HIDRO- ÉS AEROSZTATIKA

Az előadások a következő témára: "HIDRO- ÉS AEROSZTATIKA"— Előadás másolata:

1 HIDRO- ÉS AEROSZTATIKA
1) TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS 2) HALMAZÁLLAPOTOK 3) HIDROSZTATIKAI NYOMÁS, AEROSZTATIKAI NYOMÁS 4) PASCAL TÖRVÉNYE, HIDRAULIKUS SAJTÓ 5) FELHAJTÓERŐ 6) ÚSZÁS,EMELKEDÉS,LEBEGÉS,MERÜLÉS

2 TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS ARCHIMEDES (i.e )  SZIRAKÚZÁBAN SZÜLETETT, GÖRÖG TUDÓS  A FIZIKA, MINT ÖNÁLLÓ TUDOMÁNY MEGALAPÍTÓJA  HÉRON KIRÁLY MEGKÉRTE, HOGY VIZSGÁLJA MEG AZ ISTENEKNEK AJÁNDÉKUL KÉSZÍTETT KORONÁJÁT: NEM KEVERT-E AZ ÖTVÖS MESTER EZÜSTÖT AZ ARANYBA?  ARCHIMEDES TÖRVÉNYE  LEGENDA „HEURÉKA”  A II. PUN HÁBORÚ IDEJÉN HALT MEG, AMIKOR A RÓMAIAK BEVETTÉK SZIRAKÚZÁT  LEGENDA: MARCELLUS

3 TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS TORRICELLI ( )  ITÁLIAI FIZIKUS, MATEMATIKUS  RÓMÁBAN TANULT MATEMATIKÁT, FIZIKÁT ÉS CSILLAGÁSZATOT A KOPPERNIKUSZI TANOK KÖVETŐJE VOLT  GALILEI TISZTELŐJE, MAJD SEGÉDJE, HALÁLA UTÁN PEDIG Ő LETT A TOSZKÁNIAI NAGYHERCEG UDVARI MATEMATIKUSA  MECHANIKAÁVAL, HIDROSZTATI-KÁVAL, HODRODINAMIKÁVAL FOGLAL- KOZOTT  TORRICELLI KÍSÉRLETE  BAROMÉTER

4 TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS BLAISE PASCAL ( )  FRANCIA FIZIKUS, MATEMATIKUS  APJA NEVELTE, TANÍTOTTA  ELSŐ MECHANIKUSAN MŰKÖDŐ SZÁMOLÓGÉP  A MATEMATIKA MINDEN ÁGÁBAN JELENTŐSET ALKOTOTT  A FIZIKA TERÜLETÉN HIDROSZTATIKÁVAL, HODRODINAMIKÁVAL FOGLALKOZOTT  MEGMAGMAGYARÁZTA TORRICELLI KÍSÉRLETÉT ÉS MEGHATÁROZTA A LÉGKÖR TÖMEGÉT

5 HALMAZÁLLAPOTOK VÍZ HALMAZÁLLAPOTAI  0C ALATT JÉG
 0C ÉS 100C KÖZÖTT VÍZ  100C FELETT VÍZGŐZ MINDEN MÁS ANYAGNAK, Pl.: HIDROGÉN, HIGANY, VAS LÉTEZIK MINDHÁROM HALMAZÁLLAPOTA, DE SZOBA HŐMÉRSÉKLETEN (20C) A HIDROGÉN LÉGNEMŰ, A HIGANY FOLYÉKONY, A VAS PEDIG SZILÁRD HALMAZÁLLAPOTÚ ÓKOR: NÉGY ELEM: FÖLD, VÍZ, LEVEGŐ, TŰZ  FÖLD: SZILÁRD HALMAZÁLLAPOT, VÍZ: FOLYÉKONY HALMAZÁLLAPOT, LEVEGŐ: LÉGNEMŰ HALMAZÁLLAPOT , TŰZ: LÉTEZIK MÉG EGY HALMAZÁLLAPOT?

