Τοπίο στη Φυσική

Εκτελέστε τα βήματα που ακολουθούν για να ανακαλύψετε τους Νόμους της Υδροστατικής Πίεσης.

Υδροστατική πίεση ονομάζουμε την πίεση στο εσωτερικό των υγρών που ισορροπούν.

Θα βρείτε πώς εξαρτάται η υδροστατική πίεση από:

• Το βάθος
• Την πυκνότητα του υγρού
• Την επιτάχυνση της βαρύτητας

Το Βάθος

Βήμα 1

Στο πινακάκι δεξιά πάνω απενεργοποιήστε την ατμοσφαιρική πίεση (κλικ στο Off) και ενεργοποιήστε το Ruler και το Grid (κλικ στα κυκλάκια). Με διαδοχικά κλικ στην κάνουλα της πάνω βρύσης γεμίστε με νερό τη δεξαμενή. Ευθυγραμμίστε το 0 του μέτρου με την επιφάνεια του νερού.
(περισσότερα…)

Πώς να παίξετε με τους νόμους των υγρών

Πριν προχωρήσεις στις ερωτήσεις και ασκήσεις που ακολουθούν δες, με κλικ εδώ, μία σύντομη παρουσίαση σε Power Point της άνωσης για να την κατανοήσεις καλύτερα.

1. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η Άνωση στα υγρά είναι:
   1. Ίση με τη διαφορά της υδροστατικής πίεσης μεταξύ των χαμηλότερων και υψηλότερων σημείων.
   2. Η συνισταμένη δύναμη των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα σώμα.
   3. Η δύναμη που ασκούν τα υγρά στα σώματα που βρίσκονται μέσα τους.
   4. Μία κατακόρυφη δύναμη που ασκείται πάνω στο σώμα που βρίσκεται μέσα στο υγρό με φορά προς τα πάνω. 
2. Σας δίνουν ένα στερεό αντικείμενο, ένα δυναμόμετρο και ένα δοχείο με νερό. Σας ζητούν να βρείτε την Άνωση που θα δεχτεί το αντικείμενο αν μπει στο νερό. Ποια βήματα θα ακολουθήσετε;
3. Το δοχείο Α περιέχει ένα υγρό μέχρι το ύψος του σωλήνα. Βυθίζουμε έναν κύλινδρο μέσα στο δοχείο Α και στο δοχείο Β παίρνουμε μία ποσότητα του υγρού. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις  είναι σωστές;
   1. Το υγρό στο δοχείο Β έχει ίσο βάρος με τον κύλινδρο που βυθίσαμε στο Α.
   2. Το υγρό στο δοχείο Β έχει ίδιο όγκο με τον όγκο του κυλίνδρου.
   3. Το βάρος του υγρού στο Β είναι ίσο με τη δύναμη της άνωσης που ασκείται πάνω στον κύλινδρο.
   4. Το βάρος του κυλίνδρου μέσα στο δοχείο Α είναι μικρότερο από το βάρος του εκτός του δοχείου κατά το βάρος του υγρού που υπάρχει στο Β.
      

      Άσκηση 3

4. Σε ποιο κουτί της Coca Cola ασκείται μεγαλύτερη Άνωση και γιατί; 
   

   Άσκηση 4

5. Συγκρίνετε τις ανώσεις που δέχονται τα δύο κουτιά και δικαιολογήστε.
   
   

   Άσκηση 5

6. Σε ένα δοχείο γεμάτο μέχρι τα χείλη του με νερό βυθίζουμε εξ ολοκλήρου ένα κομμάτι ξύλου μάζας 1kg. Επαναλαμβάνουμε το ίδιο, αλλά βυθίζοντας τώρα ένα κομμάτι σιδήρου ίσης μάζας, δηλαδή 1kg. Σε ποια από τις δύο περιπτώσεις θα εκτοπιστεί περισσότερο νερό; Δικαιολογήστε.
7. Παρατηρήστε την παρακάτω εικόνα και απαντήστε στις ερωτήσεις που ακολουθούν δίνοντας δικαιολόγηση.
   1. Σε ποια θέση ο κύλινδρος δέχεται την μικρότερη άνωση;
   2. Συγκρίνετε τις ανώσεις στις θέσεις (3) και (4).
   3. Ο κύλινδρος στη θέση (2) είναι βυθισμένος κατά το μισό του συνολικού του όγκου, ενώ στη θέση (1) κατά το ένα τέταρτο του όγκου του. Ποια σχέση έχουν οι ανώσεις τους;
      
      

      Άσκηση 7

8. Οι δύο σφαίρες της παρακάτω εικόνας έχουν διαφορετικό όγκο και είναι από διαφορετικό υλικό. Συγκρίνετε τις ανώσεις τους και δικαιολογήστε.
   
