n6ch a 1. TLAK spgcrdLNi cu0ov rRo gEH Bailttou vPfsu
I VZAD
1.1 Tlakovd sila a
'fifi,
tlak
Slovo tlak velmi dasto sly5ime v pledpovEdi podasi. Tlak vzduchu je jednim z velmi dtleZitich fdajt o stavu zemskd atmosfdry v urditdm mist6. Z mEieni atmosfdrickdho tlaku vzduchu potom odbornici usuzuji na vfvoj podas( v pfiStich dnech. Horolezci, kteli maji r6di velmi vysokd hory musi poditat s tim, Ze ve velehordch je kaild! pohyb namahavdj5i, protoZe v prostiedi s mqnSim tlakem vzduchu se dlovdku htte dfchd nel,v niLe poloZenich oblastech. Tak6 pfi zkoum6ni vlastnosti kapalin se nevyhneme slovu tl.ak. Tlak v kapalind ohraniduje dostupnou hloubku pot6pddfim. Zndteten nepfijemnf pocit v uSich, kdyZ se potdpite? Abychom si pojem tlak co nejldpe vysvdtlili, ukaZme si nejprve na ndkolika pokusech s l6tkami pevnfmi, jak k nov€mu pojmu dospdjeme a jalci je jeho fyzl1r6drlr
viznam.
ZasndZenou krajinou se mnohem l6pe pohybujeme na lylich neZ pd5ky. Nejen proto, Le lyile l6pe jedou, ale hlavnE se na nich nebofime. Je to tim, Ze stydni plocha mezilyLemi a sndhem md ndkolila6t vEt5i obsah nel podrdZka bot. NaSe tiha md na snih rfilni deformadni fdinek, podletoho, pfes jat<
velkou plochu se na snih pfenri5i.
Nyni si provedeme pokus, pfi ndmZ ovdlime na5i zku5enost zlyLovilni. 108
Na houbu poloite desku z pieklifu a na ni postavte aivaii o hmotnosti I kg. Zmdnil se tvar houby? Potom postavte aivaZi na houbu piimo. Pozorujte deformnci houby. Nynf uivaii otoite a opdt pozorujte deformaci houby (viz obr 64a,b,c).
ZixaZi o hmotnosti 1 kg m6 tihu piibliZn6 10 N. Ve vlech tiech pfipadech pisobilo na houbu silou o velikosti l0 N (tihu lehkd dlevEnd destidky v prvni ddsti pokusu mriZeme zanedbat) a zprisobilo niznou deformaci mEkk6 houby. ZixaLi se do houby zabofilo tim vice, dim menbi byla plocha, pies niZ se tiha zixaLi na houbu pfenS5ela. Zipai,i prisobilo v jednotlivych piipadech na houbu stejnou tlakovou silou. Tlakovou silouje tiha lyZaie stojiciho na lylich, sila, kterou zatladujeme kolik do zemd,, tiha stolu stojiciho na podlaze. Tlakovou silouje i sila na5ich prstfi tvarujici plastelinu. Jak bychom dos6hli vEt5i deformace houby? Zdd se, Ze byghom mohli pouZit bud tEZSi z6vaZi, nebo zmen5it obsah stydnd plochy. Oboji mfiZeme vyzkou5et. 61.
Zivalj
dclbnnu.jici houbu.
c
Kilogramovi- dvali postavte postupid na 3, 4, 5, ..., malych krychliiek (napi. I cm3 ) a pozorujte, jak htuboko do houby je dvali vttaii.-pouiijte r,frzrui
aivaii.
Z pokusu plyne, Ze deformace houby je'vdt5i pii uZiti menSiho podtu podstavnych krychlidek. UZijemeJi stejnf podet podpErnfch krychlidek, vEt5i deformace docilime tEZIim zixaiim. 109
1}
Abychom l6pe vystihli, jak se tlakov6 sila rozklid6 na stydn6 plo5e, budeme
ji d6lit velikosti obsahu t6to plochy. Dostiiviime tak novou fyziki,Jni velidinu - tlak.
kdyi tlakovou sflu pfisobici kolmo na plo'chu dElfme obsahem plochy coZ zapisujeme vztahem Pro tlak budeme uZivat znadku p. Tlak vypoiteme,
P= Fs KdyZ do vztahu dosadime piislu5nd hlavni jednotky sily (N) a obsahu (m2), dostaneme jednotku tlaku newton na inereinj metr (fi).Tuto jednotku fyzikov6 nazyvaji pascal (Pa), podle velkdho francouzsk6ho vEdce Blaise Pascala. V na5em pokusu uiit€, zdvaLi o tize I0 N by vyvolalo tlak 1 Pa, kdyby ptsobilo na plochu o obsahu 10 m2. I Pa je velmi malf tlak, proto se dasto uZivri nrlsobkri t6to jednotky - kilopascal (kPa) a megapascal (MPa).
