Materiały pomocnicze 7

Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Materiały pomocnicze 7

do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

1. Ciśnienie p.

S p = F

Ciśnienie jest to siła nacisku wywierana na jednostkową powierzchnię.

Jednostką ciśnienie jest Pascal.

[ ]

1 m p = N

2. Prawo Pascala.

Ciśnienie wewnątrz cieczy pozostającej w równowadze wywołane

działaniem siły zewnętrznej rozchodzi się równomiernie w całej objętości cieczy i w każdym punkcie ma taką samą wartość.

3. Ciśnienie hydrostatyczne.

Jest to ciśnienie wywierane na dany punkt przez słup cieczy o wysokości h.

p

= ρ ⋅ g ⋅ h

4. Prawo Archimedesa.

Na każde ciało zanurzone w cieczy lub gazie działa siła wyporu F

skierowana pionowo do góry. Jej wartość jest równa iloczynowi gęstości cieczy ρ, przyśpieszenia ziemskiego g i objętości zanurzonej części ciała V

.

F

= ρ ⋅ g ⋅ V

5. Warunki pływania ciał.

a. Gdy gęstość ciała jest większa niż gęstość cieczy ciało tonie.

Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

b. Gdy gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość cieczy ciało pływa częściowo zanurzone.

c. Gdy gęstość ciała jest równa gęstości cieczy ciało utrzymuje się wewnątrz cieczy, w tym miejscu, w którym je włożono.

Zadania.

1. Oblicz ciśnienie, które wywiera ciecz o ciężarze 14 N, znajdująca się w naczyniu o kształcie prostopadłościanu, na dno o polu powierzchni 30cm

.

2. Ciśnienie wywierane przez wodę na dno naczynia wynosi 1300Pa. Jaka jest wysokość wody w naczyniu.

3. Nurek zanurzył się w jeziorze na głębokość 60m. Ile wynosi siła nacisku wody na skafander nurka, jeżeli całkowita powierzchnia tego skafandra jest równa 2.5m

.

4. Siła wyporu zależy od:

a. Objętości całego ciała.

b. Objętości zanurzonej części ciała.

c. Masy ciała.

d. Ciężaru ciała

e. Głębokości zanurzenia.

f. Gęstości ciała g. Kształtu ciała.

h. Gęstości cieczy, w której ciało jest zanurzone.

5. Dlaczego łatwiej unosisz się na wodzie, gdy nabierasz dużo powietrza w płuca?

6. Wyjaśnij dlaczego jajko włożone do naczynia ze słodką wodą tonie, a w

wodzie z solą pływa.

Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

7. Wiemy, że gęstość stali jest dużo większa niż gęstość wody, a jednak stalowy statek nie tonie. Dlaczego?

8. Dlaczego okręty podwodne nabierają wody do specjalnych zbiorników, gdy chcą się zanurzyć.

9. Czy unoszenie się balonu w powietrzu jest bardziej podobne do pływania okrętu nawodnego czy okrętu podwodne?

10. Balon napełniono najpierw helem (ρ

=0.179kg/m

), a następnie wodorem (ρ

=0.090kg/m

). Porównaj siły nośne balonu w obu przypadkach.

11. Dlaczego ciepłe powietrze nad kaloryferem unosi się do góry, a zimne opada do dołu.

12. Jaka jest gęstość ciała, które pływa całkowicie zanurzone w glicerynie.

13. Ciało pływa częściowo zanurzone w wodzie, tak, że część zanurzona stanowi 2/3 całej objętości. Oblicz gęstość tego ciała.

14. Sześcienna kostka o krawędzi 10cm pływa w wodzie zanurzona na głębokość 9.22cm. Oblicz gęstość kostki.

15. W naczyniu znajduje się rtęć i woda. (Ciecze te nie mieszają się za sobą).

Do naczynia wrzucono kulkę, która pływa częściowo zanurzona w wodzie, a częściowo zanurzona w rtęci. Jaka część całej objętości kulki znajduje się w wodzie? Gęstość kulki wynosi 7500kg/m

.

16. Jaka jest grubość kry lodowej wystającej ponad powierzchnię wody na wysokość 2m?

17. Stalowa kula waży w powietrzu 3.2N, a w nieznanej cieczy 2.8N. Jaka jest gęstość tej cieczy, jeżeli gęstość stali wynosi 7500kg/m

.

18. Wazonik waży w powietrzu 2.54N, a w wodzie 2.24N. Jaka jest gęstość materiału, z którego wykonano wazonik?

19. Znaleźć naciąg liny podczas wyciągania z wody płyty betonowej o

objętości 2.4m

z przyśpieszeniem 0.5m/s

. Nie uwzględniać oporu

lepkiego wody. Gęstość betonu 2200 kg/m

.