   

   Άσκηση 8

9. Βυθίζουμε ένα αντικείμενο όγκου 2lt (1lt=10^-3m³ ) μέσα σε νερό. Αν το αντικείμενο έχει βάρος 30Ν, πόσο βάρος θα χάσει όταν βυθιστεί στο νερό; Η πυκνότητα του νερού είναι ρ_νερ =10³kg/m³ και η επιτάχυνση της βαρύτητας δίνεται g=9,8m/s².
10. Ένας τρόπος για να μετρήσουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας g είναι να χρησιμοποιήσουμε την άνωση ως εξής: Ζυγίζουμε ένα σώμα και βρίσκουμε ότι έχει βάρος 10Ν. Κατόπιν το ζυγίζουμε μέσα στο νερό και βρίσκουμε ότι το βάρος του είναι τώρα 8Ν. Γνωρίζουμε επίσης ότι ο όγκος του είναι 200ml(0,2lt). Πώς μπορούμε να υπολογίσουμε το g;  Δίνονται: η πυκνότητα του νερού ρ_νερ =10³ kg/m³ και ότι 1lt=10^-3m³.
11. Μέσα στο νερό (πυκνότητα ρ=10³ kg/m³) κρατάμε ένα κομμάτι ξύλου μάζας 0,5kg, που έχει όγκο 1lt.
    1. Πόσος όγκος νερού εκτοπίζεται;
    2. Ποια είναι η μάζα του νερού που εκτοπίζεται;
    3. Ποιο είναι το βάρος του νερού που εκτοπίζεται;
    4. Πόση δύναμη άνωσης ασκεί στο ξύλο το νερό που το περιβάλλει;
    5. Αν τραβήξουμε το χέρι μας ποια θα είναι συνισταμένη δύναμη που θα ασκείται στο ξύλο; Υπολογίστε την και σχεδιάστε την. Δίνεται g=9,8m/s².
       

       ;Askhsh 11

12. Διαθέτουμε έναν σιδερένιο κύβο με ακμή 0,1m. Με ένα δυναμόμετρο μετράμε το βάρος του και το βρίσκουμε 78Ν. Ποια θα είναι η ένδειξη του δυναμόμετρου αν βυθίσουμε τον κύλινδρο μέσα στο νερό; Να πάρετε την τιμή της πυκνότητας του νερού και της επιτάχυνσης της βαρύτητας όπως δίνονται στην άσκηση 9.
13. Το δοχείο Α περιέχει νερό μέχρι τη στάθμη των 600ml. Ρίχνουμε το πορτοκάλι μέσα στο δοχείο και ανεβαίνει η στάθμη του νερού στα 800ml (δοχείο Β). Μπορείτε να υπολογίσετε πόση είναι η άνωση που δέχεται το πορτοκάλι;
    

    Άσκηση 13

14. Ένας κύλινδρος επιπλέει με τον άξονά του κατακόρυφα στην επιφάνεια του νερού βυθισμένος κατά το μισό του. Το συνολικό του ύψος είναι h=20cm ενώ το εμβαδόν της βάσης του είναι A=20cm². Πόση είναι η άνωση που δέχεται από το νερό; Δίνεται η πυκνότητα του νερού και η επιτάχυνση της βαρύτητας όπως και στην άσκηση 9 και ο όγκος κυλίνδρου δίνεται από το γινόμενο V_κυλ=h·A.
    

