Jakie ciśnienie wywierasz?
Wstęp
Gdy pompujesz opony w rowerze lub gdy słuchasz prognozy pogody w telewizji, jesteś poddany działaniu pewnej wielkości fizycznej. Czegokolwiek byś nie robił, powietrze wywiera na ciebie ciśnienie atmosferyczne.ciśnienie atmosferyczne.
Gdy pływasz i nurkujesz również jesteś poddany działaniu ciśnieniaciśnienia, ale ciśnienia hydrostatycznegociśnienia hydrostatycznego wywieranego przez wodę.
Czym właściwie jest ciśnienie?
Ciśnienie to wielkość fizyczna określająca, jaka siła działa na jednostkę powierzchni. Podstawową jednostką ciśnienia jest paskalpaskal.
Wartość ciśnienia atmosferycznego to iloraz wartościsiły naciskusiły nacisku i pola powierzchni, na którą działa siła.
Ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie wywierane przez ciecz w stanie spoczynku na ciało. Wartość ciśnienia hydrostatycznego to iloczyn gęstości cieczy, przyspieszenia ziemskiego i wysokości słupa cieczy.
Jaką rolę odgrywa ciśnienie atmosferyczne i hydrostatyczne w życiu codziennym?

jaka jest zależność ciśnienia hydrostatycznego od wysokości słupa cieczy;
rozwiązywać proste zadania rachunkowe z zastosowaniem wzoru opisującego ciśnienie.
Cele edukacyjne zgodne z etapem kształcenia
wyjaśnia pojęcie ciśnienia;
posługuje się jednostkami ciśnienia;
opisuje rolę, jaką ciśnienie odgrywa w życiu codziennym i w przyrodzie;
wymienia nazwy przyrządów do pomiaru ciśnienia.
JAKIE CIŚNIENIE WYWIERASZ? - audiobook
Rozdziały audiobooka:
Większe czy mniejsze ciśnienie?
Ciśnienie na co dzień
Podsumowanie
Notatka dla prowadzącego:
Przed rozpoczęciem pracy z audiobookiem, możesz skorzystać z przygotowanego scenariusza lekcji, który pokazuje, jak wdrożyć materiały multimedialne w tok lekcji.
Dlaczego grzęźniemy w śniegu?
Jakie ciśnienie wywierasz?
Rozdział 1
Większe czy mniejsze ciśnienie?
Materiał przedstawia relację ucznia z wykonanego w domu doświadczenia związanego z pomiarem ciśnienia.
— Tomku, odrobiłeś dodatkowe zadanie domowe?
— Tak. Przeprowadziłem w domu eksperyment z pomiarem ciśnienia.
— Podejdź proszę do tablicy i opowiedz nam o nim.
— Moim zadaniem był pomiar ciśnienia, które wywieram na Ziemi, stojąc na jednej nodze i na dwóch. Postawiłem hipotezę badawczą: Stojąc na dwóch nogach, wywieram większe ciśnienie na powierzchnię Ziemi niż stojąc na jednej nodze. W celu weryfikacji hipotezy, najpierw odrysowałem na papierze w kratkę podeszwę mojego buta, aby wyznaczyć jego powierzchnię. Obliczyłem ilość kratek wewnątrz obrysu. Bok pojedynczej kratki wynosił 0,5 cm, więc na powierzchnię 1 cm² składają się cztery kratki. Obliczyłem całkowitą liczbę kratek i podzieliłem ją przez 4. Następnie zapisałem pole powierzchni mojego buta w m².
— Cudownie. Co zrobiłeś dalej?
— Wartość ciśnienia atmosferycznego obliczamy, dzieląc wartość siły nacisku przez pole powierzchni, na którą działa siła. Tak więc aby wyznaczyć siłę nacisku, zważyłem się na wadze łazienkowej. Następnie obliczyłem ciężar mojego ciała na Ziemi, mnożąc masę mojego ciała przez przyspieszenie ziemskie. W ten sposób uzyskałem już wszystkie dane potrzebne do obliczenia ciężaru wywieranego na powierzchnię Ziemi, gdy stoję na jednej nodze, i na dwóch. Okazało się, że stojąc na dwóch nogach wywieram mniejsze ciśnienie na podłoże. Tak więc postawiona przeze mnie hipoteza została obalona. Dzieje się tak dlatego, że im większa powierzchnia, na którą działa dana siła, tym mniejsze ciśnienie.
— Wspaniale, Tomku! Oczywiście stawiam ci 6 za prawidłowe i samodzielne wykonanie dodatkowego zadania. Aniu, przypomnij nam teraz, na czym polega prawo Pascala.
