Πίεση: υδροστατική και ατμοσφαιρική
Γιατί τα χιονοπέδιλα δεν βουλιάζουν και το καλαμάκι ρουφάει.
15 λεπτά
Θα μάθεις να
- Να εξηγείς ότι η ίδια δύναμη σε μικρότερη επιφάνεια δίνει μεγαλύτερη πίεση.
- Να εξηγείς ότι η πίεση στα υγρά μεγαλώνει όσο πηγαίνουμε πιο βαθιά.
- Να περιγράφεις την ατμοσφαιρική πίεση ως το βάρος του αέρα πάνω μας.
- Να εξηγείς πώς δουλεύουν το καλαμάκι, η βεντούζα και τα χιονοπέδιλα.
Το ίδιο βάρος, άλλο αποτέλεσμα
Περπάτα σε φρέσκο χιόνι με παπούτσια: βουλιάζεις ως το γόνατο. Φόρεσε χιονοπέδιλα, που μοιάζουν με μεγάλες ρακέτες: μένεις σχεδόν στην επιφάνεια. Το βάρος σου είναι το ίδιο. Τι άλλαξε;
Άλλαξε η επιφάνεια πάνω στην οποία μοιράζεται το βάρος σου. Με τα χιονοπέδιλα το βάρος απλώνεται σε πολύ μεγαλύτερο εμβαδό, και κάθε κομματάκι χιονιού σηκώνει λίγο.
Γι' αυτό το μαχαίρι κόβει με τη λεπτή του κόψη και όχι με τη ράχη του, και η πινέζα μπαίνει στον φελλό από τη μύτη της. Και ανάποδα: τα τρακτέρ έχουν φαρδιές ρόδες για να μη βουλιάζουν στο χώμα, και η καμήλα έχει πλατιές πατούσες για την άμμο.
Δοκίμασε: πίεσε με τον αντίχειρα ένα κομμάτι πλαστελίνη, και μετά με τη μύτη ενός μολυβιού, με την ίδια περίπου δύναμη. Ποιο αφήνει βαθύτερο σημάδι;
Η πίεση μέσα στο νερό
Πάρε ένα πλαστικό μπουκάλι. Ένας μεγάλος ανοίγει τρεις μικρές τρύπες, τη μία πάνω από την άλλη. Γέμισε το μπουκάλι νερό, πάνω από νεροχύτη.
Το νερό πετάγεται και από τις τρεις τρύπες, αλλά από την κάτω τρύπα πετάγεται πιο μακριά. Εκεί το νερό σπρώχνει πιο δυνατά, γιατί έχει από πάνω του περισσότερο νερό.
Αυτή είναι η υδροστατική πίεση: η πίεση που ασκεί ένα υγρό. Μεγαλώνει όσο πάμε πιο βαθιά, και στο ίδιο βάθος σπρώχνει προς όλες τις κατευθύνσεις: πάνω, κάτω, στα πλάγια.
Γι' αυτό πονάνε τα αυτιά σου όταν βουτάς στον πάτο μιας πισίνας, και γι' αυτό τα φράγματα χτίζονται πολύ πιο χοντρά στη βάση απ' ό,τι στην κορυφή.
Ο αέρας πάνω από το κεφάλι μας
Ζούμε στον πάτο μιας «θάλασσας» από αέρα, την ατμόσφαιρα, που φτάνει πολλά χιλιόμετρα πάνω από τη Γη. Ο αέρας έχει βάρος, άρα πιέζει ό,τι βρίσκεται από κάτω. Αυτή είναι η ατμοσφαιρική πίεση.
Είναι μεγάλη: στο ύψος της θάλασσας, ο αέρας πιέζει κάθε τετραγωνικό εκατοστό του σώματός σου σαν να είχε πάνω του ένα βάρος περίπου 1 κιλού. Δεν μας συνθλίβει, γιατί πιέζει από όλες τις μεριές και το σώμα μας σπρώχνει από μέσα με ίση πίεση.
Το καλαμάκι δεν «τραβάει» το χυμό. Όταν ρουφάς, αδειάζεις τον αέρα από το καλαμάκι και η πίεση εκεί μέσα πέφτει. Ο αέρας έξω πιέζει την επιφάνεια του χυμού και τον σπρώχνει προς τα πάνω, μέσα στο καλαμάκι. Το ίδιο κάνει και η βεντούζα: τη σπρώχνει στον τοίχο ο αέρας από έξω.
Ας το κάνουμε μαζί
Παράδειγμα 1
Ένα κορίτσι στέκεται στο χιόνι πρώτα με αθλητικά παπούτσια και μετά με χιονοπέδιλα. Πότε ασκεί μεγαλύτερη πίεση στο χιόνι;
Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.
Παράδειγμα 2
Γεμίζεις ένα ποτήρι νερό ως πάνω, το σκεπάζεις με ένα κομμάτι χαρτόνι και το αναποδογυρίζεις πάνω από τον νεροχύτη, κρατώντας το χαρτόνι. Μετά αφήνεις το χαρτόνι. Γιατί δεν πέφτει;
Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.
Ασκήσεις
Πρώτα ερωτήσεις με επιλογές: διαλέγεις, πατάς «Έλεγξε» και μαθαίνεις αμέσως αν το βρήκες και γιατί. Στο τέλος, λίγες ασκήσεις χωρίς επιλογές — εκεί κρύβεται μόνο η απάντηση.
Τα κατάφερες;
- Να εξηγείς ότι η ίδια δύναμη σε μικρότερη επιφάνεια δίνει μεγαλύτερη πίεση.
- Να εξηγείς ότι η πίεση στα υγρά μεγαλώνει όσο πηγαίνουμε πιο βαθιά.
- Να περιγράφεις την ατμοσφαιρική πίεση ως το βάρος του αέρα πάνω μας.
- Να εξηγείς πώς δουλεύουν το καλαμάκι, η βεντούζα και τα χιονοπέδιλα.
Λύσε τις ασκήσεις πιο πάνω και θα δεις εδώ πού στέκεσαι.