Tlak v kvapaline a vo vzduchu

Keď sa v bazéne ponoríš ku dnu, začnú ťa tlačiť uši. V lietadle či v rýchlom výťahu v mrakodrape ti v nich zase „zaľahne“. Oboje spôsobuje tlak — raz vody, raz vzduchu.

Najprv si zopakuj (6. ročník): hustota $\rho = \dfrac{m}{V}$ hovorí, akú hmotnosť má 1 m³ látky. Voda má $\rho = 1000\,\mathrm{kg/m^3}$ — jeden liter vody má hmotnosť 1 kg.

Tlak v kvapaline

Voda má hmotnosť, a tak tlačí na všetko pod sebou. Tento tlak sa volá hydrostatický tlak $p_h$ .

Rastie s hĺbkou — čím viac vody je nad tebou, tým väčší tlak.
V rovnakej hĺbke tlačí do všetkých strán rovnako a na steny nádoby pôsobí kolmo.

p_h = h \cdot \rho \cdot g

$h$ je hĺbka pod hladinou (m), $\rho$ hustota kvapaliny (kg/m³), $g \approx 10\,\mathrm{N/kg}$ . Výsledok vyjde v pascaloch.

Šípky ukazujú, ako voda tlačí na steny a dno — vždy kolmo na stenu. Hlbšie sú šípky dlhšie, na dne najdlhšie.

Bazén je hlboký 2 m. Aký hydrostatický tlak je pri dne? Počítame s $g \approx 10\,\mathrm{N/kg}$ .

$p_h = h \cdot \rho \cdot g = 2\,\mathrm{m} \cdot 1000\,\mathrm{kg/m^3} \cdot 10\,\mathrm{N/kg} = 20\,000\,\mathrm{Pa} =$ 20 kPa

Preto je múr priehrady dole oveľa hrubší ako hore.

Teraz ty: priraď k hĺbke vo vode hydrostatický tlak. Počítame s $g \approx 10\,\mathrm{N/kg}$ a $\rho = 1000\,\mathrm{kg/m^3}$ .

Atmosférický tlak

Aj vzduch má hmotnosť — kubický meter asi 1,2 kg. Nad nami sú kilometre vzduchu a ten tlačí na všetko na Zemi. To je atmosférický tlak. Pri hladine mora je asi 100 kPa. Meria sa barometrom.

S výškou klesá — na horách je vzduchu nad tebou menej. Preto ti v lietadle zaľahne v ušiach.

Silu vzduchu ukazuje pokus: sklenenú trubicu naplnenú ortuťou otočíme do misky s ortuťou. Ortuť z trubice nevytečie celá — zostane stĺpec asi 76 cm vysoký. Drží ho vzduch, ktorý tlačí na hladinu v miske.

Vzduch tlačí na hladinu ortuti v miske. Tým udrží v trubici stĺpec ortuti vysoký asi 76 cm.

Zaujímavosť: rovnaký tlak ako celá atmosféra vyvolá asi 10 m vody. Potápač v hĺbke 10 m má teda na sebe dvojnásobný celkový tlak (vody aj vzduchu) oproti hladine.

Pretlak a podtlak

Pretlak — tlak je väčší ako atmosférický: nafúkaná pneumatika, lopta, fľaša minerálky (keď ju otvoríš, zasyčí).
Podtlak — tlak je menší ako atmosférický: vysávač, prísavka na kachličkách, slamka.

Slamka nápoj „nenasáva“. Ústami odčerpáš vzduch zo slamky a vznikne v nej podtlak. Atmosférický tlak, ktorý tlačí na hladinu v pohári, potom vytlačí nápoj hore do slamky.

Aký hydrostatický tlak pôsobí na potápača v hĺbke 5 m vo vode? Počítaj s $\rho = 1000\,\mathrm{kg/m^3}$ a $g \approx 10\,\mathrm{N/kg}$ .

Ukáž riešenie

$p_h = 5\,\mathrm{m} \cdot 1000\,\mathrm{kg/m^3} \cdot 10\,\mathrm{N/kg} = 50\,000\,\mathrm{Pa} =$ 50 kPa.

Teraz ty: pretlak, alebo podtlak?

Zapamätaj si

Hydrostatický tlak $p_h = h \cdot \rho \cdot g$ rastie s hĺbkou a pôsobí kolmo na steny.
Atmosférický tlak pri hladine mora je asi 100 kPa, s výškou klesá; meria ho barometer.
Pretlak je väčší ako atmosférický tlak (pneumatika), podtlak menší (slamka, prísavka).

Tlak v kvapaline a vo vzduchu

Tlak v kvapaline

Atmosférický tlak

Pretlak a podtlak

Zapamätaj si

🧠 Kvíz — over si, či to sedí