Dlaczego prawo Pascala dotyczy ciał stałych? Prawo Pascala (Podstawowe równanie hydrostatyki)

Słynny francuski filozof, matematyk i fizyk XVII wieku Blaise Pascal wniósł ważny wkład w rozwój współczesnej nauki. Jednym z jego głównych osiągnięć było sformułowanie tzw. prawa Pascala, które wiąże się z właściwością płynnych substancji i wytworzonym przez nie ciśnieniem. Przyjrzyjmy się bliżej temu prawu.

Krótka biografia naukowca

Blaise Pascal urodził się 19 czerwca 1623 roku w Clermont-Ferrand we Francji. Jego ojciec był wiceprezesem poboru podatków i matematykiem, a matka należała do klasy burżuazyjnej. Od najmłodszych lat Pascal zaczął interesować się matematyką, fizyką, literaturą, językami i naukami religijnymi. Wynalazł mechaniczny kalkulator, który mógł wykonywać dodawanie i odejmowanie. Spędziłem dużo czasu na nauce właściwości fizyczne ciała płynne, a także rozwój koncepcji ciśnienia i próżni. Jednym z ważnych odkryć naukowca była zasada, która nosi jego imię – prawo Pascala. Blaise Pascal zmarł w 1662 roku w Paryżu z powodu paraliżu nóg, choroby, która towarzyszyła mu od 1646 roku.

Pojęcie ciśnienia

Zanim zastanowimy się nad prawem Pascala, zajmijmy się takimi wielkość fizyczna jak ciśnienie. Jest to skalarna wielkość fizyczna oznaczająca siłę działającą na daną powierzchnię. Gdy siła F zaczyna działać na prostopadłą do niej powierzchnię A, wówczas ciśnienie P oblicza się według wzoru: P = F / A. Ciśnienie jest mierzone w Międzynarodowym Układzie Jednostek SI w paskalach (1 Pa = 1 N/m 2), czyli ku czci Blaise'a Pascala, który poświęcił wiele swoich prac zagadnieniu ciśnienia.

Jeżeli siła F działa na daną powierzchnię A nie prostopadle, ale pod pewnym kątem α do niej, to wyrażenie na ciśnienie przyjmie postać: P = F*sin(α)/A, w tym przypadku F*sin(α ) jest prostopadłą siłą składową F do powierzchni A.

Prawo Pascala

W fizyce prawo to można sformułować w następujący sposób:

Ciśnienie wywierane na praktycznie nieściśliwą płynną substancję, która jest w równowadze w naczyniu o nieodkształcalnych ścianach, jest przenoszone we wszystkich kierunkach z taką samą intensywnością.

Możesz zweryfikować poprawność tego prawa w następujący sposób: musisz wziąć pustą kulę, zrobić w niej dziury różne miejsca, zaopatrz tę kulę w tłok i napełnij ją wodą. Teraz, wywierając ciśnienie na wodę za pomocą tłoka, możesz zobaczyć, jak wylewa się ona ze wszystkich otworów z tą samą prędkością, co oznacza, że ​​ciśnienie wody w obszarze każdego otworu jest to samo.

Ciecze i gazy

Prawo Pascala jest sformułowane dla substancji płynnych. Pojęcie to obejmuje ciecze i gazy. Jednak w przeciwieństwie do gazów cząsteczki tworzące ciecz znajdują się blisko siebie, co powoduje, że ciecze mają taką właściwość, jak nieściśliwość.

Ze względu na właściwość nieściśliwości cieczy, gdy w określonej jej objętości powstaje skończone ciśnienie, jest ono przenoszone we wszystkich kierunkach bez utraty intensywności. Na tym właśnie polega zasada Pascala, która jest sformułowana nie tylko dla płynów, ale także dla substancji nieściśliwych.

Rozpatrując w tym świetle kwestię „ciśnienia gazu i prawa Pascala” należy stwierdzić, że gazy, w przeciwieństwie do cieczy, są łatwo sprężone bez utrzymywania objętości. Prowadzi to do tego, że gdy do określonej objętości gazu zostanie przyłożone ciśnienie zewnętrzne, to również jest ono przenoszone we wszystkich kierunkach i kierunkach, ale jednocześnie traci intensywność, a jego ubytek będzie tym silniejszy, im mniejsza gęstość gazu.

