1. Uvod
U svakodnevnom životu često koristimo pribadače, eksere, noževe ili skije. Primećujemo da oštar vrh pribadače lako probija plutanu tablu, dok široka glava omogućava da nas ne zaboli prst. Zašto? Zato što ista sila ima različit efekat u zavisnosti od površine na koju deluje.
Ova pojava se opisuje veličinom koja se zove pritisak.
2. Definicija pritiska
Pritisak je fizička veličina koja pokazuje koliko jaka sila deluje na određenu površinu.
$ p = \dfrac{F}{S} $
- $p$ – pritisak
- $F$ – sila koja deluje
- $S$ – površina na koju sila deluje
Merna jedinica za pritisak je Paskal (Pa):
$1 , Pa = 1 , \dfrac{N}{m^2}$
3. Primeri iz svakodnevnog života
- Nož mora da bude oštar – mala površina seče lakše.
- Ekser ima špic – sila se koncentriše na malu površinu.
- Skije su široke – raspoređuju težinu na veću površinu, pa se ne upada u sneg.
4. Pritisak u tečnostima
Ako u posudi miruje voda, ona svojom težinom vrši pritisak na dno.
Težina vode je $Q = m \cdot g$, pa je pritisak:
$ p = \dfrac{m \cdot g}{S} $
Pošto je masa $m = \rho \cdot V$, a zapremina cilindra $V = S \cdot h$, dobijamo:
$ p = \rho \cdot g \cdot h $
Ovo je hidrostatički pritisak – pritisak u tečnostima koje miruju.
5. Hidrostatički paradoks
Pritisak na dnu posude zavisi samo od gustine tečnosti $\rho$, ubrzanja Zemljine teže $g$ i visine stuba tečnosti $h$.
Ne zavisi od mase tečnosti niti od površine dna.
Zato je pritisak na dnu različitih posuda isti, ako je visina tečnosti ista.
6. Pritisak u svim pravcima
Tečnost i gas deluju pritiskom na zidove posude u svim pravcima.
Ako je površina zida $\Delta S$, sila kojom tečnost deluje na taj deo zida je:
$ F = p \cdot \Delta S $
Sila je uvek normalna (upravno) na površinu.
7. Atmosferski pritisak
Cela Zemlja je obavijena slojem vazduha. Vazduh svojom težinom pritiska Zemlju.
Na površini Zemlje atmosferski pritisak iznosi:
$ p = 101325 , Pa \approx 1 , atm $
Evangelista Toričeli je u XVII veku prvi izmerio atmosferski pritisak pomoću barometra. Koristio je živu u staklenoj cevi i ustanovio da pritisak odgovara visini živinog stuba od $760 , mm$.
8. Paskalov zakon
Francuski fizičar Blez Paskal je pokazao da se promena pritiska u tečnosti prenosi trenutno u sve delove tečnosti.
Ako u spojenim sudovima delujemo silom $F_1$ na klip površine $S_1$, pritisak se prenosi i na drugi klip površine $S_2$.
Sila na većem klipu je:
$ F_2 = \dfrac{S_2}{S_1} \cdot F_1 $
Ovaj princip se koristi u hidrauličnim dizalicama, presama i kočnicama.
9. Zaključak
Pritisak je osnovna fizička veličina koja objašnjava mnoge pojave u prirodi i tehnici.
- U tečnostima zavisi od dubine.
- U gasovima zavisi od sabijanja i visine.
- Zahvaljujući Paskalovom zakonu, pritisak se koristi u hidraulici za podizanje velikih tereta uz malu silu.