    Άσκηση 14

15. Ενα αντικείμενο έχει βάρος 20Ν. Όταν το βυθίζουμε μέσα σ’ ένα υγρό Α το βάρος του ίδιου αντικειμένου γίνεται 17Ν. Ενώ όταν το βυθίζουμε σε υγρό Β το βάρος του γίνεται 18Ν. Ποιο από τα δύο υγρά έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και γιατί;
16. Όταν ένα αντικείμενο Α το βυθίζουμε στο νερό εκτοπίζεται υγρό βάρους 5Ν. Όταν ένα αντικείμενο Β το βυθίζουμε στο λάδι εκτοπίζεται υγρό βάρους επίσης 5Ν. Ποιο από τα δύο αντικείμενα έχει μεγαλύτερο όγκο;

       Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr

Τρεις σύντομες παρουσιάσεις σε Power Point  μπορείς να βρεις παρακάτω για να εμπεδώσεις τη θεωρία. Κάνε κλικ στους τίτλους.

• Υδροστατική Πίεση
• Ατμοσφαιρική πίεση
• Αρχή του Pascal

1. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η υδροστατική πίεση είναι: 
   1. Η πίεση που ασκούν τα ρευστά.
   2. Η πίεση που οφείλεται στο βάρος των υγρών.
   3. Η πίεση των υγρών που ισορροπούν.
   4. Ίση με το πηλίκο W/A όπου W το βάρος του υγρού και Α το εμβαδόν της επιφάνειας.
2. Επιλέξτε τη σωστή μονάδα μέτρησης της υδροστατικής πίεσης.
   1. N
   2. N/m²
   3. kg/m³
   4. m²
3. Ποια από από τα παρακάτω μεγέθη χρειάζονται για να μετρήσουμε την υδροστατική πίεση;
   1. Δύναμη
   2. Πυκνότητα υγρού
   3. Μάζα υγρού
   4. Επιτάχυνση της βαρύτητας
   5. Βάθος
4. Για να υπολογίσουμε το βάθος μέσω της υδροστατικής πίεσης εφαρμόζουμε τη σχέση:
   1. 
      
   2. 
      
   3. 
   4. 
5. Πόση είναι η υδροστατική πίεση που δέχεται ένας δύτης στη θάλασσα, óταν κατεβαίνει σε βάθος 5m; Δίνονται: πυκνότητα του θαλασσινού νερού ρ=1.027kg/m³ , επιτάχυνση της βαρύτητας g=10m/s² .
   
6. Αν η υδροστατκή πίεση που δέχεται η μικρή σφαίρα στο σημείο Α είναι 20.000Pa, πόση .θα είναι αν μεταφέρουμε τη σφαίρα στο σημείο Β;   
   

   Άσκηση 6

7. Σε ποιο από τα δύο υγρά θα ασκείται μικρότερη πίεση σε βάθος 2m;
   

   Άσκηση 7

8. Το στερεό αντικείμενο της εικόνας είναι βυθισμένο μέσα στο νερό και δέχεται υδροστατικές πιέσεις σε όλες τις έδρες του. Σε ποια έδρα δέχεται τη μεγαλύτερη πίεση; Σε ποια τη μικρότερη και σε ποιες έδρες δέχεται ίσες πιέσεις από το νερό; Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.   
   

   Άσκηση 8

9. Τα δοχεία της εικόνας περιέχουν νερό στο ίδιο ύψος h. Ποιο δοχείο δέχεται τη μεγαλύτερη πίεση στον πυθμένα του; Σε ποιο δοχείο ασκείται μεγαλύτερη δύναμη στον πυθμένα του;  Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.  
   

   Άσκηση 9

10. Το βαθύτερο σημείο της Γης βρίσκεται στην τάφρο των Μαριανών, στον Ειρημικό ωκεανό. Το βάθος αυτό είναι περίπου 11km. Πόση είναι εκεί η υδροστατική πίεση; Δίνονται: πυκνότητα του θαλασσινού νερού ρ=1.030kg/m³ , επιτάχυνση της βαρύτητας g=10m/s² .
11. Σε ένα δοχείο ανοιχτό υπάρχει νερό και λάδι. Το λάδι έχει πάχος 20cm. Πόση είναι η πίεση σε ένα σημείο που βρίσκεται σε βάθος 12cm μέσα στο νερό; Δίνονται:   ρ_νερ=1000kg/m³, ρ_λαδ=800kg/m³, η ατμοσφαιρική πίεση P_ατμ=100.000Pa και η επιτάχυνση της βαρύτητας g=9,8m/s².
    

