Ciśnienie. Prawo Pascala

Transkrypt

1 Ciśnienie. Prawo Pascala 1. Zamień jednostki: a) 1013 hpa =...Pa e) 0,056 hpa =...mpa b) 0,55 hpa =...N/m 2 f) 2,45 MPa =...Pa c) 101 hpa =...MPa g) 250 N/m 2 =...hpa d) 820 Pa =...MPa h) 35 hpa =...kpa 2. Wyraź pole powierzchni w centymetrach kwadratowych: a) 105 m 2 = b) 0,0024 km 2 = c) 2860 mm 2 = d) 5 dm 2 = 3. Wyraź pole powierzchni w metrach kwadratowych: a) 120 cm 2 = b) 8 km 2 = c) 5600 mm 2 = d) 88 dm 2 = 4. Pojęcia oznaczone liczbami połącz z odpowiednimi określeniami oznaczonymi literami; 1) ciśnienie a) nacisk ciała na powierzchnię 2) parcie b) jednostka ciśnienia 3) paskal c) jednostka parcia 4) niuton d) jego miarą jest wartość siły nacisku działającej na jednostkę powierzchni 5. Na stole leżą trzy identyczne kostki prostopadłościenne. Która z nich wywiera największe ciśnienie na stół? (Sposób, w jaki je położono, pokazany jest na rysunkach). 6. Kiedy wywierasz na podłogę większy nacisk: a) gdy na niej leżysz, b) gdy stoisz na niej na jednej nodze, c) gdy stoisz na niej na obu nogach, d) w każdej z wymienionych sytuacji nacisk jest taki sam? 7. Wyjaśnij, dlaczego: a) w wyniku nadmuchania gumowy balonik odkształcił się (zwiększył objętość), b) stojący na obu nartach narciarz nie zapada się w śniegu, c) ratujący tonącego w przerębli porusza się na zamarzniętej tafli jeziora po szerokiej i długiej desce? 8. Oblicz pole powierzchni dna akwarium, jeśli ciśnienie wywierane na dno przez siłę parcia 20 N wynosi 50 Pa. 9. Siła parcia działająca na dno naczynia o polu powierzchni 25 cm 2 wynosi 3,75 N. Jakie ciśnienie wywierane jest na dno naczynia przez ciecz? 10. Siła parcia 7,36 N działa na górną ścianę zanurzonego w cieczy sześcianu. Ciśnienie wywierane przez ciecz na tę ścianę wynosi 4600 Pa. a) Oblicz pole powierzchni ściany tego sześcianu. b) Oblicz krawędź sześcianu. 11. Oblicz siłę parcia działającą na dno naczynia o polu powierzchni 20 cm 2, jeśli ciśnienie wywierane na dno wynosi 6000 Pa. 12. Do naczynia z cieczą włożono mały prostopadłościan. Oblicz siłę parcia działającą na jedną ze ścian tego prostopadłościanu, której pole powierzchni ma 50 cm 2, jeżeli ciśnienie wywierane na tę ścianę wynosi 3,5 kpa. hydrostatyka 1

2 13. Prostopadłościenne naczynie o podstawie kwadratu zawiera oliwę. a) Jak zmieni się siła parcia wywierana na dno, jeżeli oliwę przeleje się do innego prostopadłościennego naczynia, również o podstawie kwadratu, którego krawędź podstawy jest trzy razy mniejsza niż pierwszego? b) Jak zmieni się ciśnienie wywierane na dno naczynia? Ciśnienie hydrostatyczne i ciśnienie atmosferyczne 14. Które zdania są prawdziwe? a) Ciśnienie hydrostatyczne zależy od wysokości słupa cieczy. b) Ciśnienie hydrostatyczne nie zależy od przyspieszenia ziemskiego. c) Na większych głębokościach ciśnienie cieczy jest mniejsze. d) Im gęstość cieczy jest większa, tym mniejsze jest ciśnienie hydrostatyczne. e) Manometr służy do pomiaru ciśnienia cieczy w zbiornikach zamkniętych. f) Poziom cieczy o jednakowej gęstości we wszystkich ramionach naczyń połączonych jest taki sam. 15. Uzupełnij tabelę. Nazwa wielkości fizycznej Symbol Jednostka w Układzie Sl parcie h m 3 ciśnienie hydrostatyczne g ciśnienie atmosferyczne 1 m 2 V 16. Czy ciśnienie gazu znajdującego się w zamkniętym naczyniu jest większe, czy mniejsze od ciśnienia atmosferycznego? 1 7. W którym naczyniu wywierane jest mniejsze ciśnienie hydrostatyczne na metalowy sześcian? (W obu naczyniach znajduje się ta sama ciecz) Ciecz o masie 51 dag znajduje się w naczyniu o kształcie walca. Oblicz ciśnienie, które wywiera ta ciecz na dno naczynia, jeśli pole powierzchni dna wynosi 25 cm Oblicz ciśnienie, które wywiera ciecz o ciężarze 14 N, znajdująca się w naczyniu o kształcie prostopadłościanu, na dno o polu powierzchni 30 cm 2. 2 hydrostatyka