6 HALMAZÁLLAPOTOK SZILÁRD HALMAZÁLLAPOT:
 AZ ANYAGNAK VAN HATÁROZOTT ALAKJA ÉS TÉRFOGATA  A RÉSZECSKÉK RÁCSOKBA RENDEZŐDNEK: ATOMRÁCS, MOLEKULARÁCS, FÉMRÁCS, IONRÁCS  BÁR AZ ATOMOK A RÁCSPONTOKBAN HELYHEZKÖTÖTTEK, REZGŐMOZGÁST VÉGEZNEK. MINNÉL MAGASABB A HŐMÉRSÉKLET, ANNÁL NAGYOBB A REZGŐMOZGÁS KITÉRÉSE FOLYADÉKOK:  HATÁROZOTT TÉRFOGATTAL RENDELKEZNEK  FELVESZIK AZ EDÉNY ALAKJÁT, NINCS HATÁROZOTT ALAKJUK  A RÉSZECSKÉK KÖZÖTT VONZÓ KÖLCSÖNHATÁS VAN: KOHÉZIÓS ERŐ GÁZOK:  NINCS HATÁROZOTT TÉRFOGATUK, HISZEN KITÖLTIK A RENDELKEZÉSRE ÁLLÓ TERET  NINCS HATÁROZOTT ALAKJUK SEM  A RÉSZECSKÉK EGAYMÁSTÓL FÜGGETLENÜL ÁLLANDÓ MOZGÁSBAN VANNAK, KÖZBEN FOLYAMATOSAN (RUGALMASAN) ÜTKÖZNEK EGYMÁSSAL ÉS AZ EDÉNY FALÁVAL

7 HALMAZÁLLAPOTOK A NEGYEDIK HALMAZÁLLAPOT:
EZ A HALMAZÁLLAPOT URALJA A VILÁGEGYETEM 99%-T! HA A GÁZHALMAZÁLLAPOTÚ ANYAGOT TOVÁBB MELEGÍTJÜK, AKKOR A RÉSZECSKÉK NAGYOBB SEBESSÉGGEL MOZOGNAK, ÍGY NAGYOBBERŐVEL ÜTKÖZNEK EGYMÁSNAK ÉS AZ EDÉNY FALÁNAK → EGYMÁSSAL ÜTKÖZVE EGYMÁSRÓL ELEKTRONOKAT SZAKÍTANAK LE, IONOKKÁ VÁLNAK → IONIZÁCIÓ → AZ „EDÉNY” FALÁVAL ÜTKÖZVE ARRA EGYRE NAGYOBB NYOMÁST GYAKOROLNAK, EZÉRT NAGY ELLENNYOMÁSRA VAN SZÜKSÉG, HOGY AZ ANYAG „NE ESSEN SZÉT” AZ ÍGY LÉTREJÖTT PLAZMA HALMAZÁLLAPOTÚ ANYAGNAK TEHÁT → RENDKÍVÜL MAGAS A HŐMÉRSÉKLETE → RENDKÍVÜL MAGAS A NYOMÁSA A PLAZMA HALMAZÁLLAPOTÚ ANYAG ELŐFORDULÁSA → FÖLDÖN KÍVÜL: CSILLAGOK BELSEJE → FÖLDÖN: VILLÁMOK, ÉS EGYÉB ÍVKISÜLÉSEK KISÜLÉSI CSATORNÁI, A TŰZBEN RÉSZLEGES PLAZMA HALMAZÁLLAPOT VAN

8 HIDROSZTATIKAI NYOMÁS
A FOLYADÁK SÚLYÁBÓL SZÁRMAZÓ NYOMÁS ABBÓL ADÓDIK, HOGY A FELSŐBB FOLYADÉKRÉSZECSKÉK SÚ-LYUKBÓL ADÓDÓAN NYOMJÁK AZ ALSÓBB FOLYADÉKRÉSZEKET FÜGG:  A FOLYADÉKOSZLOP MAGASSÁGÁTÓL  A FOLYADÉK SŰRŰSÉGÉTŐL  GRAVITÁCIÓS GYORSULÁSTÓL NEM FÜGG AZ EDÉNY ALAKJÁTÓL NEM CSAK LEFELÉ, HANEM FELFELÉ IS, SŐT MINDEN IRÁNYBA KIFEJT HATÁSÁT

9 HIDROSZTATIKAI NYOMÁS
KÖZLEKEDŐEDÉNYEK MIVEL A HIDROSZTATIKAI NYOMÁS NEM FÜGG AZ EDÉNY ALAKJÁTÓL, A KÖZLEKEDŐEDÉNY MINDEN SZÁRÁBAN UGYANOLYAN MAGASAN ÁLLA FOLYADÉK VIDEO KÖZLEKEDŐEDÉNYEK A MINDENNAPOKBAN  TELEPÜLÉSEK VÍZELLÁTÁSA  A FÖLD ÓCEÁNJAI