Zatem zasada Pascala obowiązuje tylko dla mediów płynnych.

Zasada Pascala i maszyna hydrauliczna

Zasada Pascala jest stosowana w różnych urządzeniach hydraulicznych. Aby użyć prawa Pascala w tych urządzeniach, obowiązuje następujący wzór: P \u003d P 0 + ρ * g * h, tutaj P to ciśnienie działające w cieczy na głębokości h, ρ to gęstość cieczy , P 0 to ciśnienie przyłożone do powierzchni cieczy, g (9,81 m / s 2) - przyspieszenie swobodnego spadania w pobliżu powierzchni naszej planety.

Zasada działania maszyny hydraulicznej jest następująca: dwa cylindry o różnych średnicach są ze sobą połączone. To złożone naczynie wypełnione jest pewną cieczą, taką jak olej lub woda. Każdy cylinder jest wyposażony w tłok, dzięki czemu między cylindrem a powierzchnią cieczy w zbiorniku nie pozostaje powietrze.

Załóżmy, że na tłok w cylindrze o mniejszym przekroju działa pewna siła F 1, która wytwarza ciśnienie P 1 = F 1 /A 1. Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie P 1 zostanie natychmiast przeniesione do wszystkich punktów przestrzeni wewnątrz cieczy zgodnie z powyższym wzorem. W rezultacie ciśnienie P 1 z siłą F 2 = P 1 * A 2 = F 1 * A 2 / A 1 będzie również działać na tłok o dużym przekroju. Siła F 2 będzie skierowana przeciwnie do siły F 1, to znaczy będzie miała tendencję do wypychania tłoka do góry, podczas gdy będzie większa od siły F 1 dokładnie tyle razy, ile pole przekroju cylindry maszyny różnią się.

Tak więc prawo Pascala pozwala na podnoszenie dużych ładunków za pomocą niewielkich sił wyważania, co jest rodzajem podobieństwa do dźwigni Archimedesa.

Inne zastosowania zasady Pascala

Rozważane prawo znajduje zastosowanie nie tylko w maszynach hydraulicznych, ale znajduje szersze zastosowanie. Poniżej przykładowe systemy i urządzenia, których działanie byłoby niemożliwe, gdyby nie obowiązywało prawo Pascala:

• W układach hamulcowych samochodów oraz w dobrze znanym systemie ABS zapobiegającym blokowaniu kół samochodu podczas jego hamowania, co pomaga uniknąć poślizgu i poślizgu pojazdu. Dodatkowo system ABS pozwala kierowcy zachować kontrolę podczas jazdy pojazd gdy ten ostatni wykonuje hamowanie awaryjne.
• W każdym typie lodówek i układów chłodzenia, gdzie substancją roboczą jest substancja płynna (freon).

Blaise Pascal był francuskim matematykiem, fizykiem i filozofem żyjącym w połowie XVII wieku. Studiował zachowanie cieczy i gazów, badał ciśnienie.

Zauważył, że kształt naczynia nie ma wpływu na ciśnienie znajdującej się w nim cieczy. Sformułował również zasadę: ciecze i gazy przenoszą równomiernie we wszystkich kierunkach wywierane na nie ciśnienie.
Ta zasada nazywa się prawem Pascala dla cieczy i gazów.

Należy rozumieć, że prawo to nie uwzględniało siły grawitacji działającej na ciecz. W rzeczywistości, Ciśnienie płynu wzrasta wraz z głębokością z powodu przyciągania do Ziemi i jest to ciśnienie hydrostatyczne.

Do obliczenia jego wartości stosuje się wzór:
to ciśnienie w kolumnie cieczy.

• ρ jest gęstością cieczy;
• g - przyspieszenie swobodnego spadania;
• h - głębokość (wysokość słupa cieczy).

Całkowite ciśnienie płynu na dowolnej głębokości jest sumą ciśnienia hydrostatycznego i ciśnienia związanego ze sprężaniem zewnętrznym:

gdzie p0 to ciśnienie zewnętrzne np. tłoka w naczyniu wypełnionym wodą.