3 20. Ciśnienie wywierane przez oliwę na dno naczynia wynosi 1354 Pa. Jaka jest wysokość słupa oliwy w naczyniu? 21. Do jednakowych naczyń o wysokości 10 cm nalano do pełna: a) nafty o gęstości 680 kg/m 3 b) gliceryny o gęstości 1260 kg/m 3 c) wody o gęstości 998 kg/m3, d) rtęci o gęstości kg/m 3. Oblicz ciśnienie wywierane na dno naczynia w każdym z tych wypadków. 22. Wysokość słupa gliceryny, która wywiera na dno naczynia ciśnienie 1354 Pa, wynosi: a) 0,05 m, b) 11 cm, c) 0,3 m, d) 8 cm. Wybierz właściwą wysokość. 23. Rtęć wywiera na dno naczynia ciśnienie 1,354 kpa. Jaka jest wysokość słupa rtęci w tym naczyniu? 24. Na dno naczynia jest wywierane ciśnienie 1552 Pa. Jaka ciecz znajduje się w naczyniu, jeśli wysokość jej słupa wynosi 20 cm? a) gliceryna b) woda c) nafta d) alkohol etylowy 25. Ile wynosi siła parcia wywierana przez rtęć na dno pojemnika o polu podstawy 30 cm 2 i wysokości 20 cm? a) 2 N b) 79,8 N c) 105,6 N d) 48 N 26. Naczynie o wysokości 25 cm wypełnione jest alkoholem etylowym. Na dno naczynia działa siła parcia równa 30 N. Oblicz pole powierzchni dna tego naczynia. 27. Naczynie w kształcie prostopadłościanu o wysokości 30 cm wypełnione jest po brzegi gliceryną. Dno naczynia ma kształt kwadratu i działa na nie siła parcia równa 13,4 N. Oblicz krawędź podstawy tego naczynia. 28. Jaką cieczą napełniona jest po brzegi metalowa puszka w kształcie walca o promieniu podstawy 7 cm i wysokości 11 cm, jeśli na dno naczynia działa siła 16,6 N? 29. Uzupełnij tabelę. Ciśnienie wywierane na dno naczynia p Rodzaj cieczy określony na podstawie jej gęstości r Wysokość słupa cieczy h 9790 Pa 100 cm rtęć 3 cm Pa oliwa 30. Do naczynia wlano rtęć o ciężarze 100 N, a następnie, po jej wylaniu, wodę również o ciężarze 100 N. a) W którym wypadku parcie na dno naczynia było większe? Wyjaśnij, dlaczego. b) W którym wypadku ciśnienie wywierane na dno naczynia było większe? Dlaczego? 31. Do naczynia wlano rtęć i wodę. (Ciecze te nie mieszają się ze sobą). Oblicz ciśnienie wywierane na dno naczynia, jeżeli wysokość słupa rtęci wynosi 5 cm, a wody 20 cm. 32. Jakie ciśnienie wywierane jest na dno naczynia, w którym znajdują się rtęć i nafta? Wysokość słupa rtęci wynosi 5 cm, a nafty 20 cm. 33. W których z niżej wymienionych urządzeń ma zastosowanie zasada naczyń połączonych? a) śluza wodna b) waga laboratoryjna c) podnośnik hydrauliczny d) konewka e) rurka wodowskazowa w czajniku elektrycznym f) studnia artezyjska g) studnia głębinowa h) wieża ciśnień i) hamulec hydrauliczny j) manometr k) prasa hydrauliczna 34. Duży tłok prasy hydraulicznej przesuwa się w jednym suwie o 2 cm, a mały o 30 cm. Oblicz wartość siły, którą duży hydrostatyka 3

