ΕΝΟΤΗΤΑ: ΠΙΕΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

Αν βουτώντας στη θάλασσα ή στην πισίνα πάμε σε σχετικά μεγάλο βάθος (περίπου 3m) τότε θα νιώσουμε μια μικρή ενόχληση στα αυτιά. Για ποιο λόγο συμβαίνει αυτό;

Που θα είναι μεγαλύτερη η ενόχληση, στη θάλασσα ή στην πισίνα σε αυτό το βάθος;

Αν στο πιο κάτω σχήμα φαίνονται τα μόρια ενός υγρού σε ένα δοχείο, ποια τα σχόλια σας ;

…………………………………………………………………………..…………………………………………….................………………….………………………………………….................…………………….

Τι «αισθάνονται» λοιπόν τα μόρια στα χαμηλότερα στρώματα; ………………………………………………………………………………………………………

Τι θα συμβεί στα μόρια της εικόνας αν βρεθούν στo κενό διάστημα όπου υπάρχει έλλειψη βαρύτητας; Εξηγήστε.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Η πίεση αυτή που έχει ένα στάσιμο υγρό οφείλεται στην …………….. και ονομάζεται υδροστατική πίεση.

ΥΠΟΘΕΣΗ: Από ποιους παράγοντες θεωρείτε ότι εξαρτάται η υδροστατική πίεση; Καταγράψτε τις απόψεις σας.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Για να μελετήσουμε τους παράγοντες που επηρεάζουν την υδροστατική πίεσης θα κάνουμε χρήση μιας συσκευής που ονομάζεται multilog και έχει τη δυνατότητα καταμέτρησης δεδομένων με ακρίβεια και παρουσίασης τους.

Έχετε στη διάθεση σας την συσκευή multilog , που βλέπετε στο σχήμα δεξιά σας.

Συνδέστε στο πάνω μέρος της συσκευής, στη θύρα 1, τον αισθητήρα πίεσης που σας παρέχεται στον πάγκο. Ανοίξτε τη συσκευή , η οποία θα αναγνωρίσει αυτόματα τον αισθητήρα πίεσης και θα σας οδηγήσει στο κεντρική εικόνα (ΜΑΙΝ ΜΕΝU). To πρώτο εικονίδιο σας αναφέρει Start logging και αν πατήσετε το πλήκτρο enter θα ξεκινήσει να παίρνει μετρήσεις πίεσης (σε kpa=1000Pa), με παράλληλη χρονομέτρηση που δεν μας ενδιαφέρει στις συγκεκριμένες δραστηριότητες.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1:

Να αρχίσετε να παίρνετε μετρήσεις βυθίζοντας τον αισθητήρα πίεσης μέσα στο νερό του δοχείου σε διάφορα βάθη και να σημειώσετε τις ενδείξεις του Multilog στον πίνακα 1.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1Βάθος από την ελεύθερη επιφάνεια του νερού h(cm)

Ένδειξη συσκευής multilog (kPa)

0

4

8

12

16

Να γράψετε τι παρατηρείτε: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Σε τι συμπέρασμα καταλήγετε; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 2:Να αντικαταστήσετε τώρα το νερό με αλατόνερο και να επαναλάβετε την πιο πάνω διαδικασία. Να συμπληρώσετε τον πίνακα 2.

ΠΙΝΑΚΑΣ 2Βάθος από την ελεύθερη επιφάνεια του νερού h(cm)

Ένδειξη οργάνου multilog (kPa)

0

8

16

Tι παρατηρείτε τώρα; Διαφέρουν οι αντίστοιχες μετρήσεις με του 1ου πειράματος; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Σε τι συμπέρασμα καταλήγετε; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ΓΕΝΙΚΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:Η υδροστατική πίεση εξαρτάται από:

► .................................................................................► .................................................................................► .................................................................................Με βάση τα παραπάνω προσπαθήστε να εξάγετε την μαθηματική σχέση της υδροστατικής πίεσης.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ:1. Για ποιο λόγο πιστεύετε τα φράγματα των λιμνών κατασκευάζονται πιο παχιά στο βάθος

και λεπτότερα στην επιφάνεια;…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2. Ένας δύτης βρίσκεται σε βάθος 6m από την επιφάνεια της θάλασσας. Πόση πίεση δέχεται το γυαλί της μάσκας από το νερό, αν η πυκνότητα του νερού της θάλασσας είναι 1100kg/m3 και g=10m/s2;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….......……...............................

Ρ =

ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΣΠΙΤΙ:

1) Συμπληρώστε τα πιο κάτω :1.1. Η πίεση που έχουν τα υγρά, όταν ισορροπούν, λέγεται ...................... πίεση και

οφείλεται στην ................... Η πίεση αυτή σε ένα σημείο του υγρού είναι ανάλογη του .............. του σημείου από την ελεύθερη .......................... του υγρού και ανάλογη της ....................... του υγρού. Υπολογίζεται από τη σχέση : ........................

1.2. Οι υδατοφράκτες φτιάχνονται πιο ...................... στη βάση για να αντέχουν στις τεράστιες δυνάμεις που προκαλεί η εξαιρετικά μεγάλη ...................... ...................... όταν το νερό έχει μεγάλο βάθος .

2) Να υπολογίσετε την υδροστατική πίεση στη βάση ενός υδατοφράκτη στον οποίο το βάθος του νερού είναι 30m από την επιφάνεια (δίνεται ότι η πυκνότητα του νερού είναι

και g = 10m/s2 ).

