MECHANIKA KVAPALÍN A PLYNOV

 

4.1

logo
Infovek

ČO SA DEJE PRI ZAVÁRANÍ V ZAVÁRACEJ FĽAŠI?

Zaváranie ovocia a zeleniny je zaujímavé pre gazdinky. Viete však, čo drží kryt zaváracej fľaše na nej?

  • Nakreslite zaváraciu fľašu s krytom, vyznačte do obrázku tlak vzduchu pôsobiaci na kryt zvonka zaváracej fľaše a tlak vodnej pary pôsobiaci vo vnútri zaváracej fľaše. Odhadnite, ktorý tlak je väčší.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou sily F pôsobiacej na plošný obsah S a tlakom p veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Zakreslite do obrázku vektor sily, ktorá pôsobí na kryt fľaše zvonka a vektor sily, ktorá pôsobí na kryt fľaše zvnútra.
  • Vyjadrite vzťah medzi plošným obsahom povrchu krytu fľaše a jeho priemerom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte veľkosti obidvoch síl pôsobiacich na kryt fľaše, ak priemer krytu zaváracej fľaše je 12 cm, v jej vnútri pôsobí tlak vodnej pary 1 962 Pa a vonkajší atmosferický tlak je 101 325 Pa.
  • Vysvetlite, prečo je tlak vo vnútri fľaše oveľa menší, ako vonkajší atmosferický tlak. Kedy a ako dochádza k jeho zníženiu?
  • Vypočítajte veľkosť výslednej pôsobiacej sily na kryt zaváracej fľaše.

4.2

MÔŽETE POHÁR NAPLNENÝ VODOU PREVRÁTIŤ A VODA NEVYTEČIE?

Ak naplníte pohár vodou a prikryjete ho listom papiera, môžete ho obrátiť dnom nahor do zvislej polohy a voda z neho nevytečie . . .

  • Nakreslite popísanú situáciu (pozor - v pohári nesmie byť vzduchová bublina).
  • Vyznačte do obrázku vektory síl pôsobiacich na papier zvnútra pohára a z vonkajšej strany. Čím sú tieto sily spôsobené? Odhadnite, ktorá sila je väčšia.
  • Vyjadrite vzťah medzi veličinami - sila, ktorá pôsobí na papier zvnútra pohára a hmotnosť kvapaliny v pohári veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou sily, ktorá pôsobí na papier z vonkajšej strany a vonkajší atmosferický tlak veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte veľkosti obidvoch síl, ak pohár má výšku 10 cm, vnútorný priemer 6 cm a vonkajší atmosferický tlak je 101325 Pa (hustota vody je 1000 kg.m-3).
  • Akú veľkosť a aký smer má výslednica síl pôsobiacich na papier?
  • Zakreslite vektor výslednej pôsobiacej sily na papier. Prečo voda z pohára nevytečie?
  • Zmení sa výsledok experimentu a výsledok výpočtov, ak použijeme pohár s rovnakou výškou a väčším vnútorným priemerom? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
  • Ako by vplývalo na uvedený experiment, keby sme použili pohár s rovnakým vnútorným priemerom a väčšou výškou?
  • Aké by mohli byť rozmery pohára, aby sa popísaný experiment podaril?

4.3

NA AKOM PRINCÍPE PRACUJE HYDRAULICKÝ LIS?

Hydraulický lis je zariadenie, pomocou ktorého dosahujeme niekoľkonásobné zväčšenie pôsobiacej sily . . .

  • Označte v obrázku vektory pôsobiacich síl a plošné obsahy piestov hydraulického lisu.
  • Čo spôsobí v kvapaline pod piestami vonkajšia pôsobiaca sila?
  • Vyjadrite všeobecne vzťah medzi veľkosťou vonkajšej pôsobiacej sily, plošným obsahom piestu a tlakom v kvapaline veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
  • Aký je tlak v celom objeme kvapaliny spôsobený vonkajšou silou podľa Pascalovho zákona?
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou sily, ktorou pôsobí väčší piest, jeho plošným obsahom a tlakom v kvapaline veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu .
  • Vypočítajte veľkosť tlakovej sily, ktorou pôsobí väčší piest, ak na menší piest pôsobíme silou 100 N a polomery piestov sú 5 cm a 50 cm.
  • Vyjadrite vzťah medzi prácou vykonanou vonkajšou silou pri posúvaní piestu a dráhou prejdenou piestom veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
  • Porovnajte prácu vykonanú hydraulickým lisom a prácu vykonanú vonkajšou silou. Svoje tvrdenie zdôvodnite.
  • O akú dráhu sa posunie veľký piest, ak na malý piest pôsobí sila po dráhe 126 mm?
  • Uveďte konkrétne príklady využitia hydraulických zariadení.