Zastosowanie prawa Pascala w hydraulice

Systemy hydrauliczne wykorzystują nieściśliwe płyny, takie jak olej lub woda, do przenoszenia ciśnienia z jednego punktu do drugiego w płynie w sposób zdecydowany. Urządzenia hydrauliczne służą do kruszenia ciała stałe, w prasie. W samolotach hydraulika jest instalowana w układach hamulcowych i podwoziu.
Ponieważ prawo Pascala obowiązuje również dla gazów, istnieją systemy pneumatyczne w technologii wykorzystujące ciśnienie powietrza.

Siła Archimedesa. Stan pływania ciał

Znajomość siły Archimedesa (innymi słowy wyporu) jest ważna, gdy próbujemy zrozumieć, dlaczego niektóre ciała unoszą się, a inne toną.
Rozważ przykład. Mężczyzna jest w basenie. Kiedy jest całkowicie zanurzony pod wodą, może z łatwością wykonywać salta, robić salta lub skakać bardzo wysoko. Na lądzie takie sztuczki są znacznie trudniejsze do wykonania.
Taka sytuacja w basenie jest możliwa dzięki temu, że na człowieka w wodzie działa siła Archimedesa. W cieczy ciśnienie wzrasta wraz z głębokością (dotyczy to również gazu). Kiedy ciało jest całkowicie pod wodą, ciśnienie płynu z dołu ciała przeważa nad ciśnieniem z góry i ciało zaczyna się unosić.

Prawo Archimedesa

Na ciało w cieczy (gaz) działa siła wyporu równa ciężarowi ilości cieczy (gazu), która jest wypierana przez zanurzoną część ciała.

• Ft - grawitacja;
• Fa - siła Archimedesa;
• ρzh - gęstość cieczy lub gazu;
• Ww. oraz. - objętość wypartej cieczy (gazu), równa objętości zanurzonej części ciała;
• Pv. oraz. to waga wypartego płynu.

Warunki żeglarskie

1. FT>FA - ciało tonie;
2. FT< FA - тело поднимается к поверхности до тех пор, пока не окажется в положении равновесия и не начнёт плыть;
3. FT \u003d FA - ciało znajduje się w równowadze w środowisku wodnym lub gazowym (pływa).

Prawo ciśnienia Pascala zostało odkryte w XVII wieku przez francuskiego naukowca Blaise'a Pascala, od którego pochodzi jego nazwa. Brzmienie tego prawa, jego znaczenie i zastosowanie w Życie codzienne szczegółowo omówione w tym artykule.

Istota prawa Pascala

Prawo Pascala - ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz jest przekazywane do każdego punktu cieczy lub gazu bez zmian. Oznacza to, że przenoszenie ciśnienia we wszystkich kierunkach jest takie samo.

To prawo dotyczy tylko cieczy i gazów. Faktem jest, że cząsteczki substancji ciekłych i gazowych pod ciśnieniem zachowują się zupełnie inaczej niż cząsteczki ciał stałych. Ich ruch jest inny. Jeśli molekuły cieczy i gazu poruszają się stosunkowo swobodnie, to molekuły ciał stałych nie mają takiej swobody. Tylko nieznacznie oscylują, nieznacznie odbiegając od swojej pierwotnej pozycji. A ze względu na stosunkowo swobodny ruch cząsteczek gazu i cieczy wywierają nacisk we wszystkich kierunkach.

Wzór i podstawowa wartość prawa Pascala

Główną wielkością w prawie Pascala jest ciśnienie. Jest mierzony w Paskale (Pa). Ciśnienie (P)- nastawienie siła (F), który działa na powierzchnię prostopadłą do jego Kwadrat (S). W konsekwencji: P=F/S.

Cechy ciśnienia gazu i cieczy

Będąc w zamkniętym naczyniu, najmniejsze cząsteczki cieczy i gazów - molekuły - uderzają w ściany naczynia. Ponieważ te cząstki są ruchome, z miejsca o większej ilości wysokie ciśnienie są w stanie przenieść się w miejsce o niskim ciśnieniu, tj. w krótkim czasie ujednolica się na całej powierzchni zajmowanego naczynia.