ΕΝΟΤΗΤΑ: ΠΙΕΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1

Έχετε μπροστά σας δυο σύριγγες οι οποίες ενώνονται με ένα σωληνάκι και μέσα υπάρχει χρωματισμένο νερό.

Πιέστε το έμβολο της μιας σύριγγας και παρατηρείστε τι συμβαίνει.

...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................

Συμπέρασμα: ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2

Με το ένα χέρι πιέζετε το έμβολο της μικρής σύριγγας και με το άλλο το έμβολο της μεγάλης σύριγγας. Να προσπαθήσετε να ισορροπήσετε τα δύο έμβολα.

Πότε το πετυχαίνετε αυτό;............................................................................................................................................................

Να συγκρίνετε τις δυνάμεις που ασκείτε στα δύο έμβολα ............................................................................................................................................................

Που χρειάζεται να ασκηθεί μεγαλύτερη δύναμη; Εξηγήστε γιατί; ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Συμπέρασμα:

Κάθε μεταβολή της πίεσης σε οποιοδήποτε σημείο ενός περιορισμένου ρευστού προκαλεί ίση μεταβολή της πίεσης σε όλα τα σημεία του. Αυτή η αρχή είναι γνωστή σαν Αρχή του Pascal.

12

Εφόσον στα σημεία 1,2 η πίεση είναι ίση με βάση την αρχή του Pascal , να εξάγετε τον τύπο που συσχετίζει τις δυνάμεις στα 2 σημεία σε σχέση με τα εμβαδά των εμβόλων:

Έτσι = δηλαδή: ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1 :

Η αρχή του Pascal βρίσκει εφαρμογή στο υδραυλικό πιεστήριο.

Που θα τοποθετούσατε ένα βαρύ αντικείμενο αν θέλατε να το ανυψώσετε, στο μικρό ή στο μεγάλο έμβολο; Εξηγήστε....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 2:Στο μικρό έμβολο ενός υδραυλικού πιεστηρίου εφαρμόζουμε μια δύναμη 150Ν, για να σηκώσουμε με το μεγάλο έμβολο φορτίο 600Ν. Αν το μικρό έμβολο έχει εμβαδόν 3cm2, ποιο πρέπει να είναι το εμβαδόν του μεγάλου εμβόλου;

ΕρώτησηΝα εξηγήσετε πως λειτουργεί ο υδραυλικός κρίκος που χρησιμοποιούμε στα αυτοκίνητα.

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

........................................................................................................................................

ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΣΠΙΤΙ:

Γράψετε μερικές εφαρμογές της αρχής του Pascal.

ΕΝΟΤΗΤΑ: ΠΙΕΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

Το μεγάλο δοχείο που βλέπετε στο διπλανό σχήμα έχει χωρητικότητα 2 λίτρων. Τι θα συμβεί αν το ρίξω 2 λίτρα νερού;...........................................................................................

Σε ποιο περίπου ύψος θα φτάσει η στάθμη του νερού σε κάθε ένα από τα δοχεία;Σχεδιάστε στο σχήμα αυτό που πιστεύετε ότι θα συμβεί.

Ρίχνουμε τα 2 λίτρα νερό στο δοχείο . Παρατηρήστε τι θα συμβεί. Συμφωνούν οι προβλέψεις σας με το αποτέλεσμα;........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Αν δεν συμφωνούν , τι λάθος κάνατε στο συλλογισμό σας;........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Με βάση τα παραπάνω προκύπτει:

Αρχή των συγκοινωνούντων δοχείων : η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού σε δοχεία που ........................ μεταξύ τους είναι στο ίδιο .................... ....................., πράγμα που και οφείλεται στο ότι η υδροστατική πίεση είναι ................ στο ίδιο υγρό στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο .

Εφαρμογές συγκοινωνούντων

δοχείων

α) Γιατί στα Δίκτυα ύδρευσης η δεξαμενή βρίσκεται ψηλότερα από

όλα τα κτίρια της περιοχής;

………………………........................................................................

.............................................................................................................

………………………………………………………………………

β) Εξηγήστε για ποιο λόγο αναβλύζει το νερό στο αρτεσιανό φρεάτιο της παρακάτω εικόνας

............................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

γ) Η διπλανή εικόνα δείχνει ένα δεξαμενή πετρελαίου κεντρικής θερμάνσεως

. Πως γνωρίσουμε την στάθμη του πετρελαίου που έχει απομείνει;

............................................................................................................................................................

............................................................................................

ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΣΠΙΤΙ:

Να εξηγήσετε γιατί στο πιο κάτω πείραμα το νερό στη βάση του δοχείου τινάζεται πιο μακριά.

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

...........................

............................................................................................................................................................

.....................................................................

...............................................................................................................

Σε ποιο από τα τέσσερα δοχεία αισθάνεται μεγαλύτερη πίεση το ψαράκι Nemo και γιατί;

...........................................................................................................................................................................................................................................................................

Να διατυπώσετε την Αρχή του Πασκάλ. ........................................................................................................................................................................................................................................................................................

Ένα αυτοκίνητο βρίσκεται στο μεγάλο έμβολο ενός υδραυλικού πιεστηρίου που έχει εμβαδό επιφάνειας Α2=20m2. Το αυτοκίνητο ανυψώνεται μόλις ασκήσουμε δύναμη F1=100N στο μικρό έμβολο που έχει εμβαδό επιφάνειας Α1=0,2m2.

Να υπολογίσετε την πίεση P1 που ασκείται στο μικρό έμβολο

F1

Α1Α2