4 tłok działa na ciało, jeśli na mały działa siła 300 N. 35. Duży tłok w prasie hydraulicznej przesuwa się w jednym suwie o 1 cm, a mały tłok o 20 cm. Pole powierzchni małego tłoka wynosi 25 cm 2, a siła działająca na niego 250 N. Oblicz: a) pole powierzchni dużego tłoka, b) siłę wywieraną przez duży tłok. 36. W rurce w kształcie litery U znajduje się woda. Do jednego ramienia tej rurki wlano naftę. Jaka jest wysokość słupa nafty, jeżeli różnica poziomów nafty i wody (po ustaleniu się poziomów) w obu ramionach wynosi 0,2 m? 37. Do jednego ramienia rurki w kształcie litery U nalano rtęci, a do drugiego oliwy. Wysokość słupa oliwy wynosi 0,3 m. Jaka jest różnica poziomów rtęci i oliwy w obu ramionach? 38. Do jednego ramienia rurki w kształcie litery U nalano rtęci. Którą z cieczy: a) wodę, b) naftę, c) oliwę, d) glicerynę nalano do drugiego ramienia, jeśli wysokość jej słupa wynosi 500,5 mm, zaś różnica poziomów cieczy w obu ramionach jest równa 0,454 m? 39. W jednym ramieniu rurki w kształcie litery U znajduje się benzen, a w drugim ciecz o większej od benzenu gęstości. Wysokość słupa benzenu wynosi 0.4 m, natomiast różnica poziomów benzenu i nieznanej cieczy wynosi 4,8 cm. Oblicz gęstość nieznanej cieczy. Jaka to ciecz? 40. Do gliceryny znajdującej się w cylindrycznym naczyniu o polu podstawy 314 cm 2 wrzucono kawałek żelaza o objętości 512 cm 3 i gęstości 7800 kg/m 3. O ile wzrośnie ciśnienie wywierane przez glicerynę na dno naczynia? Prawo Archimedesa. Pływanie ciał 41. Które z niżej wymienionych substancji pływają po powierzchni wody lub są częściowo w niej zanurzone? rtęć, złoto, drewno, stal, lód, cukier, gliceryna, olej, nafta, szkło, alkohol, benzen, mosiądz 42. Które z niżej wymienionych ciał toną w: a) wodzie, b) alkoholu, c) glicerynie, d) rtęci? srebro, drewno, duraluminium, lód, cukier, platyna, żelazo kute, wolfram, nafta, szkło, węgiel, denaturat, stal, benzen, oliwa, mosiądz 43. Które stwierdzenia nie są prawdziwe? 4 hydrostatyka

5 a) Na każde ciało zanurzone w gazie działa siła wyporu, która jest skierowana w dół, a jej wartość jest równa ciężarowi wypartego gazu. b) Im większa jest objętość ciała zanurzonego, tym większa jest wartość siły wyporu. c) Siła wyporu jest równa masie wypartej cieczy. d) Im większa jest gęstość cieczy, tym większa jest siła wyporu działająca na ciało w niej zanurzone. e) Siła wyporu zależy od kształtu ciała - im bardziej płaskie ciało, tym większa jest siła wyporu. 44. Które z wymienionych czynników wpływają na wartość siły wyporu? a) objętość zanurzonej części ciała b) masa ciała c) ciężar ciała d) głębokość zanurzenia e) gęstość ciała f) kształt ciała g) gęstość cieczy, w której ciało jest zanurzone 45. Na którym rysunku poprawnie zaznaczony jest poziom cieczy w naczyniach? 46. W naczyniu z wodą znajdują się ciała wykonane z różnych substancji. Uszereguj te ciała według gęstości - od najmniejszej do największej. Które z ciał ma taką samą gęstość jak woda? Do naczynia z wodą wrzucono kulkę z jakiegoś materiału. Kulka utrzymuje się częściowo zanurzona w wodzie. Fakt ten oznacza, że: a) gęstość substancji, z której zbudowana jest kulka, jest mniejsza od gęstości wody, b) gęstość substancji, z której zbudowana jest kulka, jest taka sama jak gęstość wody, c) gęstość substancji, z której zbudowana jest kulka, jest większa od gęstości wody, d) z powyższego opisu nie można wywnioskować, która z substancji ma większą gęstość Metalowa miska pływa po wodzie, natomiast kawałek takiego samego metalu, o identycznej masie, tonie. Dzieje się tak, dlatego że: a) miska wypiera mniej wody niż kawałek metalu, b) miska wypiera więcej wody niż kawałek metalu, c) powierzchnia styku miski z powierzchnią wody jest większa niż w wypadku kawałka metalu, d) parcie miski na wodę jest mniejsze niż parcie kawałka metalu. 49. Jeżeli ciało wrzucone do naczynia z cieczą jest w niej całkowicie zanurzone i nie opada na dno, oznacza to, że: a) ciężar ciała jest większy niż siła wyporu działająca na to ciało, b) ciężar ciała i siła wyporu są sobie równe, c) ciężar ciała jest mniejszy niż siła wyporu działająca na to ciało, d) na podstawie podanych informacji nie można ocenić, która z wielkości ma większą wartość - siła wyporu działająca na ciało czy ciężar ciała. hydrostatyka 5