    Άσκηση 11

12. Σε ποιο βάθος μέσα στη θάλασσα η υδροστατική πίεση γίνεται ίση με την ατμοσφαιρική; Πόση θα είναι στο σημείο αυτό η συνολική πίεση; Δίνονται: Πυκνότητα νερού της θάλασσας ρ_θαλ=1.027kg/m³, η ατμοσφαιρική πίεση P_ατμ=100.000Pa και η επιτάχυνση της βαρύτητας g=9,8m/s².
13. Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται δύο τεχνητά φράγματα Α και Β. Η τομή του φράγματος Α είναι σχήματος τραπεζίου ενώ του Β παραλληλογράμμου. Εχουν σχεδιαστεί επίσης οι δυνάμεις που ασκούνται από το νερό πάνω στα φράγματα. Γιατί οι δυνάμεις και στις δύο περιπτώσεις μικραίνουν προς τα πάνω; Γιατί σχεδιάστηκαν κάθετα προς τις επιφάνειες των φράγμάτων; Ποιο από τα δύο φράγματα πιστεύετε ότι κατασκεύαστηκε σωστότερα; Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.
    

    Άσκηση 13

14. Στο υδραυλικό πιεστήριο της εικόνας ασκούμε δύναμη F₁=10N στο έμβολο εμβαδού Α₁. Ποια πρέπει να είναι η σχέση των εμβαδών, A₂/A₁, ώστε να ανυψώσουμε  βάρος F₂=10.000N από το έμβολο εμβαδού Α₂;
    

    Άσκηση 14

15. Το λεπτό έμβολο του υδραυλικού πιεστηρίου έχει ακτίνα r₁=1m και το χοντρό ακτίνα r₂=5m. Υπολογίστε τα εμβαδά των δύο εμβόλων και κατόπιν βρέστε αν ασκήσετε στο μικρό έμβολο δύναμη F₁=100Ν, πόσο είναι το μέγιστο βάρος W ενός σώματος Σ που μπορείτε να ανυψώσετε με το μεγάλο έμβολο;
    

    Άσκηση 15

16. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται το πείραμα του Torricelli αλλά αντί για υδράργυρο χρησιμοποιούμε νερό. Μπορείτε να υπολογίσετε σε τι ύψος h θα ανεβεί το νερό μέσα στον ανεστραμμένο σωλήνα. Μετά τον υπολογισμό αυτόν μπορείτε να απαντήσετε στο ερώτημα γιατί ο Torricelli χρησιμοποίησε υδράργυρο;  Δίνονται: P_ατμ=100.000Pa, g=9,8m/s² και η πυκνότητα του νερού και του υδραργύρου είναι αντίστοιχα ρ_νερ=1000kg/m³ και ρ_υδρ=13600kg/m³.
    

    Άσκηση 16

Γιάννης Γαϊσίδης

Πότε και γιατί ασκούνται δυνάμεις πάνω στα υγρά;

 

Από το άγκιστρο της οριζόντιας μεταλλικής ράβδου κρεμάμε το δυναμόμετρο και στην άλλη άκρη του προσαρμόζουμε τον μεταλλικό κύλινδρο.

         Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr

Με κλικ εδώ μπορείς να κατεβάσεις μία σύντομη παρουσίαση σε Power Point της θεωρίας της πίεσης, για την καλύτερη κατανόησή της.

