Η δύναμη λόγω υδροστατικής πίεσης – Υλικό Φυσικής

Αρχισυντάκτης

08/06/2019 10:00 ΠΜ

Καλημέρα συνάδελφοι. Συμφωνώ με τους προλαλήσαντες, η πίεση είναι μία σε κάθε σημείο του υγρού και στην ισορροπία η αρχή του Pascal δηλώνει κατ' ουσίαν ότι Δp = ρgΔh.

Διονύση γράφεις "Αν υπάρχει "υδροστατική πίεση" τότε αυτή ασκεί και μια αντίστοιχη δύναμη…".

Το ερώτημα τίθεται και ως εξής:

Σε υγρό που ισορροπεί σε ανοικτό δοχείο, η πίεση σε βάθους h ισούται με p = pat + ρgh. Ποια είναι η δύναμη που ασκεί η "υδροστατική πίεση" και ποια η δύναμη που ασκεί η πίεση p;

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 10:01 ΠΜ

Καλημέρα Γιώργο, καλημέρα Στάθη!

Αρχισυντάκτης

Δημήτρης Γκενές

08/06/2019 10:22 ΠΜ

Γειά σου Γιώργο

Γιώργο έχεις απόλυτα δίκιο ( και στο κλειστό δοχείο σου δεν χρειάζεται καν μεμβράνη ).

Το θέμα είναι πως δεν είναι πάντα δυνατόν να χωρίζουμε σε δυο πιέσεις π.χ. στην εσωτερική επιφάνεια του μικρού εμβόλου που είναι το z=0 για το οποίο έχουμε P=Pεξ ; Όπως έγραψα και στο πρώτο σχόλιο μου θα υπάρχει διχογνωμία sad

Καλημέρα σε όλους τους "εκτιθέμενους" που μάλλον το ίδιο προσπαθούμε να αναδείξουμε για την διατύπωση του ερωτήματος…

Βαγγέλη να σας ζήσει ο νεώτερος

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 11:00 ΠΜ

Γεια σας συνάδελφοι,

Νομίζω ότι αρκετές απαντήσεις δόθηκαν και με βρίσκουν σύμφωνο!

Θα μπορούσα να συμφωνήσω και να κλείσει το θέμα, αλλά δυστυχώς μόνο εδώ (στο δίκτυο) μου φαίνεται ότι υπάρχει συμφωνία…

Οπότε θα μου επιτρέψετε να το "ψάξουμε" λίγο ακόμη.

Προσωπικά, το έχω γράψει επανειλημμένα, ότι ο όρος "υδροστατική πίεση" είναι προβληματικός και πρέπει να αποφεύγεται.

Αλλά, μέσα στις εξετάσεις, ποιος νοιάζεται στο τι πιστεύει ο κάθε Μάργαρης; Το θέμα είναι ότι το σχολικό βιβλίο τον έχει τον όρο.

Και τι λέει:

οφείλεται στο βάρος του υγρού!

Υπάρχει νερό πάνω από το μεγάλο έμβολο, για να έχουμε υδροστατική πίεση στην κάτω πλευρά του;

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 11:03 ΠΜ

Αλλά ας το προχωρήσω λίγο ακόμη:

Έστω το σχήμα:

Στο αριστερό σχήμα ασκούμε στο έμβολο την δύναμη F1. Πόση είναι η πίεση στην κάτω πλευρά του εμβόλου (σημείο Α); Θα ονόμαζε κάποιος αυτήν την πίεση «υδροστατική»; Οφείλεται σε κάποιο βάρος υπερκείμενου υγρού;

Στο δεξιό δοχείο, ασκούμε ξανά στο έμβολο (ίδιου εμβαδού με το αριστερό), την ίδια δύναμη F1. Πόση είναι η πίεση στην κάτω πλευρά του εμβόλου (σημείο Β); Θα ονόμαζε κάποιος αυτήν την πίεση «υδροστατική»; Η πίεση στο σημείο Β, οφείλεται στην στήλη του υγρού στο δεξιό σκέλος του δοχείου;

Τι διαφορές υπάρχουν στην κατάσταση μεταξύ των σημείων Α και Β;

Αρχισυντάκτης

Στάθης Λεβέτας

08/06/2019 11:29 ΠΜ

Διονύση, να προσθέσω/απαντήσω στα σχήματά σου και τα εξής:

Η πίεση στο σημείο Β, σε κάθε σχέση είναι μία (διαφορετικής τιμής σε κάθε σχήμα). Η δύναμη που ασκεί το υγρό στο έμβολο οφείλεται και γεννάται από την πίεση του υγρού στο σημείο Β και ορίζεται πάντα με φορά τέτοια ώστε να συμπιέζει το σώμα που εξετάζουμε. Για παράδειγμα η δύναμη που ασκεί το άνω στρώμα του νερού, στο ακριβώς από κάτω του, ισούται με pB A (A το εμβαδόν διατομής του μικρού εμβόλου), όπως και η δύναμη που ασκεί το άνω στρώμα νερού στο έμβολο ισούται με -pB A. Με τον ίδιο τρόπο μία στοιχειώδης ποσότητα νερού στην επιφάνεια επαφής με το έμβολο, ασκεί μία δύναμη pB dΑ σε ένα άλλο στοιχείο δεξιά ή αριστερά του πρώτου.

