Tryk: Hvordan er trykket i en væske relateret til dybden? (forklaret med diagram)

Du har måske hørt ordet 'pres' bruges i samtale. Hvad er der præcist pres? Hvordan er det relateret til kraft? Følgende aktiviteter hjælper dig med at forstå dette.

Prøv at skære et æble med en knivs skarpe kant. Brug al den kraft du kan. Er det nemt? Skær det nu med den skarpe kant. Bemærk, hvor meget lettere det er, eller det faktum, at du skal bruge meget mindre kraft. Find en stump fælles pin og prøv at gennembore en sheaf (6 eller 7 ark) papirer med den. Brug derefter en pin med et skarpt punkt for at gøre det samme. Hvilket er nemmere?

Tryk den blanke ende af din blyant på din håndflade. Brug nu den samme kraft til at trykke på det skarpe punkt på din håndflade. Hvad gør ondt mere?

Hvorfor er det lettere at gennembore et papirblad med en skarp pin, end med en stump pin? Spidsen af ​​den skarpe stift har et meget mindre område end den stumpe stift. Antag, at den skarpe spids område er a, og den af ​​den stumpe spids er 10a. Den kraft (F) du anvender er koncentreret på det lille område af den skarpe spids, mens den bliver delt over det større område af den stumpe spids. Kraften pr. Enhedsareal, der virker på papiret under den skarpe spids, er F / a, mens den under den stumpe spids er F / (10a). Da F / a er ti gange større end F / (10a), går den skarpe stifter lettere gennem papirarket.

Mængden F / a eller kraften pr. Enhedsareal kaldes tryk.

Tryk = kraft / område

SI-trykket er Newtons pr. Kvadratmeter (N / m ² ):

Hvis en kraft på 10 N virker på et område på 1 m ², ville trykket således være 10 N / m2.

Daglige eksempler :

Så nu ved du, hvorfor skærekantene på redskaber som knive, akser og knive er skarpe og hvorfor stifter og nåle har skarpe punkter. Men som det er ønskeligt at øge trykket i nogle situationer, er det nødvendigt at reducere det i andre. Forestil dig, hvad der ville ske, hvis nogen iført stilettos forsøgte at gå på sand eller sne. Vægten af ​​hele kroppen, der virker på et lille område, vil medføre et højt tryk, hvilket gør foden synke i sand eller sne.

Det er derfor, at ski er lange og flade - ved at øge det område, hvor vægten af ​​kroppen virker, reducerer trykket og hjælper skiløber glideren over sneen. På samme måde hjælper det faktum, at kameler har store fødder dem at gå over sand. Kan du gætte, hvorfor det gør ondt at gå over sten eller grus, og hvorfor bærerne lægger et stykke klud på hovedet?

Tryk udøvet af væsker:

Du har læst, at vægten af ​​en krop er den kraft, som jorden tiltrækker den. En væske har også masse og tiltrækkes af tyngdekraften. Denne vægt eller kraft virker nedad på bunden af ​​beholderen, som holder væsken. Så det tryk der udøves på beholderens bund er vægten af ​​væsken divideret med basisområdet. Følgende aktivitet vil give dig en bedre ide om det tryk, der udøves af en væske.

Pierce fire huller ned på siden af ​​en plastikflaske (eller krukke). Stik en stribe klæbebånd over hullerne og fyld flasken (eller krukken) med vand. Placer flasken ved kanten af ​​et bord med et skib på gulvet under det. Afskal båndet og observer de fire vandstråler, der kommer ud af flasken (eller krukken). Strålen fra det laveste hul vil rejse længst. Hvis du laver de fire huller i samme højde, vil de fire stråler bevæge sig i samme afstand fra beholderen.

Vandstrålen fra det laveste hul rejser længst, fordi trykket udøvet af vandkolonnen er det højeste på dette tidspunkt. Fra den afstand, som de fire stråler rejste, skal du kunne gætte, at trykket fra vandet stiger, da dybden stiger.

Hvis du kunne forestille dig, at flasken har falske baser på de fire niveauer, vil A, B, C og D (base A være højest) indse, at vægten af ​​vand, der virker på basis A, er meget mindre end den, der virker på basen B, og så videre. Når du laver fire huller på samme niveau af en flaske, rejser strålerne samme afstand, fordi en væske udøver det samme tryk i alle retninger på en bestemt dybde.