4.4

ZMÁČAJÚ SI PLTNÍCI PRI PLAVBE NOHY?

Klada plávajúca na vode vyčnieva časťou svojho objemu z vody. Ak sa na ňu postaví človek, zatlačí ju hlbšie do vody (hustota dreva, z ktorého je klada, je 700 kg.m-3) . . .

  • Prečo drevená klada, plávajúca na vode, nie je úplne ponorená?
  • Nakreslite kladu plávajúcu na vode, zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré na kladu pôsobia. Porovnajte veľkosti týchto síl. Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na kladu a jej zložkami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Nakreslite kladu plávajúcu na vode a na nej človeka, zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré na kladu pôsobia (človek s kladou na hladine pláva). Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na kladu a jej zložkami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Aká časť objemu klady môže byť ponorená, ak človek na nej nemá mať chodidlo ponorené vo vode?
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tiažovej sily pôsobiacej na teleso a jeho hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou vztlakovej sily a objemom ponorenej časti telesa v kvapaline veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Akú najväčšiu hmotnosť môže mať človek stojaci na klade, aby nemal chodidlá vo vode, ak klada má dĺžku 3,5 m, priemer 30 cm?

4.5

PREČO SA AEROSTATICKÝ BALÓN VZNÁŠA?

Teplovzdušné aerostatické balóny sa vznášajú vo vzduchu preto, lebo vzduch v balóne je zohriatý, rozpína sa a má menšiu hustotu ako vzduch v okolí balóna. Na balón potom pôsobí aerostatická vztlaková sila . . .

  • Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory všetkých síl, ktoré pri vznášaní na balón pôsobia.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tiažovej sily pôsobiacej na balón a jeho hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou vztlakovej sily pôsobiacej na balón, jeho objemom a hustotou vzduchu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na balón a jej zložkami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Akú veľkosť má výsledná pôsobiaca sila na balón, ak sa balón vznáša t.j. stojí bez pohybu vo vzduchu? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
  • Akú veľkosť má výsledná pôsobiaca sila na balón, ak balón stúpa rovnomerne zrýchleným pohybom? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
  • Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na balón a zrýchlením pohybu balóna veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte veľkosť zrýchlenia pohybu balóna, ak jeho hmotnosť je 600 kg, objem 800 m3 a hustota vzduchu je 1,29 kg.m-3.
  • Vyjadrite vzťah medzi dráhou, ktorú prejde balón pri tomto pohybe a časom jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Do akej výšky vystúpi balón za prvých 10 sekúnd svojho rovnomerne zrýchleného pohybu?

4.6

AKO JE MOŽNÉ, ŽE POŽIARNICI DOSTREKNÚ VODOU TAK VYSOKO?

Voda pri hasení požiaru priteká potrubím do dýzy, z ktorej vystrekuje veľkou rýchlosťou . . .

  • Nakreslite prívodné potrubie ukončené dýzou, zakreslite do obrázku pretekajúcu kvapalinu- niekoľko prúdnic a vektory rýchlosti prúdiacej kvapaliny v potrubí a v dýze.
  • Vyjadrite vzťah medzi objemovým tokom prúdiacej kvapaliny, plošným obsahom prierezu potrubia a rýchlosťou jej prúdenia v potrubí veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Porovnajte objemový tok prúdiacej kvapaliny v potrubí a v mieste dýzy. Zapíšte toto porovnanie veličinovou rovnicou. Zdôvodnite svoje tvrdenie.
  • Vysvetlite, prečo kvapalina vystrekuje z dýzy väčšou rýchlosťou, ako prúdi v potrubí?
  • Akou veľkou rýchlosťou vystrekuje voda z dýzy, keď voda priteká potrubím s priemerom 10 cm rýchlosťou veľkosti 2,24 m.s-1 a dýza má priemer 1,5 cm?
  • Aký objem vody vystrekne z dýzy počas 15 minút hasenia požiaru?
  • Do akej maximálnej výšky dostrekne voda za daných podmienok?

4.7

DO VODNEJ NÁDRŽE VODA PRITEKÁ, ALE Z NEJ AJ VYTEKÁ...

Do vodnej nádrže voda priteká, ale súčasne z nej vyteká otvorom, ktorý je nižšie ako voľná hladina vody v nádrži. Vytekanie je regulované tak, aby voľná hladina vody ostala vždy v rovnakej výške . . .

  • Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektor rýchlosti kvapaliny vytekajúcej otvorom.
  • Od čoho závisí množstvo kvapaliny, ktorá vytečie otvorom?
  • Vyjadrite vzťah medzi objemom kvapaliny, ktorá vytečie otvorom v nádrži za jednu sekundu a veľkosťou rýchlosti jej pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi objemom kvapaliny, ktorá vytečie otvorom v nádrži, plošným obsahom tohto otvoru a časom jej vytekania veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Zistili sme, že výtokovým otvorom vytečie 30 litrov vody za 15 sekúnd. Vypočítajte objemový tok vytekania kvapaliny z nádrže.
  • Akou rýchlosťou kvapalina z nádrže vyteká, ak je priemer výtokového otvoru 3 cm?
  • Vyjadrite vzťah medzi výškou hladiny nad stredom výtokového otvoru a veľkosťou rýchlosti jej vytekania veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Ako vysoko je voľná hladina vody nad stredom výtokového otvoru?

4.8

AKÝ JE PRINCÍP FIXÍRKY ALEBO ČO JE TO HYDRODYNAMICKÝ PARADOX?

Vodovodné potrubie je napájané tak, že priemer potrubia sa postupne k miestu spotreby zmenšuje . . .

  • Nakreslite vodovodné potrubie tak, že jeho plošný obsah prierezu sa zmenší. Za- kreslite do obrázku prúdnice a vektory rýchlosti prúdiacej kvapaliny v oboch miestach s rôznym plošným obsahom prierezu.
  • Porovnajte veľkosť rýchlosti prúdiacej kvapaliny v rôznych miestach prierezu potrubia. Ako sa zmení veľkosť rýchlosti prúdiacej kvapaliny v zúženom mieste potrubia? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
  • Vyjadrite vzťah medzi plošnými obsahmi prierezu v rôznych miestach potrubia a veľkosťami rýchlostí prúdiacej kvapaliny v týchto miestach veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte rýchlosť prúdenia vody v užšom mieste potrubia s plošným obsahom prierezu 20 cm2, keď v mieste s plošným obsahom prierezu 40 cm2 prúdi voda rýchlosťou 4 m.s-1.
  • Vyjadrite vzťah medzi rýchlosťou prúdenia vody v potrubí a jej tlakom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte, aký tlak má voda v užšom mieste potrubia, keď v rozšírenom mieste je jeho hodnota 1,32.105 Pa? Vodu považujte za dokonalú kvapalinu s hustotou 1000 kg.m-3.
  • Čo je na výsledkoch riešení " paradoxné "?

4.9

VPLÝVA TVAR AUTOMOBILU NA JEHO SPOTREBU POHONNÝCH HMÔT?

Automobil pri pohybe prekonáva odporovú silu, ktorej veľkosť závisí aj od tvaru automobilu. Vhodným tvarom automobilu je možné odporovú silu minimalizovať . . .

  • Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku prúdnice obtekajúce automobil.
  • Čo je príčinou vzniku odporovej sily pri vzájomnom pohybe telesa a tekutín? Za kreslite vektor odporovej sily do obrázku.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou odporovej sily pri pohybe automobilu a rýchlosťou jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte súčiniteľ odporu automobilu pri jeho stálej rýchlosti 80 km.h-1 vzhľadom na pokojný vzduch, ak obsah jeho čelnej plochy kolmej na smer jazdy je 3,5 m2? Automobil pri pohybe prekonáva odporovú silu veľkosti 0,5 kN.
  • Akým spôsobom sa snažia výrobcovia áut veľkosť odporovej sily minimalizovať?
  • Vplýva veľkosť odporovej sily pôsobiacej na automobil na jeho spotrebu pohonných hmôt? Svoje tvrdenie zdôvodnite.

4.10

RISKUJÚ VÝSADKÁRI VEĽKÚ RÝCHLOSŤ PRI DOPADE NA ZEM?

Rýchlosť pohybu výsadkára sa po otvorení padáka po predchádzajúcom páde prudko zmenší . . .

  • Nakreslite situáciu, keď výsadkár s otvoreným padákom padá, zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré pri pohybe na výsadkára pôsobia.
  • Porovnajte, aké sily pôsobia na výsadkára, ak nemá otvorený padák a s otvoreným padákom.
  • Prečo sa po otvorení padáka rýchlosť pohybu výsadkára prudko zmenší?
  • Po otvorení padáka sa rýchlosť pohybu výsadkára ustáli a je nemenná. Vysvetlite túto časť pohybu výsadkára z dynamického hľadiska.
  • Vyjadrite vzťah medzi tiažovou silou pôsobiacou na výsadkára a jeho celkovou hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou odporovej sily pri pohybe výsadkára a rýchlosťou jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vypočítajte veľkosť rýchlosti, na ktorej sa ustáli rýchlosť pádu výsadkára s celkovou hmotnosťou 80 kg, ak pologuľovitý padák má polomer 5 m, jeho súčiniteľ odporu je 1,33 a hustota vzduchu je 1,30 kg.m-3.

späť


paticka

© Projekt INFOVEK
Posledná zmena: NAJ - štatistika prístupov