10 LÉGNYOMÁS VIDEO-1 VIDEO-2 A LEVEGŐ SÚLYÁBÓL SZÁRMAZÓ NYOMÁS
ABBÓL ADÓDIK, HOGY A MAGASABB LÉGRÉTEGEK NYOMJÁK AZ ALATTUK LEVŐ LÉGRÉTEGEKET AZ ÉLŐLÉNYEK EHHEZ A NYOMÁSHOZ VANNAK SZOKVA MAGDEBURGI FÉLTEKÉK VIDEO-1 VIDEO-2

11 PASCAL TÖRVÉNYE A FOLYADÉKOK ÉS GÁZOK BELSELYÉBEN A NYOMÁS MINDEN IRÁNYBAN GYENGÍTETLENÜL TERJED VIDEO

12 HIDRAULIKUS SAJTÓ PASCAL TÖRVÉNYÉNEK ALKALMAZÁSA EGY EGYSZERŰ ESZKÖZBEN MIVEL A FOLYADÉK BELSEJÉBEN A NYOMÁS GYENGÍTETLENÜL TERJED: VIDEÓ: AUTÓEMELŐ EREDMÉNYEKÉPPEN EGY KIS KERESZTMETSZERE GYAKOROLT KIS ERŐVEL EGY NAGY KERESZTMETSZETEN NAGY ERŐT TUDUNK KIFEJTENI

13 FELHAJTÓERŐ MI TÖRTÉNIK AKKOR, AMIKOR EGY ÜRES, ZÁRT MŰANYAG PALACKOT MEGPRÓBÁLUNK A VÍZ ALÁ NYOMNI, ILLETVE A VÍZ ALATT TARTANI? MI TÖRTÉNIK AKKOR, AMIKOR A VÍZ ALATT ELENGEDJÜK A PALACKOT? A VÍZ ALÁ NYOMÁSHOZ, ILLETVE A VÍZ ALATT TARTÁSHOZ ERŐT KELL KIFEJTENÜNK. ELENGEDÉS UTÁN A PALACK FELUGRIK A VÍZ TETEJÉRE

14 FELHAJTÓERŐ A FELHAJTÓERŐ A HIDROSZTATIKAI NYOMÁSBÓL ADÓDÓ ERŐ
MIVEL A HIDROSZTATIKAI NYOMÁS MINDEN IRÁNYBAN HAT, ÉS A FOLYADÉKOSZLOP MAGASSÁGTÓL FÜGG, A FOLYADÉKBA MERÜLŐ TEST MINDEN OLDALLAPJÁRA AZ ALÁBBI MÓDON FELYT KI HATÁST: A TEST SZEMBEN FEKVŐ OLDALFALAIRA HATÓ HIDROSZTATIKAI NYOMÁSOK ADOTT MÉLYSÉGBEN UGYANAKKORÁK ÉS ELLENTÉTES IRÁNYÚAK, ÍGY KIEGYENLÍTIK EGYMÁST A TEST FELSŐ ÉS LEFELÉ ALSÓ LAPJÁRA HATÓ HIDROSZTATIKAI NYOMÁSOK IS ELLENTÉTES IRÁNYÚAK, DE AZ ALSÓ LAPA HATÓ, FELFELÉ MUTATÓ NYOMÁS NAGYOBB, MINT A FELSŐ LAPRA HATÓ, LEFELÉ MUTATÓ NYOMÁS ÍGY ÖSSZESSÉGÉBEN EGY FELFELÉ HATÓ NYOMÁS, ILLETVE EBBŐL ADÓDÓ ERŐ HAT A TESTRE AZ F=p·A KÉPLET ALAPJÁN