Aby lepiej zrozumieć prawo, możesz przeprowadzić eksperyment. Weźmy balon i napełnij go wodą. Następnie cienką igłą robimy kilka otworów. Wynik nie każe ci czekać. Woda zacznie wypływać z otworów, a jeśli kula zostanie ściśnięta (tj. zostanie przyłożone ciśnienie), wtedy ciśnienie każdego strumienia wzrośnie o ile razy, niezależnie od tego, w którym dokładnie momencie ciśnienie zostało przyłożone.

Ten sam eksperyment można przeprowadzić z piłką Pascala. Jest to okrągła kula z otworami, dostępna z przymocowanym do niej tłokiem.

Ryż. 1. Blaise Pascal

Wyznaczenie ciśnienia cieczy na dnie naczynia następuje według wzoru:

p=P/S=gpSh/s

p=gρ h

• g- przyśpieszenie grawitacyjne,
• ρ - gęstość cieczy (kg/m3)
• h- głębokość (wysokość słupa cieczy)
• p to ciśnienie w paskalach.

Pod wodą ciśnienie zależy tylko od głębokości i gęstości cieczy. Oznacza to, że w morzu lub oceanie gęstość będzie większa przy większym zanurzeniu.

Ryż. 2. Ciśnienie na różnych głębokościach

Stosowanie prawa w praktyce

W praktyce stosuje się wiele praw fizyki, w tym prawo Pascala. Na przykład zwykła hydraulika nie mogłaby funkcjonować, gdyby nie działało w niej to prawo. W końcu cząsteczki wody w rurze poruszają się losowo i stosunkowo swobodnie, co oznacza, że ​​ciśnienie wywierane na ścianki rury wodociągowej jest wszędzie takie samo. Praca prasy hydraulicznej opiera się również na prawach ruchu i równowagi płynów. Prasa składa się z dwóch połączonych ze sobą cylindrów z tłokami. Przestrzeń pod tłokami wypełniona jest olejem. Jeżeli siła F 2 działa na mniejszy tłok o powierzchni S 2 , to siła F 1 działa na większy tłok o powierzchni S 1 .

Ryż. 3. Prasa hydrauliczna

Możesz także eksperymentować z surowym i ugotowane jajko. Jeśli ostry przedmiot, na przykład długi gwóźdź, przebije najpierw jeden, a potem drugi, wynik będzie inny. Jajko ugotowane na twardo przejdzie przez gwóźdź, a surowe rozbije się na strzępy, ponieważ prawo Pascala będzie miało zastosowanie do surowego jajka, ale nie do twardego.

Prawo Pascala mówi, że ciśnienie we wszystkich punktach płynu w spoczynku jest takie samo, to znaczy: F 1 /S 1 \u003d F 2 /S 2, skąd F 2 /F 1 \u003d S 2 /S 1.

Siła F 2 jest tyle razy większa niż siła F 1, ile razy powierzchnia większego tłoka jest większa niż powierzchnia mniejszego.

Czego się nauczyliśmy?

Główną wartością prawa Pascala, którą badamy w klasie 7, jest ciśnienie mierzone w paskalach. W przeciwieństwie do ciał stałych, substancje gazowe i płynne wywierają jednakowy nacisk na ścianki naczynia, w którym się znajdują. Powodem tego są cząsteczki, które poruszają się swobodnie i losowo w różnych kierunkach.

Quiz tematyczny

Ocena raportu

Średnia ocena: 4.6. Łączna liczba otrzymanych ocen: 550.

Charakter ciśnienia cieczy, gazu i ciała stałego jest inny. Chociaż ciśnienia cieczy i gazu mają inny charakter, ich ciśnienia mają jeden wspólny efekt, który odróżnia je od ciał stałych. Ten efekt, a raczej zjawisko fizyczne, opisuje prawo Pascala.

Prawo Pascala stanowi, że: ciśnienie wytwarzane przez siły zewnętrzne do pewnego miejsca w cieczy lub gazie jest przenoszone przez ciecz lub gaz bez zmiany w dowolnym punkcie. Prawo to odkrył Blaise Pascal w XVII wieku.

