Nazwa szkoły: ZSO NR 5 GIMNAZJUM NR 17 ID grupy: 98/5_MF_G2

2. Nazwa szkoły: ZSO NR 5 GIMNAZJUM NR 17 ID grupy: 98/5_MF_G2 Opiekun: Jolanta Bogulas Kompetencja: Matematyczno- Fizyczna Temat projektowy: Ciśnienie atmosferyczne i hydrostatyczne Semestr piąty / rok szkolny 2011/2012

3. AUTORZY PROJEKTU Opiekun Grupy: Jolanta Bogulas Lider Grupy: Dawid Stanisławski Zastępca Lidera: Michał Jezik Kronikarz: Olga Nowak Sprawozdawcy: Damian Kasprowicz i Patryk Czerniakowski Oraz: Sandra Cybulska, Maciek Solakiewicz, Kamila Zielińska, Klaudia Rydzewska i Paulina Bogucka.

4. PLAN PREZENTACJI Definicja ciśnienia. Ciśnienie atmosferyczne. Ciśnienie hydrostatyczne. Postać Blaise Pascala. Prawo Pascala. Kim był Archimedes?. Prawo Archimedesa. Zastosowanie praw Archimedesa i Pascala w praktyce. Doświadczenia. Zadania

5. DEFINICJA CIŚNIENIA Ciśnienie jest wielkością skalarną , jego wartość obliczamy dzieląc wartość siły działającej na określoną powierzchnię przez miarę tej powierzchni. p= F/s p - ciśnienie F - siła s - powierzchnia

6. Jeżeli siła 1N działa na powierzchnię 1m2 to ciśnienie podajemy w paskalach : 1Pa = 1N / 1m2 Jeżeli siła 1N działa na powierzchnię 1cm2 to ciśnienie mierzymy w : 1N / 1cm2

7. Jednostki ciśnienia

8. Ciśnienie Atmosferyczne

9. CO TO JEST CIŚNIENIE ATMOSFERYCZNE? Ciśnienie atmosferyczne – jest to stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza atmosferycznego naciska na powierzchnię Ziemi, do powierzchni, na jaką ten słup naciska (por. ciśnienie). Wynika stąd, że w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe a na nizinach wyższe, ponieważ słup powietrza ma różne wysokości.

10. ŚREDNIE CIŚNIENIE Na podstawie średniej wielkości ciśnienia atmosferycznego na Ziemi na poziomie morza wprowadzono jednostkę ciśnienia – atmosferę – równą 1013,25 hPa. Ciśnienie atmosferyczne może się jednak zmieniać pod wpływem zjawisk pogodowych.

11. REKORDY Najwyższe na świecie zarejestrowano 19 grudnia roku 2001 w miejscowości Tosontsengel w Mongolii – wyniosło wtedy 1086 hPa. Natomiast najniższe znormalizowane ciśnienie atmosferyczne, wynoszące 870 hPa, spowodowane przejściem tajfunu Tip, zarejestrowano 12 października roku 1979 na Północnym Pacyfiku

12. CIŚNIENIE HYDRO - AEROSTATYCZNE • Ciśnienie jakie wywiera na otaczające ciała ciecz nie będąca w ruchu nazywa się ciśnieniem hydrostatycznym. Analogiczne ciśnienie w gazie określane jest mianem ciśnienia aerostatycznego. • W przypadku obu rodzajów ciśnień hydrostatycznego i aerostatycznego - obserwujemy zależność wartości tego ciśnienia od głębokości: - im większe zanurzenie, tym większe ciśnienie. 

13. WZÓR NA CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE • W celu obliczenia wartości ciśnienia hydrostatycznego posługujemy się wzorem: • p = ρcieczy · g· h • Znaczenie symboli:   p – ciśnienie hydrostatyczne (w ukł. SI w paskalach Pa)   g – przyspieszenie grawitacyjne (ziemskie) (w ukł. SI w m/s2).   h – głębokość zanurzenia w cieczy (w ukł. SI w metrach m)

14. Blaise Pascal (ur. 19 czerwca 1623 r. - zm. 19 sierpnia 1662 r.) - francuski filozof, matematyk i fizyk. Tematem jego badań były prawdopodobieństwo próżnia, ciśnienie atmosferyczne. Na jego cześć jednostkę ciśnienia nazwano paskal oraz język programowania pascal. Blaise Pascal wymyślił pierwszą maszynę liczącą: potrafiła dodawać.