6 50. W naczyniu z wodą pływają trzy klocki o jednakowej objętości. Pierwszy klocek zanurzony jest do połowy swojej objętości, drugi - do 1/3 swojej objętości, a trzeci zanurzony jest w wodzie całkowicie. Porównaj siły wyporu działające na te klocki. 51. Urządzeniom oznaczonym liczbami przyporządkuj informacje dotyczące ich zastosowania oznaczone literami: 1) Termometr a) służy do zwielokrotniania siły nacisku. 2) Piknometr b) służy do wyznaczania gęstości cieczy przez pomiar masy. 3) Areometr c) służy do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. 4) Manometr d) służy do pomiaru temperatury. 5) Barometr e) służy do wyznaczania gęstości cieczy przez pomiar głębokości zanurzenia. 6) Prasa hydrauliczna f) służy do pomiaru ciśnienia cieczy i gazów w zbiornikach zamkniętych 7) Aneroid g) służy do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. 52. Wyjaśnij, dlaczego jajko włożone do naczynia ze słodką wodą tonie, a z wodą słoną - pływa. 53. Wiemy, że gęstość stali (ok. 7,8 g/cm 3 ) jest dużo większa od gęstości wody (1g/cm 3 ), a jednak stalowy statek nie tonie. Jak wytłumaczysz ten fakt? 54. Okręty podwodne nabierają wody do specjalnych zbiorników, gdy chcą się zanurzyć. Wytłumacz, dlaczego. 55. Czym okręty podwodne napełniają swoje zbiorniki, aby się wynurzyć? 56. Dlaczego łatwiej unosisz się na wodzie, gdy nabierasz dużo powietrza w płuca? 57. Jaka siła wyporu działa na miedziane ciało o objętości 100 cm 3 zanurzone całkowicie w wodzie, a jaka na takie samo ciało zanurzone w nafcie? 58. Szklana kostka o gęstości 2600 kg/m 3 i objętości 200 cm 3 zanurzona została całkowicie w nieznanej cieczy. Oblicz gęstość tej cieczy, jeżeli na kostkę działa siła wyporu równa 2,47 N. W jakiej cieczy zanurzona była kostka? 59. Uzupełnij tabelę, wykonując odpowiednie obliczenia. Siła wyporu F w Rodzaj cieczy Gęstość cieczy r [kg/m 3 ] Objętość części zanurzonej v z 4895 N 998 0,371 N 30 cm 3 3,323 kn rtęć 25 dm Jaką długość ma krawędź srebrnej kostki w kształcie sześcianu, zanurzonej całkowicie w oliwie, na którą działa siła wyporu 0,58 N? a) 8 cm b) 0,01 m c) 20 mm d) 4 cm 61. Drewniana kulka o gęstości 700 kg/m 3 pływa częściowo zanurzona w: a) wodzie, b) glicerynie, c) rtęci. Jaka część jej całkowitej objętości zanurzona jest w każdej z tych cieczy? 62. Drewniany kijek o gęstości 600 kg/m 3 pływa częściowo zanurzony w pewnej cieczy. Stosunek objętości części zanurzonej do całkowitej wynosi 0,55. Oblicz gęstość tej cieczy. 63. Oblicz gęstość cieczy, jeżeli 1/4 całkowitej objętości drewnianego klocka o gęstości 700 kg/m 3 jest wynurzona ponad powierzchnię tej cieczy. 64. Pewne ciało pływa częściowo zanurzone w wodzie, tak ze część zanurzona stanowi 2/3 całej objętości. Oblicz gęstość tego ciała. Z jakiej substancji może być wykonane to ciało? 6 hydrostatyka