1. Σημειώστε με Σ και Λ τις σωστές και λάθος προτάσεις αντίστοιχα:
   1. Η πιέση είναι πάντα μικρότερη από τη δύναμη.
   2. Η πίεση δεν είναι διανυσματικό μέγεθος.
   3. Η δύναμη που ασκείται κάθετα σε μία επιφάνεια δια του εμβαδού της επιφάνειας μας δίνει την πίεση.
   4. Η πίεση διπλασιάζεται αν διπλασιάσουμε την κάθετη δύναμη που ασκείται πάνω σε μία επιφάνεια.
   5. Η πίεση διπλασιάζεται αν μειώσουμε στο μισό το εμβαδόν της επιφάνειας επί της οποίας ασκείται κάθετα μια δύναμη.
2. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.Για να βρούμε τη δύναμη που ασκείται κάθετα σε μια επιφάνεια μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την πίεση P και το εμβαδόν Α της επιφάνειας ως εξής:
   1. 
   2. 
   3. 
   4. F=P
3. Επιλέξτε τις σωστές απαντήσεις: Σε κάθε τετραγωνικό μέτρο μιας επιφάνειας συνολικού εμβαδού 3m² ασκείται κάθετα δύναμη 10Ν. Τότε:
   1. Η συνολική δύναμη που ασκείται στην επιφάνεια είναι 10Ν/m².
   2. Η πίεση είναι 10Pa.
   3. Η συνολική δύναμη που ασκείται στην επιφάνεια είναι 30Ν.
   4. Η πίεση είναι 3,33Pa.
   5. Η πίεση είναι 30N/m².
4. Στις παρακάτω εικόνες φαίνονται τα ίχνη καμήλας και τα ίχνη ανθρώπου στην άμμο. Ποια ίχνη είναι πιο βαθιά;  Ποιος έχει πιο μεγάλο βάρος, ο άνθρωπος ή η καμήλα; Πως εξηγούνται οι εικόνες;
   

   άσκηση 4

5. Ένα παιδί στέκεται όρθιο πάνω στην άμμο. Ξαφνικά κάνει ένα κατακόρυφο άλμα προς τα πάνω. Θα βυθιστεί πιο πολύ τώρα στην άμμο ή όχι; Γιατί;
6. Ποιο από τα δύο παπούτσια,η γόβα ή το επίπεδο, θα ασκεί μεγαλύτερη πίεση επί του εδάφους, αν φορεθούν από την ίδια γυναίκα;
   

   Άσκηση 6

7. Ποια έδρα του πακέτου θα βάζατε να ακουμπά στο έδαφος για να ασκείται η μικρότερη πίεση; Επιλέξτε τη σωστή:
   1. ΑΒΕΗ
   2. ΑΒΓΔ
   3. ΒΓΖΕ
      

      Άσκηση 7

8. Αν η δύναμη που ασκείται κάθετα σε μία επιφάνεια εμβαδού 1,5m² κατανέμεται έτσι ώστε σε κάθε 1m² να ασκούνται 900N, πόση είναι η πίεση επί της επιφάνειας;  Πόση είναι η συνολική δύναμη που ασκείται στην επιφάνεια;
9. Η δύναμη που ασκείται κάθετα σε μία επιφάνεια είναι 200Ν και το εμβαδόν της επιφάνειας είναι 80cm².Πόση είναι η ασκούμενη πίεση;
10. Η διάμετρος του πυθμένα ενός δοχείου αποθήκευσης λαδιού είναι 40cm. Το δοχείο είναι γεμάτο με λάδι και η πίεση που ασκείται στον πυθμένα λόγω του λαδιού είναι 1400N/m². Πόση είναι η δύναμη που ασκεί το λάδι στον πυθμένα του δοχείου; Να λάβετε υπόψη ότι ο πυθμένας είναι κυκλικός.
11. Ποιο είναι το εμβαδόν μιας επιφάνειας στην οποία υπάρχει πίεση 8000N/m² εξ αιτίας μιας κάθετης δύναμης 20Ν;
12. Πάνω στο τραπέζι της παρακάτω εικόνας έχει τοποθετηθεί ένα πακέτο βάρους W=150N. Εχουν επίσης σχεδιαστεί τρεις δυνάμεις με διαφορετικά χρώματα: Η μπλε W, η πράσινη F (προς τα πάνω) και η κόκκινη F (προς τα κάτω).
    1. Ποιες από αυτές τις δυνάμεις ασκούνται στο αντικείμενο και ποιες στην επιφάνεια του τραπεζιού; Από πού προέρχεται η κάθε μία;
    2. Πόσο είναι το μέτρο της κάθε δύναμης;
    3. Ποια είναι η πίεση επί της επιφάνειας του τραπεζιού;
    4. Αν το βάρος του τραπεζιού είναι 250Ν, ποια είναι η πίεση επί του πατώματος όπου ακουμπά το τραπέζι; Οι διαστάσεις των ποδιών του τραπεζιού και του πακέτου αναγράφονται στο σχήμα.
       

       Άσκηση 12

Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr