👠 Tlak

Ve sněhu

O čem to je

V hlubokém sněhu se v botách boříš až po kolena. Na lyžích stejný člověk po sněhu klouže. Váží pořád stejně – tak čím to je?

Záleží na tom, na jak velkou plochu se síla rozloží. To vysvětluje, proč krájí ostrý nůž, proč mají tanky pásy a proč se tenký podpatek boří do trávníku.

Nové pojmy

Tlaková sílaSíla, kterou těleso tlačí kolmo na nějakou plochu. Měří se v newtonech (N).Když stojíš, tlačíš na podlahu svou tíhou.
Obsah plochyJak velká je plocha, na kterou síla tlačí. Měří se v m² nebo cm².Podrážka boty má asi 150 cm², lyže asi 1 500 cm².
TlakJak moc je síla natěsnaná na plochu – kolik síly připadá na každý kousek plochy.Hrot jehly je malinký, takže i malá síla dá obrovský tlak.

Pokus s plastelínou

Polož na plastelínu kostku na velkou stěnu a zatlač. Udělá jen mělký otisk.
Polož ji na hranu a zatlač stejně silně. Zaboří se hluboko.
Síla byla stejná, ale plocha menší → tlak větší.

Pravidlo: menší plocha = větší tlak, větší plocha = menší tlak. A taky: větší síla = větší tlak.

Vyzkoušej si to

Roztřiď věci: chceme u nich tlak zvětšit (aby pronikly), nebo zmenšit (aby se nebořily, netlačily)?

Proč se tupým nožem špatně krájí?
Tupé ostří má větší plochu. Stejná síla se rozloží na víc místa, tlak je menší a nůž do chleba nepronikne.
Proč bolí taška s tenkým uchem víc než se širokým?
Tenké ucho má malou plochu, takže tíha tašky vytvoří na dlani velký tlak. Široké ucho tlak rozloží.
✗Lyže pomáhají, protože člověk na nich váží méně.
✓Člověk váží stejně, ale jeho tíha se rozloží na větší plochu.

Tlaková síla se nemění. Mění se plocha – a tím tlak.

Tlak říká, jak je síla rozložená na plochu. Menší plocha nebo větší síla = větší tlak.

Vzorcem

O čem to je

Stavitel musí vědět, jaký tlak unese základová deska domu. Hasič, jak velký tlak je v hadici. Tlak se dá přesně spočítat a vyjádřit číslem.

Nové pojmy

Tlaková síla FSíla působící kolmo na plochu, v newtonech (N).Člověk 60 kg tlačí na zem silou asi 600 N.
Obsah plochy SVelikost plochy, na kterou síla působí, ve čtverečních metrech (m²).Stůl 1 m × 2 m má obsah 2 m².
Tlak pSíla připadající na 1 m² plochy. Jednotka pascal (Pa): 1 Pa = 1 N na 1 m².1 Pa je malý tlak – asi jako list papíru ležící na stole.

Odkud vzorec

Síla 600 N tlačí na plochu 2 m². Na každý 1 m² připadá 600 : 2 = 300 N. Tlak je tedy 300 Pa. Dělíme sílu plochou: p = F : S.

Z toho také: síla F = p · S a plocha S = F : p.

Jednotky

  • kPa (kilopascal) = 1 000 Pa
  • MPa (megapascal) = 1 000 000 Pa
  • Pozor na plochu: 1 m² = 10 000 cm² (čtverec 100 cm × 100 cm). Takže 300 cm² = 0,03 m².
Sílu měj v N, plochu převeď na m².
Dosaď do p = F : S.
Výsledek je v Pa; velká čísla převeď na kPa (děl 1 000).
Člověk tlačí silou 600 N, plocha obou bot je 0,03 m². Jaký je tlak?
p = 600 : 0,03 = 20 000 Pa = 20 kPa.
Síla 500 N působí na plochu 0,1 m². Tlak?
p = 500 : 0,1 = 5 000 Pa.
Tlak 2 000 Pa působí na plochu 0,5 m². Jak velká je tlaková síla?
F = p · S = 2 000 · 0,5 = 1 000 N.

Když plochu zmenšíš na polovinu a síla zůstane, tlak se zdvojnásobí – dělíš menším číslem.

✗Bota 300 cm², síla 600 N → p = 600 : 300 = 2 Pa
✓300 cm² = 0,03 m² → p = 600 : 0,03 = 20 000 Pa

Pascal je newton na metr čtvereční. Plochu musíš nejdřív převést na m².

p = F : S, jednotka pascal (Pa = N/m²). 1 kPa = 1 000 Pa, 1 m² = 10 000 cm².
🏗️Páka a kladka🌊Tlak v kapalinách