Tlak v kapalinách vyvolaný vnější silou
Obsah

Tlak v kapalinách vyvolaný vnější silou

Tlaková síla se v kapalném tělese přenáší do všech směrů a působí vždy kolmo k ploše.

Pokud uzavřeme kapalinu v baňce s otvory pístem a začneme na píst působit tlakovou silou, bude kapalina z baňky vystřikovat kolmo k jejímu povrchu.

http://www.fyzikalni-experimenty.cz/cz/mechanika/model-jezka/

Obr. 1: Baňka s otvory uzavřená pístem

Pascalův zákon:

Tlak vyvolaný vnější silou, která působí na kapalinu v uzavřené nádobě, je ve všech místech kapaliny stejný.

 

Pascalův zákon platí i pro plyny.

Pascalova zákona využívají hydraulická a pneumatická zařízení.

obrazek

Obr. 2: Princip hydraulického zařízení

 

Hydraulické zařízení se skládá ze dvou válcových nádob. Nádoby se liší obsahem svého průřezu a jsou dole spojené trubicí a naplněné nestlačitelnou kapalinou (často olejem). Na menší píst s obsahem S1 působíme vnější tlakovou silou o velikosti F1, ta vyvolá pod pístem tlak p, který je ve všech místech kapaliny stejný. Tedy i pod pístem s obsahem S2 je ten stejný tlak p. Na větší píst o obsahu S2 působí kapalina tlakovou silou o velikosti F2. Protože jsou tlaky stejné, platí:

p=\frac{F_{1}}{S_{1}}=\frac{F_{2}}{S_{2}}\Rightarrow\frac{F_{2}}{F_{1}}=\frac{S_{2}}{S_{1}}

Užití: lisy, zvedáky, brzdy automobilů, buchary, pneumatická kladiva

Obr. 3: Hydraulický zvedák

Osobnosti

BLAISE PASCAL (1623 – 1662)

obrazek

Francouzský fyzik, matematik, filozof a teolog. Narodil se ve vzdělané rodině. O exaktní vědy se zajímal již od útlého věku. V roce 1642 sestrojil počítací stroj. Přestože měl chatrné zdraví, vrhl se do vědeckých studií (pokusy s vakuem, první měřil barometricky nadmořské výšky). Formuloval též zákon o rovnoměrném šíření tlaku v tekutinách. Pascal byl velice věřící křesťan a filozof.

http://www.converter.cz/fyzici/index.htm

Úkol

Vhodné i pro žáky ZŠ:

  • Najděte schéma hydraulického zvedáku a popište jeho funkci.

  • Proč se jako kapalina v hydraulickém zařízení používá často olej a ne voda?

  • Jací živočichové v přírodě využívají hydraulického principu?

Příklad

  • Písty hydraulického zařízení mají obsahy průřezů 6 cm2 a 300 cm2. Na menší píst působíme tlakovou silou o velikosti 300 N. Jaký tlak tato síla v kapalině vyvolá? Jak velkou tlakovou silou působí kapalina na větší píst?

[500 kPa; 15 kN]

  • Menší píst hydraulického zařízení má obsah průřezu 4 cm2. Vnější tlaková síla, která na něj působí, má velikost 500 N. Vypočtěte obsah průřezu většího pístu, jestliže na něj kapalina působí tlakovou silou o velikosti 20 kN?

[160 cm2]