— Jeśli na ciecz lub gaz w zamkniętym zbiorniku wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu. Można to zbadać podczas doświadczenia z piłeczką pingpongową. Robimy w niej dziurki różnej wielkości ze wszystkich stron. Strzykawką wstrzykujemy do piłeczki wodę. Woda wytryska ze wszystkich otworów jednakowo.
Rozdział 2
Ciśnienie na co dzień
Materiał przedstawia rozmowę kolegi z koleżanką, która pomaga mu przygotować się do kartkówki z fizyki.
— Aniu, mam jutro kartkówkę z fizyki. Pomożesz mi się przygotować?
— Oczywiście, że ci pomogę. Z jakiego tematu?
— Ciśnienie. Nie wszystko rozumiem.
— To zaczynamy. Pamiętasz doświadczenie z butelką i wodą wytryskającą z otworów na różnych wysokościach?
— Tak, im bliżej dna butelki był otwór tym większy był strumień wody.
— Dlaczego?
— Ponieważ ciśnienie hydrostatyczne jest największe na dnie, a najmniejsze w pobliżu powierzchni.
— A co ludzie mogą robić głęboko w wodzie?
— Nurkować. Im głębiej nurkujemy tym większe wywierane jest na nas ciśnienie. Dlatego potrzebny jest specjalny sprzęt, który nas chroni.
— Sam widzisz jak ważna jest wiedza z tego zakresu?
— To prawda, ale co z ciśnieniem atmosferycznym?
— Oglądasz czasami pogodę? Czy spikerzy mówią coś o ciśnieniu?
— Zdarza się… układy niskiego…? Mama wtedy narzeka na bóle głowy. No tak! Powietrze wywiera ciśnienie na wszystko, co znajduje się na Ziemi. Na nas też! Spikerzy zawsze mówią o ciśnieniu. Podają je chyba w hektopaskalach?
— Tak. Ciśnienie, które wywiera na nas powietrze jest ogromne! Ludzie są bardzo wrażliwi na zmiany ciśnienia. Stąd bóle głowy, kiepskie samopoczucie, narzekanie na tzw. skoki ciśnienia, no i kawa!
— Poczekaj chwilę, ciśnienie wywierane przez wodę jest tym większe im głębiej. A atmosferyczne?
— Jak sądzisz, dlaczego twój Dziadek nie może chodzić po górach. Twierdzi, że ciężko mu się tam oddycha. Dlaczego tak jest?
— Naprawdę nie wiem. Czy to ma związek z ciśnieniem?
— Tak. Jest po prostu mniejsze. Im wyżej, tym mniejsze jest ciśnienie atmosferyczne. A im mniejsze ciśnienie atmosferyczne, tym mniej jest tlenu.
— Ach, już rozumiem. Dzięki za pomoc.
— Nie ma za co! A pamiętasz od czego zależy ciśnienie hydrostatyczne?
— No pewnie! Od gęstości cieczy i wysokości jej słupka. Trzeba pamiętać, że nie zależy ono od ilości cieczy w pojemniku, czy zbiorniku, ani od jego kształtu.
— Widzę, że rozumiesz temat. Jestem przekonana, że… dasz sobie radę.
Rozdział 3
Podsumowanie
Materiał podsumowuje audiobooka. Podaje najważniejsze informacje o ciśnieniu atmosferycznym i hydrostatycznym.
Ciśnienie atmosferyczne:
- Obliczamy dzięki ilorazowi siły nacisku i pola powierzchni, na którą działa siła.
- Maleje wraz ze wzrostem wysokości i odległości od powierzchni Ziemi.
- Mierzymy je za pomocą barometru.
Ciśnienie hydrostatyczne:
- Obliczamy dzięki iloczynowi gęstości cieczy, przyspieszenia ziemskiego i wysokości słupka cieczy.
- Nie zależy od ilość cieczy w naczyniu, zbiorniku, ani od jego kształtu.
- Rośnie wraz ze wzrostem głębokości.
- Mierzymy je za pomocą manometru.
Prawo Pascala:
- Jeśli na ciecz lub gaz w zamkniętym zbiorniku wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.
- Wykorzystywane jest w urządzeniach hydraulicznych.
Czy z butelki będzie wylewać się woda, gdy po zasłonięciu jej wylotu obrócimy ją do góry dnem, a jej szyjkę zanurzymy w wodzie? Odpowiedź uzasadnij.
W jakich sytuacjach życia codziennego znalazło zastosowanie Prawo PascalaPrawo Pascala?
Czy człowiek może wywierać większe ciśnienie na podłoże niż słoń? Odpowiedź uzasadnij.
Przykładowe rozwiązania do poleceń:
Polecenie 1.
Z butelki nie będzie się wylewać woda, ponieważ tworzy się podciśnienie i woda będzie nadal w butelce.