De to ting, du skal huske om trykket udøvet af en væske, er som følger:

1. Det tryk, der udøves af en væske, stiger med dybden.

2. En væske udøver det samme tryk i alle retninger på en given dybde.

Måling af væsketryk:

Et manometer er et instrument til måling af trykforskelle. Du kan lave et enkelt manometer og bruge det til at se, hvordan væskens tryk ændres med dybden. Fix et U-rør (du skal købe en, eller låne en fra dit laboratorium) på et bord som vist i figur 8.13 (a) og fylde halvdelen af ​​det med vand. Du vil se, at vandstanden er den samme i begge U-rørets arme. Dette er dit manometer. Slip den ene ende af et 1 m gummislang over den ene ende af U-røret og fastgør en tragt til den anden ende af gummirøret.

Strekk en tynd ballon over tragens mund og fastgør den med tråd eller et gummibånd. Hvis du trykker på den strakte ballon med en finger, falder vandniveauet i U-rørets arm A, og niveauet i arm B vil stige som vist i figur 8.13 (b). Forskellen i vandhøjderne i de to arme er et mål for det tryk, du søger med din finger.

Derefter sænkes tragten langsomt i en spand vand, som vist i figur 8.13 (c). Forskellen mellem vandhøjderne i manometerets to arme øges, da tragten går dybere ind i vandspanden. Dette viser, at trykket stiger med dybden af ​​en væske.

Hvis du bøjer gummirøret, så trækets overflade er lodret, som vist i figur 8.13 (d), og drej det på samme niveau af vand, forbliver trykket angivet med dit manometer stabilt. Dette viser at ved en given dybde er trykket i en væske det samme i alle retninger.

Atmosfærisk tryk:

Du ved, at vi er omgivet af et tæppe af luft. Denne luft har masse og tiltrækkes af tyngdekraften. Så, udøver denne luft ikke pres? Ja, det gør, da den følgende aktivitet vil vise dig. Fyld halvdelen af ​​en tom metallisk dåse (du kan bruge en sodavand) med vand.

Varm det indtil vandet koger. Fjern dåsen fra flammen og luk låget tæt. (Hvis du bruger en læskedrik, kan du bruge tape til at forsegle åbningen.) Placer dåsen under et tryk og tænd hanen (pas på, når du håndterer den varme dåse). Som dåsen køler bliver den knust. Hvis opvarmning en dåse er besværlig, hæld varmt vand i en plastflaske og skru på låget. Hæld derefter iskoldt vand over flasken. Flasken vil blive knust.

Hvorfor bliver dåsen (eller flasken) knust? For det første driver dampen fra det kogende vand luften ud af det. Når du lukker låget og køler dåsen (eller flasken) kondenserer dampen og efterlader tom plads. Lufttryk, som du normalt ikke føler, virker på alle sider af dåsen og gør det til grotte.

Hvorfor kan en tom ikke hule i normalt? Fordi den er fyldt med luft, og lufttrykket på den ydre overflade af dåsen er afbalanceret af lufttrykket på dens indre overflade. Og hvorfor føler du ikke vægten af ​​flere hundrede kilo luft, der skubber ned på dig (vægten af ​​denne luft er omtrent lig med den for en elefant)? Dette skyldes, at trykket inde i din krop er lig med det tryk, der udøves af luft på ydersiden af ​​din krop.

Lad os overveje nogle flere eksempler. Hvorfor tror du en ballon brister, når for meget luft pumpes ind i den? Når du pumper luft ind i en ballon, øges trykket indenfor (der virker på væggen af ​​ballonen). Dette øger ballonen i størrelse eller volumen. Så kommer der et punkt, når ballonens materiale ikke kan strække sig mere. Hvis du øger trykket yderligere ved at pumpe i mere luft, springer ballonen ud.

Prøv at skubbe et tomt glas (eller krus) i en spand vand. Føler du en modstand? Det er det tryk, der udøves af luften, der er fanget inde i glasset (eller krus). Overrask dine venner med disse aktiviteter og prøv at forklare dem. Se fig. 8.15 og 8.16 for tip.

1. Fyld et glas med vand og dækk det med en coaster. Inverter glasset. Coaster vil forblive fast i glasset og vandet vil ikke spildes.

2. Pierce et hul nær bunden af ​​en tom dåse og dække hullet med tape. Fyld dåsen med vand. Stryk en ballon over munden på dåsen. Hold dåsen over en vask og tag båndet ud af hullet. Da vandet løber ud af hullet, bliver ballonen skubbet ind i dåsen.