Když se potápíš, v hloubce tě bolí uši. Ve vodě zvedneš kamaráda, kterého na souši neuneseš. Přimáčkneš konec zahradní hadice a voda vystříkne dál. A letadlo o hmotnosti stovek tun se udrží ve vzduchu.
Všechny tyto jevy spojuje chování kapalin a plynů. Využívají ho hydraulické brzdy, lodě, vodovod i křídla letadel.
p = F / S. Jednotka pascal (Pa) = N/m².Ostrý nůž řeže lépe: stejná síla na menší ploše = větší tlak.Čím hlouběji jsi, tím víc vody je nad tebou a tím víc tlačí. Na každých 10 m vody přibude asi 100 kPa – tolik jako tlak celé atmosféry.
p = h · ρ · g (h = hloubka).Hloubka 10 m ve vodě: p = 10 · 1 000 · 10 = 100 000 Pa = 100 kPa.Těleso ponořené do vody vytlačí vodu. Ta voda „chce zpátky“ a tlačí těleso nahoru. To je vztlak.
F_vz = V · ρ_kapaliny · g.Ponoříš 1 litr (1 dm³) – voda tě nadlehčí silou asi 10 N.Těleso plave, když je řidší než kapalina. Led (900 kg/m³) ve vodě (1 000 kg/m³) plave a ponořeno má 900/1 000 = 90 % objemu – proto je ledovec z větší části pod vodou.
Když přimáčkneš hadici, musí stejné množství vody za sekundu protéct menším otvorem. Jediný způsob: téct rychleji.
A druhý překvapivý jev: kde tekutina proudí rychleji, je v ní menší tlak. Foukni mezi dva listy papíru – místo aby se rozletěly, přiblíží se k sobě.
Otoč karty se čtyřmi hlavními zákony. U každého si vzpomeň na jeden příklad z tohoto výkladu.
Křídlo letadla je tvarované tak, že nad ním proudí vzduch rychleji než pod ním. Nahoře je menší tlak, dole větší – a křídlo je tlačeno vzhůru.
Hydraulický zvedák využívá Pascalův zákon: zmáčkneš malý píst a stejný tlak se přenese na velký píst. Má-li velký píst 100× větší plochu, tlačí 100× větší silou.
Zní to proti intuici, ale ukazují to listy papíru i křídlo. Energie tekutiny se dělí mezi tlak a pohyb – víc pohybu znamená méně tlaku.
Automechanik zvedne auto jednou rukou pomocí hydraulického zvedáku. Inženýr počítá, jak tlustou zeď musí mít přehrada a jak rychle poteče voda v potrubí. Na to vše stačí pár vztahů – když je postavíš krok za krokem.
p = F / S – síla na jednotku plochy. Jednotka pascal: 1 Pa = 1 N/m². Prakticky kPa (1 000 Pa).Q = S · v.Kohoutek pustí 0,1 litru za sekundu.| Zákon | Vztah | Využití |
|---|---|---|
| hydrostatický tlak | p = h · ρ · g | potápění, přehrady |
| Pascalův zákon | p = F₁/S₁ = F₂/S₂ | hydraulický lis, brzdy |
| Archimédův zákon | F_vz = V · ρ · g | lodě, balony |
Plování: když je hustota tělesa menší než hustota kapaliny, těleso plave. Ponořená část objemu = ρ_tělesa / ρ_kapaliny.
S₁ · v₁ = S₂ · v₂.p₁ + ½ρv₁² = p₂ + ½ρv₂².Rovnici kontinuity si vyzkoušej na vahách: vlevo užší průřez 2 cm² krát neznámá rychlost x, vpravo 6 cm² · 1 m/s = 6. Najdi x.
Kilogram železa a kilogram dřeva ponořené celé mají různý objem, proto různý vztlak. Stejně velká koule ze železa a ze dřeva (celá ponořená) má vztlak stejný.