עקרון פסקל ומכבש הידראולי: איך כוח קטן מרים מכונית
עקרון פסקל ומכבש הידראולי: איך כוח קטן מרים מכונית לקריאה »
לחץ וציפה
לחץ הוא כוח שמתחלק על שטח. בכיתה ח׳ לומדים לחץ של גופים מוצקים, לחץ בתוך נוזל ולחץ האוויר, ואחר כך את כוח הציפה ואת חוק ארכימדס, שמסבירים למה גוף צף או שוקע. כדי להבין אותם כדאי להכיר גם נפח, צפיפות ומצבי צבירה.
שתי הנוסחאות של הפרק
הנוסחה הבסיסית: P = F / A. הלחץ שווה לכוח חלקי השטח שעליו הוא פועל, והיחידה היא פסקל, ניוטון למטר רבוע. דוגמה: כוח של 200 ניוטון על שטח של 0.5 מטר רבוע יוצר לחץ של 400 פסקל.
בתוך נוזל הלחץ תלוי בעומק: P = ρ · g · h. בעומק של 3 מטרים במים הלחץ של המים הוא 30,000 פסקל, כש־g = 10 m/s². מעל זה לוחץ גם האוויר, בערך 100,000 פסקל.
איפה תלמידים נתקעים
- סנטימטר רבוע ומטר רבועסנטימטר רבוע אחד הוא 0.0001 מטר רבוע, ולא 0.01. מי שמציב שטח בסנטימטרים רבועים בנוסחת הלחץ מקבל תשובה רחוקה פי 10,000 מהנכונה.
- לחץ זה לא כוחהלחץ בקרקעית תלוי רק בעומק ובסוג הנוזל, לא בכמות המים. ובמכבש הידראולי הלחץ שווה בשתי הבוכנות, אבל הכוחות שונים לפי היחס בין השטחים.
- צף או שוקעמה שקובע הוא הצפיפות ביחס לנוזל, לא המשקל. אונייה מפלדה צפה כי הצפיפות הממוצעת שלה, עם האוויר שבתוכה, קטנה מזו של המים.
מבחנים לתרגול
לחץ וכוח הציפה בסרטונים, עם פתרון וידאו לכל תרגיל בחוברת.
