Vypracovala: B. Horváthová
Hydrostatika skúma podmienky rovnováhy kvapaliny a telesa do nej vloženého. Stav kvapaliny v pokoji určuje v istom mieste fyzikálna veličina tlak.
Tlak v kvapaline môže byť vyvolaný:
a) vonkajšou silou,
b) vlastnou tiažou ,
c) vonkajšou silou a vlastnou tiažou.
Vytvorme si model spojených nádob. V užšom hrdle pôsobíme silou F1. Táto sila posunie piest smerom dole po dráhe Kvapalina je nestlačiteľná a preto sa piest v širšom hrdle posunie o rovnaký objem po kratšej dráhe
Objemy kvapaliny pri posúvaní piestov sa navzájom rovnajú:
Sila F1vykonala prácu:
Na druhý piest bude pôsobiť sila F2, ktorádanú prácu spotrebovala platí:
Ak neuvažujeme o trení pri pohybe piestov platí rovnosť:
Dostávame sústavu rovníc:
Rovnice navzájom vydelíme a dostávame F1/S1 = F2/S2, výrazy na ľavej a pravej strane sa rovnajú tlaku. Z toho vyplýva záver, že tlak na dvoch miestach kvapaliny je rovnaký.
Týmto problémom sa zaoberal v 17. storočí Blaise Pascal.
Známy je Pascalov zákon: Keď pôsobí vonkajšia sila veľkosti F na povrch rovnej plochy s obsahom S uzavretého objemu kvapaliny a žiadne iné sily na kvapalinu nepôsobia, vznikne v kvapaline tlak, ktorý je vo všetkých miestach rovnaký.
p = F/S
Jednotkou tlaku je pascal, pričom Pa = N.m-2
Ak vzťah F1/S1 = F2/S2 upravíme, dostávame F2 = (S2/S1).F1
Sila F2 je toľkokrát väčšia ako sila F1, koľkokrát je plocha prierezu S2 väčšia ako plocha S1. Tento výsledok využívame v rôznych technických hydraulických zariadeniach. Napríklad : hydraulické brzdy, zdvíhanie kresla v zubnej ambulancii, hydraulické zdviháky...
Urobme si myšlienkový experiment, do nádoby nalejeme kvapalinu s hustotou
Z kvapaliny si vyberieme valec s podstavou S a výškou h. Bude nás zaujímať tlaková
sila, ktorá pôsobí v hĺbke h na podstavu S. Táto tlaková sila je vyvolaná tiažou kvapaliny.
Vychádzajúc zo vzťahu pre tlak:
Po zjednodušení:
Hydrostatický tlak je tlak spôsobený vlastnou tiažou kvapaliny.
Hydrostatický tlak v kvapaline rastie priamoúmerne s hĺbkou h, a je úmerný hustote kvapaliny.
Hydrostatický paradox je poznatok, že pre danú kvapalinu veľkosť tlakovej sily na dno nádoby nezávisí od hmotnosti kvapaliny v nádobe, ale iba od výšky kvapalinového stĺpca a plošného obsahu.
Úlohy :
1) Ako môže vzniknúť v kvapaline tlak?
2) Odvoďte Pascalov zákon!
3) Vysvetlite hydrostatický paradox!
Použitá literatúra:
učebnica Fyzika pre 1. ročník gymnázií (Václav Koubek, Ivan Šabo)
Fyzika pre 1. ročník gymnázií( Jaroslav Vachek , Milan Bednařík)
Zmaturuj z fyziky (Pavol Tarábek)