Tlak

Proč loď z oceli plave, ale ocelová koule klesne ke dnu?

Odpověď souvisí s tlakem a vztlakem – jedněmi z nejpraktičtějších pojmů ve fyzice. Díky nim pochopíš, proč tě ve vodě nadnáší síla, jak fungují hydraulická zařízení nebo proč létají letadla.

Hustota a vlastnosti látek

Hustota vyjadřuje, jakou má látka hmotnost vzhledem ke svému objemu:

ρ = m / V

Stejně velká tělesa z různých materiálů mají různou hmotnost – například železo je mnohem hustší než korek.

Hustota rozhoduje o tom, zda těleso ve vodě plave, nebo klesá.

Tlak a hydrostatický tlak

Tlak vzniká, když síla působí na určitou plochu:

p = F / S

Čím menší plocha, tím větší tlak – proto ostrá jehla snadno propíchne balónek.

V kapalině roste tlak s hloubkou – tomu říkáme hydrostatický tlak.

Zajímavostí je hydrostatický paradox: tlak na dně nádoby závisí jen na výšce hladiny, ne na celkovém množství kapaliny.

Ve spojených nádobách se hladina ustálí ve stejné výšce.

Archimédův zákon a vztlak

Archimédův zákon říká, že každé ponořené těleso je nadlehčováno silou rovnou tíze vytlačené kapaliny.

Tato vztlaková síla vysvětluje, proč může ocelová loď plavat – její průměrná hustota (včetně vzduchu uvnitř) je menší než hustota vody.

Naopak kompaktní ocelová koule má větší hustotu než voda, a proto klesne ke dnu.

Atmosférický tlak a vakuum

Vzduch má hmotnost, a proto na nás působí atmosférickým tlakem.

U zemského povrchu je přibližně 100 000 Pa (100 kPa), což odpovídá asi 10 N na 1 cm².

Existenci atmosférického tlaku ukázal Otto von Guericke slavným pokusem s magdeburskými polokoulemi.

Pascalův zákon říká, že tlak v kapalině se přenáší rovnoměrně do všech směrů – využívá se například v hydraulických lisech nebo brzdách.

Vakuum je prostor, ve kterém je velmi málo částic – tedy velmi nízký tlak.