Siły sprężyste, hydrostatyka- wzory, prawa
Rodzaje sprężystości
Sprężystość objętości
Sprężystość objętości występuje wtedy, gdy po ustąpieniu siły ściskającej objętość ściskanego ciała wraca do początkowej wartościSprężystość postaci
Sprężystość postaci (kształtu) występuje wtedy, gdy po ustąpieniu siły odkształcającej ciało wraca do swojej pierwotnej postaci. Tej właściwości nie wykazują ciecze i gazy, przyjmują one kształt naczynia, w którym się znajdują.Ciała stałe można podzielić na:
- sprężyste-jeżeli po ustąpieniu działa siły ciało wraca do pierwotnego kształtu i rozmiarów
- plastyczne- jeżeli ciało ulega odkształceniom trwałym, ale ni ulega zniszczeniu
- kruche- jeżeli ciało pod wpływem działaniu niewielkich sił ulega zniszczeniu
Odkształcenie
Odkształcenie jest to zmian długości, zgięcie, skręcenieOdkształcenie sprężyste
Odkształcenie sprężyste, to takie odkształcenie, które znika po ustąpieniu działania siły powodującej to odkształcenieNaprężenie wewnętrzne
Naprężenie wewnętrzne, jest to iloraz siły wywołującej odkształcenie i pola przekroju poprzecznego ciała, jednostka to Pascal (Pa).Wielkość ta jest odpowiednikiem ciśnienia w cieczach i gazach.
Prawo Hooke'a
Względny przyrost długości jest wprost proporcjonalny do wartości działającej siły i długości początkowej a odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju poprzecznego
Moduł Younga
Moduł Younga wyraża wartość naprężenia wewnętrznego, które powstałoby przy podwojeniu długości ciała, pod warunkiem, że ciało nie uległoby zniszczeniu.
Moduł Younga odczytany z wykresu
Jak odczytać moduł Younga z wykresu zależności naprężenia od stosunku długości początkowej do przyrostu długości?
Siła sprężystości
Siła sprężystości jest proporcjonalna do wydłużenia, współczynnikiem proporcjonalności jest wielkość k (zależy od rodzaju materiału, rozmiarów)
Praca i energia sprężystości
Wykres zależności siły od wydłużenia sprężyny
Wykres zależności energii od wydłużenia sprężyny
Ciśnienie
Ciśnieniem nazywamy stosunek wartości siły nacisku (siły parcia) do pola powierzchni, na którą ta siła działa, jest to wielkość skalarna, jednostka ciśnienia jest Pa(paskal)
Gęstość
Gęstość, jest to stosunek masy ciała do jego objętości, jednostka jest kg/m^3
Parcie hydrostatyczne
Parcie hydrostatyczne, jest to siła nacisku działania cieczy na ścianki i dno naczyniaCiśnienie hydrostatyczne
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od wysokości słupa cieczy i jej gęstości. Nie zależy od kształtów naczynia, pola powierzchni oraz objętości
Wyprowadzenie wzoru na ciśnienie hydrostatyczne
Paradoks hydrostatyczny
Paradoks hydrostatyczny: parcia słupów tej samej cieczy, mające taką samą wysokość wywierane w naczyniach na ich dna o takiej samej wielkości powierzchni są jednakowe niezależnie od kształtu tych naczyń.
Prawo Pascala
Prawo Pascala: ciśnienie wywierane z zewnątrz na ciecz lub gaz jest przekazywane w cieczy lub gazie we wszystkich kierunkach jednakowo.Prasa hydrauliczna
Naczynia połączone
Naczynia połączone, to dwa lub więcej połączonych ze sobą naczyń, w taki sposób, że ciecz w nich zgromadzona może się swobodnie przelewać z jednego naczynia do drugiego.Prawo naczyń połączonych dla cieczy jednorodnych
Jeżeli ciecz jednorodna lub gaz w naczyniu połączonym jest równowadze, to ciśnienie panujące na tym samym poziomie we wszystkich ramionach naczynia jest jednakowe.
Prawo naczyń połączonych dla cieczy niejednorodnych
Jeżeli dwie różne i niemieszające się ciecze w naczyniach połączonych są w równowadze, to ciśnienie panujące na poziome zetknięcia cieczy i w każdym poziomie poniżej zetknięcia, są jednakowe.
Barometr
Barometr, to przyrząd służący do pomiaru ciśnienia atmosferycznego, działa na zasadzie naczyń połączonych
Manometr
Manometr, to przyrząd służący do pomiaru ciśnienia wewnątrz naczynia, działa na zasadzie naczyń połączonych.Siła wyporu
Siła wyporu jest wypadkową siłą parcia, którą ciecz działa na zanurzone w niej ciała, jest skierowana ku powierzchni cieczyPrawo Archimedesa
Na każde ciało zanurzone w cieczy lub gazie działa siła wyporu o kierunku pionowym i zwróconym w górę, jej wartość jest równa ciężarowi wypartej cieczy lub gazu.
Wyprowadzenie prawa Archimedesa
Warunki pływania ciał
a) gdy gęstość ciała jest większa od gęstości cieczy to ciężar ciała jest większy od siły wyporu, ciało tonie
b) gdy gęstość ciała jest równa gęstości cieczy to ciężar ciała jest równoważony siłą wyporu, ciała pływa całkowicie zanurzone w cieczy na dowolnej głębokości
c) gdy gęstość ciała jest mniejsza od gęstości cieczy to ciało pływa wynurzone, siła wyporu części zanurzonej ciała równoważy jego ciężar
