4. Πίεση

4.1. Γενικά

Πίεση p ονομάζουμε το πηλίκο της δύναμης F που ασκείται κάθετα σε μια επίπεδη επιφάνεια προς το εμβαδόν Α της επιφάνειας αυτής.

\[\text{Πίεση} = \frac{ \text{Δύναμη που ασκείται κάθετα στην επιφάνεια}}{ \text{Εμβαδόν επιφάνειας}}\]

ή

\[p = \frac{F}{A}\]

όπου

F η δύναμη που ασκείται κάθετα
A το εμβαδό της επιφάνειας

Η πίεση είναι μονόμετρο μέγεθος.

Μονάδα στο S.I. \(1 N/m^2\) ή, συντομογραφικά, 1 Pa

Άλλες μονάδες

1bar = 1atm = 100.000 N/m2

1psi = 6894.76 N/m2 (Pound per square inch)

Η άσχετη πληροφορία

Blaise Pascal (19 June 1623 – 19 August 1662) was a French mathematician, physicist, inventor, philosopher, and Catholic writer.

4.2. Υδροστατική

Υδροστατική πίεση ονομάζουμε την πίεση που ασκεί ένα υγρό, που ισορροπεί, σε κάθε επιφάνεια με την οποία βρίσκεται σε επαφή.

Η υδροστατική πίεση οφείλεται στη βαρύτητα.
Τα όργανα με τα οποία μετράμε την πίεση ονομάζονται μανόμετρα.
Τα υγρά ασκούν πίεση προς κάθε κατεύθυνση.

Η άσχετη πληροφορία

A manometer is named from the Greek words μανός (=αραιός) (meaning thin, rare, or scanty) and métron (meaning measure), literally translating to a «measure of rarity» or «thinness» of a gas. Coined around 1706 by French mathematician Pierre Varignon, the term originally referred to instruments designed to measure the density or elasticity of gases, which were considered «thin» fluids compared to liquids.

Δείτε για μανόμετρα

4.2.1. Νόμος της υδροστατικής πίεσης.

\[p=dgh\]

όπου:

d: πυκνότητα του υγρού
g: επιτάχυνση της βαρύτητας.
h: Βάθος από την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού

Αν δεν υπήρχε βαρύτητα, δεν θα υπήρχε υδροστατική πίεση.

Η υδροστατική πίεση είναι ανεξάρτητη από το σχήμα του δοχείου και από τον όγκο του υγρού.

Η πυκνότητα

Η πυκνότητα α Γυμνασίου

4.2.2. Αρχή των συγκοινωνούντων δοχείων

Σε δοχεία που συγκοινωνούν μεταξύ τους, η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού που περιέχουν βρίσκεται σε όλα τα δοχεία στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο.

4.3. Ατμοσφαιρική

Η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στο βάρος του ατμοσφαιρικού αέρα.

Η τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης εξαρτάται από το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.

Την ατμοσφαιρική πίεση τη μετράμε με το βαρόμετρο.

\(1atm = 100000 N/m^2 = 100.000Pa\), \(1Pa = 1 N/m^2\).

4.4. Μετάδοση των πιέσεων στα ρευστά

4.4.1. Αρχή του Pascal

Κάθε μεταβολή της πίεσης σε οποιοδήποτε σημείο ενός περιορισμένου ρευστού που είναι ακίνητο προκαλεί ίση μεταβολή της πίεσης σε όλα τα σημεία του ρευστού.

Υδραυλική αντλία \(p_1=p_2\)

Πίεση σε υγρό

\[p_\text{ολ} = p_\text{ατμ} + dgh\]

4.5. Άνωση-Πλεύση

4.5.1. Άνωση

Άνωση είναι η δύναμη που δέχονται τα σώματα από ένα υγρό ή αέριο όταν αυτά βρίσκονται βυθισμένα ολόκληρα ή κατά ένα μέρος μέσα στο ρευστό.

Η άνωση είναι η συνισταμένη όλων των δυνάμεων που δέχεται το σώμα από το υγρό λόγω της υδροστατικής πίεσης.
Η άνωση έχει κατακόρυφη διεύθυνση και φορά προς τα πάνω.
Η άνωση είναι ανεξάρτητη από το σχήμα και τη μάζα του σώματος.
Η άνωση είναι ανεξάρτητη από το βάθος στο οποίο βρίσκεται το σώμα, όταν αυτό είναι ολόκληρο βυθισμένο στο υγρό.
Φαινομενικό βάρος: \(w_\text{φ}=w-A\)

phet

4.5.2. Αρχή του Αρχιμήδη

Το μέτρο της άνωσης ισούται με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το σώμα.

\[A = w_\text{υγρ} = m_\text{υγρ} g = d_\text{υγρ} g V_\text{βυθ}\]

Δείτε ιστορία

4.5.3. Πλεύση

Συνθήκη πλεύσης A=w ή \(d_\text{υγρ} \geq d_\text{βυθ}\)