15. Pascal, to również jednostka ciśnienia:a) 1 Pa = b) 1 hPa = 100 Pac) 1 kPa = 1000 Pad) 1 MPa = 1 000 000 Pa

16. PRAWO PASCALA • Jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to (pomijając ciśnienie hydrostatyczne) ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu. • Prawo to zostało sformułowane w połowie XVII w. przez Blaise'a Pascala, jest prawdziwe wówczas, gdy można pominąć siły grawitacji i inne siły masowe oraz ciśnienia wywołane przepływem płynu. Prawo to wynika z tego, że cząsteczki płynu mogą poruszać się w dowolnym kierunku, wywieranie nacisku z jednej strony zmienia ruch cząstek we wszystkich kierunkach.

17. PRZYKŁADOWE ZASTOSOWANIA PRAWA PASCALA • Pompowanie dętki, materaca, układy hamulcowe, dmuchanie balonów, młot pneumatyczny, działanie urządzeń pneumatycznych. • Działanie urządzeń hydraulicznych (układ hamulcowy, podnośnik hydrauliczny, prasa hydrauliczna, pompa hydrauliczna,)

18. UKŁAD HAMULCOWY

19. ZASTOSOWANIE PRAWA PASCALA W PRAKTYCE

20. Przykład : Bardzo łatwo sprawdzić, czy to prawo jest prawdziwe, wystarczy tylko strzykawka z zatkniętym otworem u dołu i podziurawiona po bokach. Napełnia się taką strzykawkę wodą, a następnie naciska tłoczek. Woda wytryskuje otworami jednakowymi strumieniami we wszystkich kierunkach.

21. Prasa hydrauliczna. Wartość siły F2 jest tyle razy większa od wartości siły F1 ile razy powierzchnia dużego tłoka (S2) jest większa od powierzchni małego tłoka (S1)

22. ARCHIMEDES Archimedes z Syrakuz (gr. Ἀρχιμήδης ὁ Συρακόσιος Archimedes ho Syrakosios; ok. 287-212 p.n.e.) – grecki filozof przyrody i matematyk, urodzony i zmarły w Syrakuzach; wykształcenie zdobył w Aleksandrii. Był synem astronoma Fidiasza i prawdopodobnie krewnym lub powinowatym władcy Syrakuz Hierona II.

24. Archimedes urodził się w r. 287 przed Chr. w Syrakuzach. Był synem astronoma Fidiasa. jeden z najwybitniejszych (być może najgenialniejszy) greckich matematyków i fizyków starożytności, odkrył wiele praw matematycznych i fizycznych, sformułował ważne zasady mechaniczne.

25. SKORO BYŁ TAK WYBITNY TO CO ZROBIŁ? Obliczył on mianowicie obwód 96 - boku, opisanego na kole, i wpisanego w koło, obwód koła musiał być mniejszy od obwodu pierwszego, a większy od drugiego. Powierzchnia koła równa się według Archimedesa powierzchni trójkąta prostokątnego, którego jedną przyprostokątną jest średnica, drugą obwód koła. Archimedes dokonał również kwadratury elipsy, paraboli, wycinka paraboli.

26. I TO WSZYSTKO? Określił również prawo Archimedesa czyli: ciało zanurzone w płynie traci pozornie tyle, ile waży płyn przez nie wyparty (podstawowe prawo aero- i hydrostatyki). Według legendy okrył je podczas kąpieli w łaźni. Wyskoczywszy z wanny z okrzykiem "Eureka!" (Heureka, gr. znalazłem, odkryłem) pobiegł nago do domu rozwiązać przez ulice Syrakuz. Pomogło mu to określić zawartość złota i srebra w koronie

27. NO TO JEGO NAJBARDZIEJ ZNANE DOKONANIE, A BYŁO COŚ JESZCZE? aksjomat Archimedesa (mat.: każdy odcinek jest mniejszy od pewnej całkowitej wielokrotności dowolnego innego odcinka; w arytmetyce: dla dowolnych dwóch liczb dodatnich a i b istnieje taka liczba naturalna n, że na > b) zasada dźwigni (okryciem stworzył statykę, która stała się działem mechaniki) - przypisuje mu się związane z tym odkryciem słynne powiedzenie "Dajcie mi punkt podparcia, a poruszę Ziemię".

28. I JESZCZE KILKA MNIEJSZYCH - prawa równi pochyłej, - wprowadził pojęcie siły, - stworzył podstawy hydrostatyki stworzył - podstawy rachunku różniczkowego 18 wieków przed Izaakiem Newtonem! - podał metody obliczania objętości brył i pól figur uważa się także, że odkrył pojęcie ciężaru właściwego

29. JEDNAK BYŁ GENIUSZEM Archimedes miał wiele odkryć i dokonań dlatego zapisał się w historii i zmienił oblicze fizyki

30. PRAWO ARCHIMEDESA

31. WZÓR NA SIŁĘ WYPORU • Siłę wyporu da się zapisać wzorem: • Fwyporu = ρpłynu∙g∙Vzanurzona • ρpłynu - gęstość płynu (cieczy, gazu) w którym zanurzone jest ciało -  [w układzie SI w kg/m3]Vzanurzona – objętość tej części ciała, która jest zanurzona w płynie (w układzie SI w m3)g – przyspieszenie ziemskie  [w układzie SI w m/s2]

