Tekutiny - sú kvapaliny a plyny

Tlak v kvapaline

Pascalov zákon: Tlak vyvolaný vonkajšou silou na voľný povrch kvapaliny ja v každom mieste kvapalného telesa rovnako veľký.

Tlak p je spôsobený silou F, ktorá pôsobí na plochu S.
p = F / S

Príklad: Aký tlak vyvolá piest s plochu 10 cm2 ak naň pôsobí sila 1 000 N ?
S = 10 cm² = 0,001 m², F = 1 000 N
p = F / S = 1 000 N / 0,001 m² = 1 000 000 Pa = 1 MPa

Hydraulické zariadenie sa používa na zväčšenie tlakovej sily. Obsahuje 2 valce rôzneho prierezu spojené trubicou.

p = F₁ / S₁ = F₂ / S₂

Druhá sila je toľkokrát väčšia, koľkokrát je väčšia druhá plocha: F₂ = F₁ . S₂ / S₁

Príklad: Hydraulické zariadenie má valce s plochou 10 cm² a 10 m². Na prvý piest pôsobí sila 1 000 N. Akou silou pôsobí druhý piest?
S₁ = 10 cm² = 0,001 m², S₂ = 10 m², F₁ = 1 000 N
F₂ = F₁ . S₂/S₁ = 1 000 N . 10 / 0,001 = 10 000 000 N (1 000 ton)

Hydrostatický tlak

Hydrostatická tlaková sila F_h pôsobí na teleso v hĺbke h. Je spôsobená hmotnosťou kvapliny nad telesom. Hydrostatický tlak phpôsobí na všetky telesá v kvapaline. Veľkosť tlaku závisí od hĺbky a hustoty kvapaliny:
p_h = ? . h . g ..... p_h - hydrostatický tlak (Pa), h - hĺbka (m), ? - hustota kvapaliny (kg/m3), g - tiažové zrýchlenie (m/s2)

Atmosferický tlak je tlak vzduchu. Na hladine mora má hodnotu 100 kPa.

Príklad: Aký tlak pôsobí v hĺbke 10 metrov pod hladinou vody?
hustota vody ? = 1 000 kg/m³, h = 10 m, g = 10 m.s^-2
p_h = ? . h . g = 1 000 kg.m^-3. 10 m . 10 m.s³-2 = 100 000 Pa = 100 kPa

Archimedov zákon: Teleso úplne ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny rovnakého objemu, ako je objem ponoreného telesa.
F_vz = ? . V . g ..... F_vz - vztaloková sila (N), ? - hustota vytlačenej kvapaliny (kg/m3), V - objem telesa (m3)

Vztlaková sila pôsobí aj v plynoch. Napríklad balóny, vzducholode.

Príklad: Akou vztlakovou silou pôsobí voda na ponorený sud s objemom 100 litrov?
F_vz = ? . V . g = 1 000 kg.m^-3. 0,1 m³ . 10 m.s^-2 = 1 000 N (100 kg)

Teleso v sa kvapline vznáša ak jeho hustota sa rovná hustote kvapaliny. Pláve, ak je menšia, klesne na dno, ak je väčšia.

Prúdenie tekutín

Rovnica spojitosti:

Súčin prierezu potrubia S a rýchlosť prúdenia v je rovnaký pre všetky prierezy. Preto v užších častiach potrubia tečie voda rýchlejšie. Napríklad tryska na záhradnej hadici.
S . v = konšt.
S₁ . v₁ = S₂ . v₁

Príklad: Hadica má prierez 2 cm2. Tečie ňou voda rýchlosťou 0,1 m/s. Na konci hadice je tryska s prierezom 0,2 cm2. Akou rýchlosťou vyteká voda z trysky?

Bernouliho rovnica:

Súčet pohybovej a tlakovej (potenciálnej) energie je pre každý prierez trubice rovnaký. Ek + Ep = konšt.

Preto je v užšej časti potrubia nižší tlak. Tlak môže byť menší ako atmosferický. Tento princíp využíva karburátor. Podtlak na konci trysky spôsobuje miešanie benzínu so vzduchom.

Využitie energie prúdiacej vody: vodné turbíny - výroba elektrickej energie.

Prúdnice znázorňujú trajektórie častíc prúdiacej tekutiny.

Laminárne prúdenie - prúdnice sú rovnobežné, nepretínajú sa.

Turbulentné prúdenie - prúdnice sa zvlňujú a tvoria víry.

Príklady: víry za automobilom, víry za rohmi budov, víry vo vodovodných potrubiach - "hučanie vody".