vztlakovÁ sÍla pŮsobÍcÍ na tĚleso v atmosfÉŘe
DESCRIPTION
VZTLAKOVÁ SÍLA PŮSOBÍCÍ NA TĚLESO V ATMOSFÉŘE. Autor: RNDr. Kateřina Kopečná Gymnázium K. V. Raise , Hlinsko, Adámkova 55. Působí na tělesa umístěná ve vzduchu vztlaková síla podobná vztlakové síle v kapalině?. POKUS: na jednom konci rovnoramenné páky je zavěšena dutá zavřená skleněná koule - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
VZTLAKOVÁ SÍLA PŮSOBÍCÍ NA TĚLESO V ATMOSFÉŘE
Autor: RNDr. Kateřina KopečnáGymnázium K. V. Raise, Hlinsko, Adámkova 55
Působí na tělesa umístěná ve vzduchu vztlaková síla podobná vztlakové síle v kapalině?
POKUS: na jednom konci rovnoramenné páky je
zavěšena dutá zavřená skleněná koule na druhém konci je kovové závaží (jeho
objem je značně menší než objem koule) páka je ve vodorovné rovnovážné poloze páku umístíme i se stojánkem pod příklop
vývěvy a vyčerpáme z jejího okolí vzduch
pozorujeme, že páka na straně koule klesne
VYSVĚTLENÍ POKUSU:
CO SE ZMĚNILO ODČERPÁNÍM VZDUCHU?
na kouli i na závaží působí v obou případech gravitační síla svisle dolů
dokud byl v okolí páky vzduch – bylykoule i závaží vzduchem nadlehčovány
po odčerpání vzduchu přestane vztlaková síla působit a páka klesne na straně koule
větší vztlaková síla tedy působila na kouli,protože má větší objem než závaží
ARCHIMEDŮV ZÁKON PLATÍ I PRO VZDUCH:
na každé těleso v atmosférickém vzduchu působí vztlaková síla
podle Archimedova zákona platí:
kde je objem tělesaa je hustota vzduchu
hustota vzduchu ve vrstvě u povrchu Země je:
CHOVÁNÍ VOLNÝCH TĚLES V ATMOSFÉŘE ZEMĚ:
Na volné těleso působí: vztlaková síla - svisle vzhůru gravitační síla Země - svisle dolů
Možnosti porovnání těchto sil: … výslednice směřuje svisle vzhůru
těleso v atmosférickém vzduchu stoupá např. balónek naplněný vodíkem
… výslednice je nulová těleso se ve vzduchu volně vznáší
… výslednice směřuje svisle dolů těleso klesá k Zemi
UŽITÍ V PŘÍPADĚ :
sestrojení balónů, které v atmosféře stoupají plní se plynem, který má menší hustotu
než atmosférický vzduch (např. horkým vzduchem, vodíkem nebo heliem)
mají význam pro výzkumvysokých vrstev atmosféry,hlavně v meteorologii
někdy se používají i pro přepravu nákladů nebo osob na nepřístupná místa, ve sportu
[obr1]
Horkovzdušný balón
pohybuje se vzduchem na principu Archimedova zákona
skládá se z vlastního balónu a koše posádky
dnes nejčastěji: horkovzdušný balón – plněný zahřátým
vzduchem vzducholodě – řiditelné balóny plněné
netečným plynem heliem
[obr2]
[obr3]
BALÓN BRATŘÍ MONTGOLFIERŮ vznesl se jako první horkovzdušný balón 4. června 1783 před zraky
dvora krále Ludvíka XVI. prvními pasažéry byly ovce, kachna a kohout ještě tentýž rok se vznesl i první plynem plněný balón
tyto balóny pak bylyvyužívány v civilní a hlavněvojenské sféře
byly plněny vodíkem nebosvítiplynem a nakonecbezpečným heliem
koncem 19. století seobjevily první použitelnéřiditelné balóny- vzducholodě
[obr4]
SOUČASNOST v polovině 20. století opět stoupá oblíbenost
horkovzdušných balónů nejprve nejvíce armáda, postupem času koníček mnoha
nadšenců první český horkovzdušný balón byl vyroben brněnským
Aviatik Klubem a veřejnosti představen v roce 1983 užívá se:
dostupný stlačený propan-butan jako zdroj tepla pro ohřev vzduchu
dostatečně lehká a pevná nylonová tkanina pro výrobu obalu balónu
V KULTUŘE
balóny se objevují i v řadě uměleckých děl často např. v románech Julese Vernea
(francouzský spisovatel dobrodružné literatury): Pět neděl v balóně Tajuplný ostrov
[obr5]
Otázky a úlohy:
1. Proč ve vzduchu balónek naplněný heliem stoupá (např. balónek z pouti) a balónek naplněný vzduchem klesá?
Odpověď: hustota balónku naplněného heliem je menší než hustota
vzduchu (vztlaková síla je větší než gravitační síla působící na balónek), proto balónek stoupá vzhůru
naopak hustota balónku naplněného vzduchem je včetně balónku větší než hustota vzduchu, proto balónek klesák Zemi
Otázky a úlohy:
2. Vypočítejte vztlakovou sílu působící na dívku o hmotnosti ve vzduchu a porovnejte ji se vztlakovou silou působící na dívku ve vodě. Hustota vzduchu je , hustota vody . Předpokládejte, že hustota lidského těla je přibližně rovna hustotě vody.
Řešení:
,
Výpočet:
ve vzduchu: ve vodě:
poměr sil:
Vztlaková síla ve vodě je přibližně 800 krát větší než ve vzduchu.
Otázky a úlohy:
3. a) Porovnej vztlakovou sílu, kterou jsi nadlehčován(a) na stejném místě, např. před školou, v horkém letním dnua v chladném zimním dnu. Odpověď zdůvodni.
v létě jsme nadlehčováni menší vztlakovou silou než v zimě, protože teplý vzduch má menší hustotu než chladný vzduch, a proto i vztlaková síla v létě je menší než v zimě
b) Bude se měnit vztlaková síla, kterou jsi nadlehčován(a), když budeš stoupat na vysokou horu? Odpověď zdůvodni. ano, protože hustota vzduchu s rostoucí nadmořskou
výškou klesá vztlaková síla se tedy bude zmenšovat
Otázky a úlohy:4. Meteorologická sonda naplněná vodíkem má hmotnost
a objem .
a) Jak velkou vztlakovou silou působí na sondu atmosférický vzduch, který má hustotu asi ?
b) Jak velkou gravitační silou působí na sondu Země?
c) Určete velikost a směr výsledné síly F působící na volnou sondu.
směr: jak větší síla, tj. jako vztlaková síla – směr svisle vzhůru
d) Jak lze výslednou sílu změřit? siloměrem zjistíme, jak velkou silu musíme sondu držet, aby byla v klidu a nestoupala vzhůru