32. ZASTOSOWANIE

33. ŁÓDŹ PODWODNA

34. WARUNKI PŁYWANIA CIAŁ 1. Jeżeli gęstość ciała jest większa niż gęstość cieczy to ciało pływa po powierzchni cieczy (siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu będzie większa niż ciężar tego ciała.) 2. Jeżeli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość płynu to ciało tonie(siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości)

35. 3. Jeżeli gęstość ciała jest równa gęstości płynu to ciało pływa pod wodą (siły wyporu i ciężkości są sobie równe, wtedy ciało pozostaje w bezruchu unosząc się w cieczy)

36. NACZYNIA POŁĄCZONE • W życiu spotykamy wiele rodzajów naczyń. Jednymi z nich są naczynia połączone. Są to co najmniej dwa naczynia połączone ze sobą tak, aby ciecz mogła w nich swobodnie przepływać. Są to naczynia różnych kształtów, mogą być połączone systemem rur. Niezależnie od tego, ile cieczy wlejemy do naczyń połączonych, jej poziom we wszystkich ramionach jest taki sam. Dzieje się tak ponieważ w naczyniach działa ciśnienie hydrostatyczne.

37. Na co dzień wykorzystujemy naczynia połączone m.in. czajnik elektryczny. Gdy nalewamy do niego wodę możemy zaobserwować, że poziom w dzióbku i w środku czajnika jest taki sam. Również przy wypełnianiu kaloryfera gorącą wodą jej poziom podnosi się równocześnie . Warunkiem równowagi cieczy w naczyniach połączonych jest równość ciśnień w każdym z nich.

39. DOŚWIADCZENIE 1 : PÓŁKULE MAGDEBURSKIE W 1654 r. Otto von Guericke, niemiecki fizyk i wynalazca (1602-1686), wykonał w Magdeburgu doświadczenie, którego celem było udowodnienie istnienia ciśnienia atmosferycznego oraz pokazanie, jak duże wartości mają siły, którymi powietrze atmosferyczne działa na nas i otaczające nas ciała.

41. Zestawił razem dwie półkule mosiężne o średnicy około 42 cm. Następnie z tak otrzymanej kuli wypompował powietrze.  Aby półkule te rozerwać, trzeba było użyć szesnastu koni (huk towarzyszący rozrywaniu półkul przypominał wystrzał armatni), natomiast ponowne wpuszczenie powietrza do wnętrza kuli powodowało, że półkule mógł z łatwością rozdzielić jeden człowiek. Po wypompowaniu powietrza z wnętrza kuli obie półkule utrzymywane były razem przez siłę parcia związaną z ciśnieniem atmosferycznym. Doświadczenie pokazało, jak dużą wartość może mieć ta siła.

42. Doświadczenie wykonane przez Otto von Guericke możemy z łatwością powtórzyć, wykorzystując dwie przyssawki o średnicy około 12 cm. Pełnią one rolę klasycznych "półkul magdeburskich". Zastosowanie przyssawek pozwala na wykonanie doświadczenia bez stosowania pompy próżniowej. Każda z przyssawek zaopatrzona jest w uchwyt, którego zamknięcie (złożenie razem obu rączek) powoduje, że gumowa powierzchnia przyssawki staje się wklęsła.

44. DOŚWIADCZENIE 2 : PRAWO ARCHIMEDESA • Na siłomierzu wieszamy wiaderko i walec. Odczytujemy wskazanie siłomierza, czyli wartość ciężaru walca i pustego wiaderka.

45. Naczynie wypełniamy wodą do wysokości otworu odpływowego i ustawiamy na pustym talerzu.

46. Zanurzamy walec w naczyniu wypełnionym wodą tak, aby wyparta woda gromadziła się w talerzu.

47. Odczytujemy wskazanie siłomierza, gdy walec jest całkowicie zanurzony w wodzie. Wodę zgromadzoną na talerzu wlewamy do wiaderka i po raz trzeci odczytujemy wskazanie siłomierza.

48. WYNIK DOŚWIADCZENIA TRZECIE WSKAZANIE SIŁOMIERZA JEST DOKŁADNIE TAKIE SAMO JAK PIERWSZE WNIOSEK: PRAWO ARCHIMEDESA ZOSTAŁO POTWIERDZONE. WARTOŚĆ SIŁY WYPORU DZIAŁAJĄCEJ NA WALEC ZANURZONY W WODZIE JEST RÓWNA WARTOŚCI CIĘŻARU WODY WYPARTEJ PRZEZ WALEC.

49. DOŚWIADCZENIE 2PRAWO ARCHIMEDESA 1111