Prawo Pascala oznacza, że ​​jeśli na przykład naciśniesz gaz siłą 10 N, a powierzchnia tego ciśnienia wyniesie 10 cm2 (tj. (0,1 * 0,1) m2 \u003d 0,01 m 2), wówczas ciśnienie w miejscu przyłożenia siły wzrośnie o p \u003d F / S \u003d 10 N / 0,01 m 2 \u003d 1000 Pa, a ciśnienie we wszystkich miejscach gazu wzrośnie o tę wartość . Oznacza to, że ciśnienie zostanie przeniesione bez zmian do dowolnego punktu gazu.

To samo dotyczy płynów. Ale dla ciał stałych - nie. Wynika to z faktu, że cząsteczki cieczy i gazu są ruchome, a w ciałach stałych, chociaż mogą oscylować, pozostają na swoim miejscu. W gazach i cieczach cząsteczki przemieszczają się z obszaru o wyższym ciśnieniu do obszaru o niższym ciśnieniu, dzięki czemu ciśnienie w całej objętości szybko się wyrównuje.

Prawo Pascala potwierdza doświadczenie. Jeśli w gumowej kulce wypełnionej wodą przebije się bardzo małe dziurki, woda będzie przez nie przeciekać. Jeśli teraz naciśniesz w dowolne miejsce kuli, to ze wszystkich otworów, bez względu na to, jak daleko od miejsca przyłożenia siły, woda popłynie strumieniami o w przybliżeniu tej samej sile. Sugeruje to, że ciśnienie rozprzestrzeniło się w całej objętości.

Prawo Pascala znajduje praktyczne zastosowanie. Jeśli pewna siła zostanie przyłożona do małej powierzchni cieczy, wówczas nastąpi wzrost ciśnienia w całej objętości cieczy. To ciśnienie może działać, aby przenieść większą powierzchnię.

Na przykład, jeśli na obszar S 1 działa siła F 1, to w całej objętości zostanie wytworzone dodatkowe ciśnienie p:

Nacisk ten wywiera siłę F 2 na obszar S 2:

To pokazuje, że im większy obszar, tym większa siła. Oznacza to, że jeśli wytworzyliśmy małą siłę na małym obszarze, to zamienia się ona w dużą siłę na większym obszarze. Jeżeli we wzorze zastąpimy ciśnienie (p) siłą początkową i powierzchnią, otrzymamy następujący wzór:

F 2 \u003d (F 1 / S 1) * S 2 \u003d (F 1 * S 2) / S 1

Przesuń F 1 na lewą stronę:

F 2 / F 1 \u003d S 2 / S 1

Wynika z tego, że F2 jest tyle razy większe niż F1, ile S2 jest większe niż S1.

W oparciu o ten wzrost siły powstają prasy hydrauliczne. W nich niewielka siła jest przykładana do wąskiego tłoka. W rezultacie w szerokim tłoku, zdolnym do podnoszenia dużego ładunku lub naciskania na sprasowane korpusy, powstaje duża siła.

(1623 - 1662)

Prawo Pascala mówi: „Nacisk wywierany na ciecz lub gaz jest przenoszony do dowolnego punktu cieczy lub gazu jednakowo we wszystkich kierunkach”.
To stwierdzenie tłumaczy się ruchliwością cząstek cieczy i gazów we wszystkich kierunkach.

PASCAL DOŚWIADCZENIE

Blaise Pascal wykazał w 1648 roku, że ciśnienie cieczy zależy od wysokości jej kolumny.
Włożył rurkę o średnicy 1 cm2 i długości 5 m do zamkniętej beczki wypełnionej wodą i idąc na balkon drugiego piętra domu wlał do tej rurki kubek z wodą. Gdy woda w nim podniosła się na wysokość ~4 metry, ciśnienie wody wzrosło tak bardzo, że w mocnej dębowej beczce, przez którą przepływała woda, utworzyły się pęknięcia.

Rura Pascala

TERAZ BĄDŹ OSTROŻNY!

Jeśli napełnisz naczynia tej samej wielkości: jedno płynem, drugie materiałem sypkim (np. groszek), w trzecim umieścisz ciało stałe blisko ścian, w trzecim nałożysz identyczne kółka na powierzchni substancji w każdym naczyniu, np. wykonane z drewna / powinny przylegać do ścian / , a na górze zamontować obciążniki o tej samej wadze,

jak zmieni się ciśnienie substancji na dnie i ścianach w każdym naczyniu? Myśleć! Kiedy działa prawo Pascala? Jak będzie przenoszone ciśnienie zewnętrzne obciążeń?

