.

m = ρ · V  

p = ρ · V · g A   ​

Obujam stupca tekućine možemo izračunati po formuli:

V = A · h  

Kada to uvrstimo u formulu, dobijemo izraz za tlak:

p = ρ · A · h · g A

Kada pokratimo ploštine u brojniku i nazivniku, dobivamo konačni izraz:

p = ρ · g · h   ​

Hidrostatski tlak je tlak u tekućini. Razmjeran je gustoći tekućine, dubini na kojoj se ona nalazi i ubrzanju sile teže g .

p = ρ · g · h   ​

Gustoća mora iznosi približno 1 000 kg m 3 , a ubrzanje sile teže iznosi približno 10 N kg . Prema izrazu za hidrostatski tlak možemo izračunati da se za svakih 10 metara dubine hidrostatski tlak poveća za 100 000 Pa , što je jednako tlaku od jednog bara. ​

Primjer 1.

Odredite koliki je hidrostatski tlak u vodi na dubini od 24 m . Zanemarite atmosferski tlak.

h = 24 m

ρ = 1 000 kg m 3

p = ?

p = ρ · g · h

p = 1 000 kg m 3   · 10 N kg · 24

p = 240 000 Pa

Zadatak 1.

Akvarij duljine stranice 50 cm , širine 20 cm i visine 40 cm do vrha je napunjen vodom. Koliki je tlak na dnu posude?

a = 50 cm

b = 20 cm  

c = 40 cm

ρ = 1 000 kg m 3

p = ?

p = F A

V = a · b · c = 50 cm · 40 cm · 20 cm = 40 000 cm 3 = 0,04 m 3

m = ρ · V = 1 000 kg m 3 · 0,04 m 3 = 40 kg

G = m · g = 40 kg · 10 N kg = 400 N

A = a · b = 50 cm · 20 cm = 1 000 cm 2 = 0,1 m 2

F = G

p = F A = 400 N 0,1 m 2 = 4 000 Pa


Zadatak 2.

Na kojoj dubini u moru hidrostatski tlak iznosi 2,06 bara? Gustoća mora iznosi ​ 1 030 kg m 3 .

p = 2,06 bar = 206 000 Pa

ρ = 1 030 kg m 3

p = ρ · g · h

h = p ρ · g

h = 206 000 P 1 030 kg m 3 · 10 N kg

h = 20 m


Kutak za znatiželjne

Pogledajte animaciju. Tekućina se može slobodno gibati iz jedne posude u drugu, a visina stupca tekućine u spojenim posudama uvijek je jednaka. To se naziva zakonom o spojenim posudama.

Pogledajte videozapis i pokušajte sami izvesti pokus. Na boci izbušite nekoliko rupica, napunite je vodom, začepite bocu, rukama s vanjske strane prišćite bocu i promatrajte što se događa. Što uočavate?

Tlak u tekućini izazvan djelovanjem vanjske sile širi se kroz tekućinu jednako u svim smjerovima. Tlak u tekućinama koji nastaje djelovanjem vanjske sile naziva se hidraulički tlak. To opisuje Pascalov zakon.

Na principu Pascalovog zakona rade hidrauličke preše i dizalice.

Hidraulička preša sastoji se od povezanih cilindara s pomičnim klipovima. Kada djelujemo silom  F 1 na manji klip ploštine A 1 , hidrauličkom tekućinom prenosi se tlak na veći klip ploštine  A 2 i tada dobivamo veću silu F 2 . Koliko puta je ploština drugog klipa veća, toliko puta je i sila na tom klipu veća. Veći klip pokreće veća sila.

Pascalov zakon:

F 1 A 1 = F 2 A 2  

Primjer 2.

Ploština većeg klipa A 2 = 400 puta je veća od površine manjeg klipa. Kolika sila pokreće veći klip, ako na manji klip djelujemo silom od 200 N ?

A 2 = 400 · A 1

F 1 = 200 N

F 2 = ?

F 1 A 1 = F 2 A 2

F 2 = F 1 · A 2 A 1 = 200 N · 400 · A 1 A 1 = 80 000 N


...i na kraju

Hidrostatski tlak je tlak u tekućini, a posljedica je djelovanja težine tekućine. Razmjeran je gustoći tekućine, dubini na kojoj se nalazi i ubrzanju sile teže g. Hidraulički tlak je tlak u tekućinama, a uzrokuje ga djelovanje vanjske sile. Pascalov zakon opisuje da se tlak jednako širi svuda u tekućinama.

  1. Tlak u tekućinama i plinovima djeluje jednako u svim smjerovima.

    null
    null
  2. Posuda visine 1 m napunjena do vrha vodom tlači podlogu hidrostatskim tlakom od 100 000 Pa .

    null
    null
  3. Oznaka za hidrostatski tlak je malo slovo h .

    null
    null
  4. Hidrostatski tlak posljedica je djelovanja  tekućine.
    null
    null
  5. Tlak u tekućinama koji nastaje djelovanjem  naziva se hidraulički tlak.
    null
    null
  6. Hidrauličke preše i dizalice rade na principu   .
    null
    null
  7. Julijan voli roniti. Gustoća mora je 1 030 kg m 3 . Hidrostatski tlak na dubini od 10 m iznosi Pa .
    null
    null
  8. Tlak u tekućinama djeluje u svim smjerovima i s dubinom se:

    null
  9. Hidrostatski tlak ovisi o:

     

    null

Idemo na sljedeću jedinicu

2.11 Tijela plivaju, tonu ili lebde - dodatni sadržaj