Polecenie 2.
pompowanie materaca, balonu, dętki,
działanie układu hamulcowego w pojazdach,
działanie urządzeń hydraulicznych (układ hamulcowy,prasa hydrauliczna),
podnośnik hydrauliczny,
hamulce pneumatyczne.
Polecenie 3.
Rozwiązanie:
Jest to możliwe, gdy weźmiemy np. kobietę jadącą lub stojącą na jednej nodze w butach na łyżwach, wówczas powierzchnia ostrza łyżwy kobiety jest mniejsza od powierzchni stopy słonia i dlatego wywiera ona większe ciśnienie.
Obliczenie ciśnienia wywieranego przez kobietę w bucie z łyżwą:
Powierzchnia łyżwy
Średnia masa kobiety to około , czyli siła jaką naciska na podłoże:
.
Obliczenie ciśnienia:
– ciśnienie wywierane przez kobietę w bucie z łyżwą.
Obliczenie ciśnienia wywieranego przez słonia na podłoże:
Powierzchnia jednej nogi słonia , czyli czterech nóg słonia wynosi:
Średnia masa słonia to około , czyli ,
Siła jaką słoń naciska na podłoże
Obliczenie ciśnienia:
Z powyższych obliczeń wynika, że jest możliwe, aby człowiek mógł wywierać większe ciśnienie na podłoże niż słoń.
Podsumowanie
Zadanie 1
Jakie jest parcie atmosfery na dach samochodu o wymiarach 4500 cm x 2200 cm, gdy wskazanie barometru pokazuje 1050 hPa?

Zadanie 2
Na jakiej głębokości pływa ryba skoro panuje tam ciśnienie 50 kPa?

Zadanie 3
Narciarz stoi na nartach. Jedna narta ma powierzchnię 0,5 m² i wywiera na śnieg nacisk o sile 200 N. Oblicz ciśnienie wywierane przez narciarza.

Przykładowe rozwiązania pracy domowej:
Zadanie 1.
Rozwiązanie:
Zadanie 2.
Rozwiązanie:
Zadanie 3.
Rozwiązanie:
Ćwiczenia
Połącz informacje z dwóch kolumn, tak aby utworzyły twierdzenia zgodne z prawdą.
jest miarą wartości siły nacisku działającą na jednostkową powierzchnię., jest jednostką ciśnienia w Układzie SI., jest siłą nacisku, jaką gazy i ciecze wywierają na ścianki naczynia, w którym się znajdują., jest jednostką parcia w Układzie SI.
Parcie | |
Niuton | |
Ciśnienie | |
Pascal |
Oblicz ciśnienie, jakie wywiera na podłoże skrzynka o masie i polu powierzchni podstawy .
Dane:
Szukane:
Ciśnienie, jakie wywiera skrzynka na podłoże wynosi ............ czyli ............ .
Oceń prawdziwość poniższych informacji.
Prawda | Fałsz | |
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od rodzaju cieczy. | □ | □ |
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od objętości cieczy. | □ | □ |
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od wysokości słupa cieczy. | □ | □ |
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od przyśpieszenia ziemskiego. | □ | □ |
Ciśnienie hydrostatyczne zależy od kształtu naczynia, w którym się ciecz znajduje. | □ | □ |
Słowniczek
najczęściej stosowany barometr metalowy do pomiaru ciśnienia atmosferycznego.
przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego.
wielkość informująca o wartości siły nacisku na jednostkę powierzchni. Oznaczamy ją symbolem p i obliczamy ze wzoru
ciśnienie wywierane przez warstwę atmosfery wokółziemskiej na wszystkie ciała znajdujące się na Ziemi.
ciśnienie wywierane przez słup cieczy na każde ciało zanurzone częściowo lub całkowicie w cieczy pod wpływem grawitacji. Ciśnienie hydrostatyczne zależy od gęstości cieczy i wysokości słupa cieczy, a nie zależy od ilości cieczy w naczyniu i jego kształtu
siła nacisku na daną jednostkę powierzchni.
podstawowa jednostka ciśnienia. 1 Pa to ciśnienie jakie wywiera siła 1N na powierzchnię 1m². Jednostki pochodne to:
1 hektopaskal, 1hPa = 100 Pa,
1 kilopaskal, 1kPa = 1000 Pa,
1 megapaskal, 1 MPa = 1000000 Pa.
jeśli na zamkniętą w zbiorniku ciecz lub gaz działamy siłą, to wytworzone w ten sposób dodatkowe ciśnienie jest jednakowe w całej objętości tej cieczy lub gazu. [źródło: Zamkom]
zwana jest parciem, jest zawsze prostopadła do powierzchni, na którą działa.