W JAKICH URZĄDZENIACH TECHNICZNYCH STOSUJE SIĘ PRAWO PASCALA?

Prawo Pascala jest podstawą projektowania wielu mechanizmów. Spójrz na zdjęcia, pamiętaj!

1. prasy hydrauliczne

Mnożnik hydrauliczny przeznaczony jest do zwiększania ciśnienia (p2 > p1, ponieważ przy tej samej sile nacisku S1 > S2).

Multiplikatory stosowane są w prasach hydraulicznych.

2. podnośniki hydrauliczne

Jest to uproszczony schemat podnośnika hydraulicznego zainstalowanego na wywrotkach.

Celem ruchomego cylindra jest zwiększenie wysokości tłoka. Aby opuścić ładunek, otwórz dźwig.

Zespół tankowania do zasilania ciągników paliwem działa w następujący sposób: sprężarka pompuje powietrze do hermetycznie zamkniętego zbiornika paliwa, który dostaje się do zbiornika ciągnika przez wąż.

4. opryskiwacze

W opryskiwaczach stosowanych do zwalczania szkodników rolniczych ciśnienie powietrza wtłaczanego do naczynia na roztwór trucizny wynosi 500 000 N/m2. Ciecz jest rozpylana, gdy kran jest otwarty

5. systemy zaopatrzenia w wodę

Pneumatyczny system zaopatrzenia w wodę. Pompa dostarcza wodę do zbiornika, ściskając poduszkę powietrzną i wyłącza się, gdy ciśnienie powietrza osiągnie 400 000 N/m2. Woda płynie rurami do pomieszczeń. Kiedy ciśnienie powietrza spada, pompa uruchamia się ponownie.

6. armatki wodne

Strumień wody wyrzucany przez strumień wody o ciśnieniu 1 000 000 000 N/m2 przebija dziury w metalowych wlewkach i kruszy skały w kopalniach. Hydrogun są również wyposażone w nowoczesny sprzęt gaśniczy.

7. podczas układania rurociągów

Ciśnienie powietrza „nadmuchuje” rury, które wykonane są w postaci płaskich metalowych taśm stalowych przyspawanych wzdłuż krawędzi. To znacznie upraszcza układanie rurociągów do różnych celów.

8. w architekturze

Ogromna kopuła z folii syntetycznej jest podtrzymywana przez ciśnienie tylko o 13,6 N/m2 wyższe od ciśnienia atmosferycznego.

9. rurociągi pneumatyczne

W rurociągach pneumokontenerowych pracuje ciśnienie 10 000 - 30 000 N/m2. Prędkość pociągów w nich dochodzi do 45 km/h. Ten rodzaj transportu służy do przewozu materiałów sypkich i innych.

Kontener do przewozu odpadów domowych.

MOŻESZ TO ZROBIĆ

1. Dokończ frazę: "Kiedy łódź podwodna nurkuje, ciśnienie powietrza w niej .....". Czemu?

2. Pokarm dla astronautów jest przygotowywany w postaci półpłynnej i umieszczany w tubach o elastycznych ściankach. Przy lekkim nacisku na rurkę astronauta wydobywa z niej zawartość. Jakie prawo przejawia się w tym przypadku?

3. Co zrobić, aby woda wypływała z naczynia przez rurkę?

4. W przemyśle naftowym sprężone powietrze służy do podnoszenia oleju na powierzchnię ziemi, który jest pompowany przez sprężarki do przestrzeni nad powierzchnią warstwy olejonośnej. Jakie prawo przejawia się w tym przypadku? Jak?

5. Dlaczego pusta papierowa torba, napełniona powietrzem, pęka z pęknięciem, jeśli uderzysz ją w rękę lub o coś twardego?

6. Dlaczego ryby głębinowe wyciągnięte na powierzchnię mają pęcherz pławny wystający z pyska?

PÓŁKA NA KSIĄŻKI

CZY WIESZ O TYM?

Co to jest choroba dekompresyjna?

