Presiunea hidrostatic i principiile hidrostaticiiAsupra peretelui din beton al unui baraj ac ioneaz for e foarte mari din partea apei. Aceste for e, datorate presiunii hidrostatice a apei, sunt cu att mai mari cu ct e mai adnc apa, sunt perpendiculare pe peretele barajului ( i l pot distruge, cum s-a ntmplat la RiverFalls, sau n jude ul Bac u) Deci presiunea apei poate genera for e uria e!Este bine s cunoa tem propriet ile presiunii hidrostatice ! Spre deosebire de solide, lichidele ac ioneaz cu for e datorate presiunii nu numai pe vertical n jos, ci n toate direc iiile

Instrumentul de m sur al presiunii hidrostatice este manometrul cu lichid i capsul manometric Cu ajutorul manometrului putem verifica experimental c : Lichidul ac ioneaz cu for e perpendiculare pe suprafa a corpurilor n cu care e n contact Presiunea hidrostatic (din interiorul lichidului) e cu att mai mare cu ct adncimea e mai mare Presiunea hidrostatic ntr-un punct al lichidului are aceea i valoare n toate direc iile Presiunea hidrostatic e cu att mai mare cu ct densitatea lichidului e mai mare(de exemplu presiunea n apa e mai mare ca n petrol,sau ulei)

Presiunea hidrostatic ntr-un punct la adncime(h) sub ap este determinat de greutatea coloanei de ap de deasupra:

G ! m g ! V V g ! V S h g

h

Calcul m presiunea determinat de greutatea G V S h g coloanei de ap

p!

S

!

S

! V g h

Presiunea ntr-un punct la adncime(h) sub ap depinde de adncime i de presiunea(p0) de la suprafa a lichidului, avnd formula: p ! po V g h Din aceste formule ,deducem: Principiul fundamental al hidrostaticii: Diferen a de presiune dintre dou puncte ale unui fluid este direct propor ional cu diferen a de nivel(sau de adncime h) dintre cele dou puncte: p2 p1 ! V g h

h

Dac turn m ap n punctul A ntr-un tub n form deU, va ajunge apa n punctul C ?(va urca apa pe ramura BC ?) Experimenta i! Apa urc pn cnd ajunge la acela i nivel n ramurile AB i BC (care produc presiuni egale n C) Romanii, necunoscnd Principiile hidrostaticii au considerat c apa nu va urca, i de aceea nu construiau conducte n form deU, ci construiau apeducte(poduri nalte, care sus ineau conducte drepte, deasupra v ilor). Romanii credeau c , dac apa coboar n vale, nu mai poate urca! Principiul vaselor comunicante: Nivelul apei este acela i n vasele care comunic ntre ele, indiferent de forma vaselor La baza vaselor este aceea i presiune

In cele dou p r i ale ceainicului din imagine, nivelul apei este acela i (respectnd principiul vaselor comunicante) Dac cele dou vase din imagine sunt conectate cu un furtun,cum va curge apa:Din A n B, sau invers? i unde e mai mare presiunea: la baza vasului mic sau a celui mare? R spuns: Ini ial adncimea apei e mai mare n vasul mic deci presiunea la baza vasului mic e mai mare .Apa va curge din B n A, pn va ajunge la acela i nivel n cele dou vase

Aplica ii i probleme rezolvate Cnd capsula manometric se afl n aer, lichidul din manometru este la acela i nivel n ambele ramuri . Cnd scufund m capsula manometric sub ap , observ m o denivelare,cu att mai mare cu ct presiunea din ap e mai mare. 1. Dac denivelarea este de 10cm, cu ct e mai mare presiunea de sub ap (p2 ) dect presiunea de deasupra apei (p0 ) ? (acceleratia gravitationala : g } 10 N / Kg Densitatea apei este: V!1000Kg/m Rezolvare: Transform m: 10cm=0,1m. Aplic m principiul fundamental al hidrostaticii:

Kg N N p2 p0 ! V g h ! 1000 3 10 0,1m ! 1000 2 m Kg mpresiunea de sub ap e mai mare la adncimi mari