I Pa = 0,001 1
kPa
kPa = 0.001 MPa
lkPa =1000Pa I MPa=
1 000 kPa
= I 000 000
Pa
oVelikost tlaku vypoiteme, kdyZ tlakovou sflu {Elime obsahem plochy, naniil prisobi, p = +nebop = F: S. J
oHlavni jednotkou tlaku je pascal (Pa). Nyni si na pfikladu ukSZeme, jak budeme vztahu pro vlipodet tlaku pii ie5eni riloh uZivat.
Piftlad
Rozmdklou polni cestou lel otec se synem. Hmotnost otce je 80 kg, obsah jeho jedni podniilE boty je asi 2,5 dm2, syn md hmotnost 55 kg a obsah pod' niilcy jeho boty je piibliZnd 1,5 dm2. Kdo zanechal hlubii stopy?
Hlub5i stopu zanechal ten, kdo prisobil vdt5im tlakem na ter6n. Poditejme s tim, Ze pii chrizi se cel6 tiha tdla pien65i na jednu nohu.
Fr = 800N S, = 2,5 dmz = 0,O25 110
o.r=
m2
P
Fl
E
t = o,025
Pt=?Pa
Pr = 32000Pa=32kPa
Fz=550N
pz=
F.)
t
e1
550
S, = 1,5 dm2 = 0,015 m2
tD^= z
Pz=?Pa.
p^= -36 667 Pa
0,015
=37l<Pa
Pt
frr,oHy 1.
Proi
se
lino nedeformaje chfizf? Proi v{ak nohy iikovskfch iidti ndkdy
t.i"t;f"ili#;:i l;'H;, ze stolfr vyvohivd
ve dvou
vdtii tlak na
- trojnohd a ityinoh:. Kterj jsou-li oba stejni tdlki a maji-ti pou-
varianhich
zem,
!|
n
Iitd stejnd nohy? Proi do zemd sndze zapichnete slabou tyiku neI silnj kfil? Jak musime kfil upravit, aby \el snadno zapichnout? ' 4. Proi majf zemdddlslai stroje jezdici v mikkim terinu iirold pneumatitey? 5. Prod jehla pichd? Prod se pii {iti uiivti ndprstku? 6. Proi maji napindilcy iiroke hlaviilcy? 7. Na obnizku 65 je detail automobiloviho ndvisu. Prod nui tii ndpravy? 3.
65. Dctail nirvc\su i.rutolnobilu.
I Pa, rnfiiete napi. p,fisobit silou 0,5 N na plochu o obsahu 0,5 m2. M,fiiete stejnj tlak vyvolat napi. silou I0 N (20 N, 100 N)? 2. Jak vellc! tlak vyvokt tlakovd sila 150 N p,frsobtci na I dm2? Jai veth! tlak vyvohi, kdyL nto sila bude pfisobit na plochu o obsahu 2 dm2, S dm2, 1. Chcete-li vyvolat tlnk
10 dm2?
lll
l--l Ej
3. Na hlavidku napindiku pfisobfme tlakovou silou 50 N. Iak vellcj tlak je na jeho hrotu o obsahu 0,01 cm2? 4. Vypoifitejte, jaWm tlakem p'fisobtte na terdn v ohuvi, na $irtch? Obsah plochy podrdllcy i lyii odhadnite. Kter! rtdaj je1ti mustte autt?
jaklm tlakem pfisobf v klidu na vozovku. (Pro jednoduchost pieilpokldderte, ie styind plocha knfli pneumatilcy s vozovkou je itverec).
1. Zjistite hmotnost vaieho automobilu, itrku jeho pneumatik, uriete,