15 FELHAJTÓERŐ Ffel=pA=(pfel-ple)A=(ρfolyg(x+y)- ρfolygy)A=
A FELHAJTÓERŐ NAGYSÁGA: Ffel=pA=(pfel-ple)A=(ρfolyg(x+y)- ρfolygy)A= = ρgxA= ρfolygVtest AHOL ρ: A FOLYADÉK SŰRŰSÉGE A: A TEST ALAPTERÜLETE V: A TEST TÉRFOGATA g: A GRAVITÁCIÓS GYORSULÁS A FELHAJTÓERŐ TÁMASÁSPONTJA, IRÁNYA: A FOLYADÉKBA MERÜLŐ RÉSZ TÖMEGKÖZÉPPONTJA, MINDIG FÜGGŐLEGESEN FELFELÉ MUTAT A FELHAJTÓERŐ HÁROM DOLOGTÓL FÜGG: - A FOLYADÉK SŰRŰSÉGE - A TEST TÉRFOGATA - GRAVITÁCIÓS GYORSULÁS

16 A SZABADON ESŐ TESTEKRE NEM HAT FELHAJTÓERŐ
ARCHIMEDES TÖRVÉNYE: MINDEN FOLYADÉKBA, VAGY GÁZBA MERÜLŐ TESTRE FELHAJTÓERŐ HAT. A FELHAJTÓERŐ NAGYSÁGA EGYENLŐ A TEST ÁLTAL KISZORÍTOTT FOLYADÉK VAGY GÁZ SÚLYÁVAL. A SZABADON ESŐ TESTEKRE NEM HAT FELHAJTÓERŐ VIDEÓ: KÍSÉRLET VIDEO: ARCHIMEDES LEGENDÁJA

17 ÚSZÁS F = 0 Ffel - Fg =0 Ffel = Fg AZ ÚSZÁS FELTÉTELE:
ERŐKKEL MEGFOHALMAZVA: A FOLYADÉKBA MERÜLŐ TESTRE HATÓ FELHAJTÓERŐ ÉS GRAVITÁCIÓS ERŐ NAGYSÁGA UGYANAKKORA KELL LEGYEN F = 0 Ffel - Fg =0 Ffel = Fg SŰRŰSÉGGEL MEGFOGALMAZVA: A FOLYADÉKBA MERÜLŐ TEST (ÁTLAGOS) SŰRŰSÉGE KISEBB KELL LEGYEN, MINT A FOLYADÉK SŰRŰSÉGE

18 EMELKEDÉS, LEBEGÉS, MERÜLÉS
EMELKEDÉS: Ffel  Fg MIVEL A TEST TELJES EGÉSZÉBEN A FOLYADÉKBA MERÜL, EZ AZT JELENTI, HOGY:  foly   test LEBEGÉS: Ffel = Fg MIVEL A TEST TELJES EGÉSZÉBEN A FOLYADÉKBA MERÜL, EZ AZT JELENTI, HOGY:  foly =  test VIDEÓ: COCA-COLA MERÜLÉS: Ffel  Fg MIVEL A TEST TELJES EGÉSZÉBEN A FOLYADÉKBA MERÜL, EZ AZT JELENTI, HOGY:  foly   test

19 FELHAJTÓERŐ NEM CSAK A FOLYADÉKOKBA, HANEM A GÁZOKBA MERÜLŐ TESTEKRE IS HAT FELHAJTÓERŐ EBBŐL ADÓDÓAN A GÁZOKBAN (LEVEGŐBEN) LÉVŐ TESTEK ESETÉBEN IS BESZÉLHETÜNK „ÚSZÁSRÓL”, „EMELKEDÉSRŐL”, „LEBEGÉSRŐL” ÉS „MERÜLÉSRŐL” EZEN AZ ELVEN MŰKÖDTEK AZ ELSŐ LÉGIJÁRMŰVEK: A HŐLÉGBALLON MOZGÁSÁT A BENNE LÉVŐ LEVEGŐ HŐMÉRSÉKLETÉVEL TUDJUK SZABÁLYOZNI: A KISEBB SŰRŰSÉGŰ, MELEG LEVEGŐVEL KITÖLTÖTT BALLONRA NAGYOBB FELHAJTÓERŐ HAT, MINT GRAVITÁCIÓS ERŐ ÍGY FELFELÉ EMELKEDIK A LÉGHAJÓ MOZGÁSÁT A BENNE LÉVŐ KISEBB SŰRŰSÉGŰ GÁZZAL , Pl. H (robbanásveszélyes) illetve He LEHET SZABÁLYOZNI AZ ELŐRE HALADÁST PEDIG LÉGCSAVAR BIZTOSÍTJA