Για να υπολογίσουμε τώρα την πίεση σε ένα σημείο, διαλέγουμε κάθε φορά να βρούμε τις δυνάμεις που ασκούνται κάθετα την επιφάνεια που θέλουμε προς την κατεύθυνση που διευκολύνει τους υπολογισμούς. Για παράδειγμα στο σημείο Β του δεξιού σου σχήματος, διαλέγουμε την άνω επιφάνεια του νερού και υπολογίζουμε τις δυνάμεις από το έμβολο και προς τα κάτω. Τώρα η πίεση υπολογίζεται μέσω της pat, του βάρους του εμβόλου και της δύναμης F1. Φυσικά μπορούμε να υπολογίσουμε την πίεση, διαλέγοντας την ίδια επιφάνεια, αλλά με φορά προς τα πάνω. Τώρα η πίεση θα προκύψει η ίδια, αλλά θα εκφράζεται μέσω της pat, του βάρους του εμβόλου δεξιά, και του βάρους του υπερκείμενου υγρού στο δεξί δοχείο.

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 12:07 ΜΜ

Ευχαριστώ Στάθη για την απάντηση.

Συμφωνώ ότι την πίεση στην κάτω πλευρά του εμβόλου, στο σημείο Β, μπορεί κάποιος να την υπολογίσει, με τον ίδιο τρόπο που θα υπολογίσει την πίεση στο σημείο Α (δυνάμεις στο έμβολο), αλλά μπορεί να την υπολογίσει, χρησιμοποιώντας το δεδομένο ότι το υγρό είναι ενιαίο, οπότε το Β βρίσκεται σε κάποιο βάθος, ως προς το δεξιό σκέλος του δοχείου.

Το σημαντικό όμως για μένα είναι το να γίνει κατανοητό, ότι η κατάσταση μεταξύ των σημείων Α και Β είναι απολύτως όμοια!!!

Ας μην πετάμε εύκολα όρους όπως "υδροστατική πίεση", ούτε για την κάτω πλευρά του μικρού εμβόλου, στο αρχικό μας σχήμα…

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 12:11 ΜΜ

Αλλά επειδή, δικαίως κάποιος φίλος, θα μπορούσε να αναρωτηθεί, γιατί ο Διονύσης τέτοιες μέρες ασχολείται με το θέμα αυτό, που είναι σαφές το τι συμβαίνει, ας δει την εικόνα:

Στο "κουτάκι" θα δει την διατύπωση για δύναμη λόγω υδροστατικής δύναμης.

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 12:13 ΜΜ

Η άσκηση βρίσκεται στο ψηφιακό, είναι το πρώτο επαναληπτικό θέμα στα ρευστά:

http://www.study4exams.gr/physics_k/course/view.php?id=47#3

Ελπίζω οι θεματοδότες μεθαύριο, να μην έχουν την έμπνευση, να δώσουν κάτι ανάλογο…

Διαχειριστής

Αποστόλης Παπάζογλου

08/06/2019 12:27 ΜΜ

Ας το ελπίσουμε Διονύση, αν και το περσινό Α4 στην ίδια γραμμή κινήθηκε…

Βαγγέλη να ζήσει ο νεοφώτιστος!

Συγγραφέας

Διονύσης Μάργαρης

08/06/2019 1:30 ΜΜ

Γεια σου Αποστόλη. Ας το ελπίσουμε…

Αλλά μιας και πιάσαμε το θέμα, πριν λίγο με πήρε τηλέφωνο ένας φίλος και μου είπε ότι:

Στα διαγωνίσματα που έδωσαν φροντιστήρια, τα οποία συνεργάζονται με το "είμαστε μέσα", στην τρίτη φάση, υπήρχε ερώτημα στο φαινόμενο Doppler όπου έδινε κινούμενη πηγή η οποία εκπέμπει ήχο συχνότητας f και μήκος κύματος λ…

Άλλο ένα σημείο, που ελπίζω να λάβουν υπόψη οι θεματοδότες.

Ο ήχος που παράγει μια πηγή έχει μόνο συχνότητα. Τελεία…

Αν η πηγή ήταν ακίνητη, τότε αυτός ο ήχος θα είχε μήκος κύματος λ.