Aplica ii i probleme rezolvate De ce crezi c submarinele militare care se scufund la mari adncimi au pere i gro i i nu au hublouri(ferestre) 2. I. Ce presiune hidrostatic suport submarinul la adncimea 2Km? II.Ce for genereaz aceast presiune pe o suprafa de 2m2 din peretele submarinului? tim c presiunea(atmosferic )de la suprafa a apei este: p0 } 100000 Pa i Densitatea apei este: V!1000Kg/m Rezolvare:presiunea hidrostatic la adncimea 2Km=2000m este:

N Kg N p ! po V g h ! 100000 2 1000 3 10 2000m m m Kg p ! 20100000 Pa

N F ! p S ! 20100000 2 2m 2 ! 40200000 N m

Presiunea hidrostatic e uria ; dac submarinul ar avea hublouri, s-ar sparge i apa ar n v li n untru II. For a generat de presiune pe o suprafa S=2m2 din peretele submarinului este:

ntr-un submarin, echipajul trebuie s tie la ce adncime se afl . Dar cum crezi c ar putea afla? Fiindc nu se poate m sura direct adncimea, se m soar presiunea apei(p2) cu manometrul i apoi se calculeaz , adncimea(h) cu formula: p2 p0 ! V g h tiind c presiunea(atmosferic )de la suprafa a apei este p0 } 100000 Pa p 2 p0 afl m adncimea cu formula: h !

Vg

Problema 3: la ce adncime se afl un submarin dac presiunea apei(n exteriorul s u)este 1000KPa ? ( Densitatea apei este: V!1000Kg/m )

Exerci ii i probleme 4. I. Este mai mare presiunea de deasupra ramurii din stnga,p1 , a manometrului sau presiunea de deasupra ramurii din dreapta,p2 (sau sunt egale ) ? II. Dac n manometru se afl ap cu densitatea V !1000Kg/m , denivelarea este h=20cm, care e diferen a de presiune(p2 p1) 5.Principiul fundamental al hidrostaticii se poate aplica n: A)toate lichidele, B)doar n ap , C) toate lichidele i gazele, D) doar n ap i aer 6.La o anumit adncime, presiunea hidrostatic n apa dulce(V!1000Kg/m3 ) este: A) mai mic , B) egal , sau C) mai mare dect n ap de mare,s rat cu densitatea V!1025Kg/m3

7. I. Presiunea hidrostatic la baza barajului (n punctul B) este: a) mai mic , b) egal , sau c) mai mare dect presiunea n partea de sus a barajului(n punctul A) II. tiind c Vapa!1000Kg/m3, i presiunea (atmosferic ) de la suprafa a apei este: p0 } 100000 Pa Calcula i Presiunea la adncimea 30m la baza barajului III. Ce for genereaz aceast presiune pe o suprafa de 5cm2 din peretele barajului? 8. I. Explica i cum ar putea echipajul unui submarin s m soare la ce adncime se afl ( i cu ce aparat)? II. For ele generate de presiunea hidrostatic ac ioneaz : A)la fel ca greutatea ,vertical n jos; B)din toate direc iile ; C)din direc ia de naintare

9. n care din stropitorile din imagine ar nc pea mai mult ap ? a)n stropitoarea 1, b)n stropitoarea 2, c)n amndou la fel Explic ! 1 2

10. Cu ct cre te presiunea hidrostatic asupra unui scafandru care se scufund 20m

Aceast lec ie face parte dintr-un set de lec ii pentru gimnaziu i liceu destinat mbun t irii pred rii fizicii cu ajutorul calculatorului.Orice sugestie sau observa ie despre aceast lec ie pute i trimite pe adresa autorului : laurentziu_roshu@yahoo.com Prin observa iile dvs. pute i contribui la perfec ionarea acestui set de lec ii .V mul umesc Lec ia poate fi importat n AEL, si apoi lansat dintr-un singur click simultan pe toate calculatoarele re elei.Dac ave i dificulta i cu importul AEL, trimite i un e-mail !