Przejawia się to, gdy bardzo szybko wynurzasz się z głębin wody. Ciśnienie wody gwałtownie spada, a powietrze rozpuszczone we krwi rozszerza się. Powstałe bąbelki zatykają naczynia krwionośne, zakłócając ruch krwi, a osoba może umrzeć. Dlatego płetwonurkowie i nurkowie wynurzają się powoli, aby krew miała czas na przeniesienie powstałych pęcherzyków powietrza do płuc.

Jak pijemy?

Wkładamy do ust szklankę lub łyżkę z płynem i „wciągamy” w siebie ich zawartość. Jak? Dlaczego w rzeczywistości płyn wpada do naszych ust? Powód jest taki: kiedy pijemy, rozszerzamy klatkę piersiową i tym samym rozrzedzamy powietrze w ustach; pod naporem powietrza z zewnątrz płyn wdziera się w przestrzeń, w której ciśnienie jest mniejsze, a tym samym wnika do naszych ust. Tutaj dzieje się to samo, co stałoby się z cieczą w naczyniach połączonych, gdybyśmy zaczęli rozrzedzać powietrze nad jednym z tych naczyń: pod ciśnieniem atmosfery ciecz w tym naczyniu unosiłaby się. Wręcz przeciwnie, chwytając szyjkę butelki ustami, nie „wyciągniesz” z niej wody bez żadnego wysiłku, ponieważ ciśnienie powietrza w ustach i nad wodą jest takie samo. Tak więc pijemy nie tylko ustami, ale także płucami; ponieważ ekspansja płuc jest powodem, dla którego płyn wpada do naszych ust.

Bańka

„Zdmuchnij bańkę mydlaną”, napisał wielki angielski naukowiec Kelvin, „i spójrz na to: możesz ją studiować przez całe życie, nie przestając uczyć się z niej lekcji fizyki”.

Bańka mydlana wokół kwiatka

Roztwór mydła wlewa się na talerz lub na tackę tak, aby spód talerza był pokryty warstwą 2 - 3 mm; kwiat lub wazon umieszcza się na środku i przykrywa szklanym lejkiem. Następnie powoli podnosząc lejek, dmuchają w jego wąską rurkę - powstaje bańka mydlana; kiedy ten bąbelek osiągnie wystarczający rozmiar, przechyl lejek, uwalniając bąbelek spod niego. Wtedy kwiatek będzie leżał pod przezroczystą półokrągłą czapką z mydlanej folii, mieniąc się wszystkimi kolorami tęczy.

Kilka bąbelków w sobie

Z lejka użytego do opisanego eksperymentu wydmuchiwana jest duża bańka mydlana. Następnie całkowicie zanurz słomkę w roztworze mydła, aby tylko jej czubek, który trzeba było wziąć do ust, pozostał suchy i ostrożnie przepchnij go przez ścianę pierwszego bańki do środka; następnie powoli odciągając słomkę do tyłu, nie przynosząc jej do krawędzi, jednak wydmuchują drugą bańkę zamkniętą w pierwszej, w niej - trzecią, czwartą itd. Ciekawe jest obserwowanie bańki, gdy wchodzi do chłodni z ciepłego pomieszczenia: najwyraźniej zmniejsza objętość i odwrotnie, pęcznieje, przechodząc z zimnego pomieszczenia do ciepłego. Powodem jest oczywiście kurczenie się i rozszerzanie powietrza zawartego w bańce. Jeśli na przykład w mrozie w temperaturze - 15 ° C objętość bańki wynosi 1000 metrów sześciennych. cm i z mrozu dostał się do pomieszczenia, w którym temperatura wynosi + 15 ° C, wtedy powinien zwiększyć swoją objętość o około 1000 * 30 * 1/273 = około 110 metrów sześciennych. cm.

Zwykłe wyobrażenia o kruchości baniek mydlanych nie są do końca poprawne: przy odpowiedniej obsłudze możliwe jest utrzymanie bańki mydlanej przez dziesięciolecia. Angielski fizyk Dewar (znany ze swojej pracy nad skraplaniem powietrza) trzymał bańki mydlane w specjalnych butelkach, dobrze chronionych przed kurzem, wysychaniem i wstrząsaniem; w tych warunkach udało mu się utrzymać kilka bąbelków przez miesiąc lub dłużej. Lawrence w Ameryce przez lata udawało się trzymać bańki mydlane pod szklanym słojem.