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.
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:
Užití: lisy, zvedáky, brzdy automobilů, buchary, pneumatická kladiva
Obr. 3: Hydraulický zvedák
Osobnosti
BLAISE PASCAL (1623 – 1662)
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.
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]