Hydrostatyka i aerostatyka
Ciecze i gazy naciskają na ścianki naczynia i na ciała, które się w nich znajdują.
Parcie to siła nacisku wywierana w kierunku prostopadłym na daną powierzchnię.
Ciśnienie to iloraz wartości siły nacisku i pola powierzchni, na którą ta siła działa.
p=F/S
Jednostką ciśnienia w układzie SI jest 1 Pa (paskal). 1 paskal to ciśnienie, jakie wywiera siła 1N naciskająca na powierzchnię 1 m2.
1Pa to mała wartość ciśnienia, dlatego często stosujemy jednostki pochodne: hektopaskal 1hPa=100Pa, kilopaskal 1kPa=1000Pa, megapaskal 1MPa=1000000Pa.
Ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie powodowane ciężarem cieczy. Obliczamy je ze wzoru:
p=ρ g h∙ ∙
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od gęstości cieczy ρ i wysokości słupa cieczy h.
Ciśnienie atmosferyczne to ciśnienie wywierane przez atmosferę na powierzchnię Ziemi. Im wyżej, tym ciśnienie atmosferyczne jest coraz mniejsze. Do pomiaru ciśnienia atmosferycznego służy barometr.
Naczynia połączone to naczynia, w których ciecz może swobodnie przepływać. Poziom jednorodnej cieczy we wszystkich ramionach naczyń połączonych jest zawsze taki sam. Fakt ten wykorzystuje się w wieżach ciśnień, rurkach wodowskazowych, przy budowie śluz.
Prawo Pascala mówi, że ciśnienie wywierane z zewnątrz na ciecz lub gaz jest przekazywane jednakowo we wszystkich kierunkach. Związane jest to z wewnętrzną budową cieczy i gazów. Cząsteczki naciskają na sąsiadujące, te przekazują dalej nacisk swoim sąsiadom i w ten sposób ciśnienie rozchodzi się w całej objętości.
Im bardziej sprężamy gaz tym bardziej rośnie jego ciśnienie.
Maszyną wykorzystującą prawo Pascala jest prasa hydrauliczna (podnośnik hydrauliczny). Naciskając małym tłokiem na ciecz niewielką siłą, można uzyskać dużą siłę działającą na duży tłok.
F1/S1 =F2/S2
Prawo Pascala wykorzystuje się też w hamulcach hydraulicznych, po naciśnięciu pedału hamulca płyn hamulcowy jest tłoczny w stronę tarcz i dociska hamulce do kół.
Jeśli jakieś ciało zanurzymy w cieczy to będzie na niego działać siła wyporu. Nie zależy ona od kształtu ciała, ani od rodzaju materiału, z którego jest wykonane.
Ciało zanurzone w cieczy powoduje wyparcie pewnej ilości cieczy (podniesienie jej poziomu). Objętość wypartej cieczy jest taka sama jak objętość zanurzonego ciała.
Prawo Archimedesa mówi, że na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu, która jest zwrócona pionowo w górę i równa co do wartości ciężarowi wypartej cieczy.
Siłę wyporu obliczamy wzorem: Fw=ρ g V∙ ∙ .
ρ oznacza gęstość cieczy, w której jest zanurzone ciało, V – objętość ciała, która jest zanurzona (czyli objętość wypartej cieczy).
Jeśli gęstość ciała jest większa od gęstości cieczy, ciało tonie. Jeśli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość cieczy, ciało wypływa na powierzchnię. Jeśli gęstość ciała jest równa gęstości cieczy, ciało pływa (tkwi) całkowicie zanurzone pod powierzchnią cieczy.
Prawo Archimedesa obowiązuje również dla gazów.
