Tlak pevných látok – problémy a riešenia
1. Hmotnosť a objem štyroch blokov pod nimi sú rovnaké. Aký je menší tlak, ktorým blok vyvíja na podlahu?
Riešenie
P = F/A
Na základe tohto vzorca sa usudzuje, že tlak (P) je priamo úmerný sile (F) a nepriamo úmerný ploche povrchu (A).
Čím väčšia sila, tým väčší tlak. Čím väčšia plocha povrchu, tým menší tlak.
Na základe obrázku má najväčšiu plochu v kontakte s podlahou objekt III, takže tlak objektu III na podlahu je najmenší.
2. Ak je hmotnosť štyroch trojuholníkov nižšie rovnaká, najväčší tlak na podlahu je znázornený na obrázku …
Riešenie
P = F / A = w / A
P = tlak , F = sila , w = hmotnosť , A = plocha povrchu
Na základe tohto vzorca sa usudzuje, že tlak (P) je priamo úmerný sile (F) a nepriamo úmerný ploche povrchu (A).
Čím väčšia sila, tým väčší tlak. Čím väčšia plocha povrchu, tým menší tlak.
Najmenšia plocha má najväčší tlak.
3. Najväčší tlak je znázornený na obrázku …
Riešenie
P = F / A = w / A
P = tlak , F = sila , w = hmotnosť , A = plocha povrchu
Na základe tohto vzorca sa usudzuje, že tlak (P) je priamo úmerný sile (F) a nepriamo úmerný ploche povrchu (A).
Čím väčšia sila, tým väčší tlak. Čím väčšia plocha povrchu, tým menší tlak.
Najmenšia plocha má najväčší tlak.
4. Na plochu 2.5 m² pôsobí sila 500 Newtonov . Určte tlak e.
Známe:
Sila (F) = 500 Newtonov
Plocha povrchu (A) = 2.5 m²
Požadovaný: Tlak (P)
riešenie:
Tlak (P):
P = F/A
P = 2 000 / 2.5
P = 200 N/ m²
P = 200 Pascalov
5. Hmotnosť debny = 75 kg a gravitačné zrýchlenie (g) = 10 m/s2 . Určte tlak na podlahu.
Známe:
Hmotnosť (m) = 75 kg
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ s²
Hmotnosť (w) = mg = (75 kg)(10 m/s² ) = 750 kg m/s² = 750 Newtonov
Plocha povrchu (A) = 6 metrov x 5 metrov = 30 m²
Hľadá sa: Tlak na podlahu
riešenie:
P = F/A = w/A = 750/30 = 25 N/ m2
6. Hmotnosť debny je 24 kg. Tiažové zrýchlenie je 10 m/s² . Určte tlak na podlahu.
Známe:
Hmotnosť (m) = 24 kg
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ s²
Hmotnosť (w) = mg = (24 kg)(10 m/s² ) = 240 kg m/s² = 240 Newtonov
Plocha povrchu (A) = 1 m x 0.4 m = 0.4 m²
Hľadá sa: Tlak na podlahu
riešenie:
P = F / A = w / A
P = tlak , F = sila , w = hmotnosť , A = plocha povrchu
Tlak na podlahu:
P = 240 N / 0.4 m² = 600 N/ m²
- Čo je tlak v kontexte pevných látok?
- OdpoveďTlak je definovaný ako sila pôsobiaca na jednotku plochy. Pri pôsobení na pevné látky sa vzťahuje na silu, ktorou pevný objekt pôsobí na iný povrch, delenú kontaktnou plochou.
- Ako ovplyvňuje plocha kontaktu tlak vyvíjaný pevným predmetom?
- OdpoveďTlak vyvíjaný pevným predmetom je nepriamo úmerný kontaktnej ploche. Ak sila zostáva konštantná, zväčšenie kontaktnej plochy tlak zníži a zmenšenie kontaktnej plochy tlak zvýši.
- Prečo ostré predmety ako ihly a klince ľahko prenikajú do povrchov?
- OdpoveďOstré predmety majú veľmi malú kontaktnú plochu. Keď sa na ne aplikuje sila, na hrote vzniká vysoký tlak, čo uľahčuje prenikanie do iných materiálov.
- Ako snežnice zabraňujú tomu, aby sa človek hlboko prepadol do snehu?
- OdpoveďSnežnice rozkladajú hmotnosť osoby na väčšiu plochu, čím znižujú tlak na sneh. To zabraňuje alebo minimalizuje prepadnutie.
- Prečo majú ťažké nákladné vozidlá väčšie a širšie pneumatiky ako malé autá?
- OdpoveďVäčšie a širšie pneumatiky rozkladajú vyššiu hmotnosť nákladného vozidla na väčšiu plochu, čím znižujú tlak vyvíjaný na vozovku. To pomáha predchádzať poškodeniu vozovky a zabezpečuje lepšiu trakciu.
- Ako súvisí tlak s hĺbkou v stĺpci pevnej látky?
- OdpoveďNa rozdiel od tekutín sa tlak v pevných látkach nezvyšuje s hĺbkou predvídateľným spôsobom len kvôli gravitácii. Tlak v hĺbke v pevnej látke závisí od jej hmotnosti nad týmto bodom a od štrukturálnych a materiálových vlastností pevnej látky.
- Prečo ťažká kniha nemusí poškodiť stôl, ale špicatý predmet s oveľa menšou hmotnosťou áno?
- OdpoveďTlak vyvíjaný predmetom je funkciou jeho hmotnosti a plochy, na ktorej je táto hmotnosť rozložená. Ťažká kniha rozloží svoju hmotnosť na veľkú plochu, čo má za následok nízky tlak. Špicatý predmet, aj keď je ľahký, sústredí svoju silu na veľmi malú plochu, čo má za následok vysoký tlak, ktorý môže poškodiť stôl.
- Ako rozloženie tlaku v pevných látkach ovplyvňuje základy budov?
- OdpoveďZáklady budovy rozkladajú hmotnosť konštrukcie na veľkú plochu, čím znižujú tlak na podložie. Správne rozloženie tlaku zabezpečuje, že sa budova v dôsledku nerovnomerného sadania neprepadne ani nenakloní.
- Prečo vysoké podpätky často zanechávajú preliačiny na mäkkom povrchu?
- OdpoveďVysoké podpätky sústreďujú váhu nositeľa na veľmi malú plochu, čo vedie k vysokému tlaku v mieste kontaktu. Na mäkkých povrchoch môže tento vysoký tlak spôsobiť preliačiny alebo škrabance.
- Ak pritlačíte ruku na stenu, prečo sa do nej nezanorí, ako by sa to stalo s mäkkou látkou?
- OdpoveďŠtrukturálne a materiálové vlastnosti steny odolávajú deformácii, a to aj vtedy, keď na ňu pôsobí sila (vaša ruka). Aj keď vaša ruka vyvíja tlak na stenu, materiál steny je dostatočne pevný a pevný, aby odolal tlaku a zabránil tak potopeniu ruky.