7 65. Jaka jest gęstość ciała, które pływa całkowicie zanurzone w glicerynie? 66. Stalowa kulka o promieniu 5 cm jest całkowicie zanurzona w wodzie. Oblicz siłę wyporu działającą na kulkę. 67. Oblicz siłę wyporu, która działa na całkowicie zanurzoną w nafcie drewnianą kostkę. Kostka ma kształt sześcianu o krawędzi 3 cm. 68. Drewniana listewka o gęstości 600 kg/m 3, pływa częściowo zanurzona w wodzie. Objętość całego ciała wynosi 1000 cm 3. Oblicz: a) objętość tej części, która zanurzona jest w wodzie, b) objętość części wynurzonej z wody, c) stosunek objętości zanurzonej do objętości całkowitej. 69. Mosiężny sześcian o krawędzi 0,05 m i o gęstości 8440 kg/m 3 pływa częściowo zanurzony w rtęci. Oblicz: a) objętość części zanurzonej, b) objętość części wynurzonej, c) stosunek objętości części zanurzonej do objętości całkowitej. 70. Sześcienna kostka o krawędzi 10 cm pływa w wodzie zanurzona na głębokość 9,22 cm. Z jakiego materiału wykonana jest kostka? 71. Jaka jest głębokość zanurzenia żelaznego prostopadłościanu o wysokości 20 cm pływającego pionowo w rtęci? a) 0,09 m b) 11,5 cm c) 1,5 m d) 8 cm 72. Prostopadłościan o gęstości 700 kg/m 3 i wysokości równej 10 cm umieszczono najpierw w oliwie, a potem w glicerynie. O ile zmieni się głębokość zanurzenia prostopadłościanu przy przełożeniu z oliwy do gliceryny? W której cieczy głębokość zanurzenia będzie większa? 73. W naczyniu znajdują się rtęć i woda. Jak wiesz, ciecze te nie mieszają się ze sobą. Do naczynia wrzucono kulkę, która pływa częściowo zanurzona w wodzie, a częściowo w rtęci. Jaka część całej objętości kulki znajduje się w wodzie? Gęstość kulki wynosi 7500 kg/m W naczyniu znajdują się dwie niemieszające się ze sobą ciecze o gęstościach: r 1 = 1260 kg/m 3 i r 2 = 998 kg/m 3. Do naczynia wrzucono kostkę sześcienną o krawędzi 5 cm. Kostka ta pływa pionowo, całkowicie zanurzona, przy czym w dolnej cieczy zanurza się na głębokość 3 cm. Jaka jest gęstość kostki? 75. Wazonik waży w powietrzu 2,54 N, a w wodzie 2,24 N. Jaka jest gęstość materiału, z którego wykonano wazonik? a) 8449 kg/m 3, b)2250 kg/m 3 c) kg/m 3 d) 2160 kg/m 3, 76. Stalowa kulka waży w powietrzu 3,2 N, a w nieznanej cieczy 2,8 N. Jaka jest gęstość tej cieczy, jeżeli gęstość stali wynosi 7500 kg/m 3? 77. Dwie kule - jedna z tytanu, a druga z ołowiu - ważą tyle samo w glicerynie. Objętość pierwszej kuli wynosi 200 cm 3. Jaka jest objętość drugiej kuli? 78. Dwie kule o gęstościach 2790 kg/m 3 i 8440 kg/m 3, ważą tyle samo w cieczy o gęstości 1260 kg/m 3. Jaki jest stosunek objętości tych kul? 79. Dwie kostki sześcienne o gęstościach 2500 kg/m 3 i 8910 kg/m 3, oraz krawędziach odpowiednio: 10 cm i 5 cm, ważą tyle samo w pewnej cieczy. Jaka jest gęstość tej cieczy? 80. Jaka jest grubość kry lodowej wystającej nad powierzchnię wody na wysokość 2 m? a) 4 m b) 18 m c) 0,0236 km d) 600 cm 81. Kra lodowa o jednakowej grubości pływa po wodzie tak, że nad powierzchnię wody wystaje warstwa o grubości 50 hydrostatyka 7

8 cm. Jaka jest masa tej kry, jeżeli jej pole podstawy wynosi 1 km 2? 82. Jaka siła wypadkowa działa na stalową kulkę o promieniu 2 cm i gęstości 7500 kg/m 3, którą umieszczono: a) w wodzie, b) w glicerynie? 83. Kostkę sześcienną o krawędzi 3 cm, wykonaną ze złota, przełożono z nafty o gęstości 680 kg/m 3 do gliceryny, a potem do rtęci. O ile zmieni się siła wypadkowa działająca na sześcian po przełożeniu ciała: a) z nafty do gliceryny, b) z gliceryny do rtęci? Sprawdź, czy potrafisz 84. Naczynie wypełnione wodą zamknięte jest ruchomym korkiem (tłokiem) o dolnej powierzchni 20 cm 2. O ile wzrosło ciśnienie wewnątrz wody, jeżeli na korku postawiono odważnik o masie 1 kg? O ile wzrosła całkowita wartość parcia na ścianki naczynia, jeżeli ich całkowita powierzchnia wynosi 0,1 m 2? (Przyjmij g = 10 m/s 2 ). 85. Do naczyń o kształtach przedstawionych na rysunku nalano wody do wysokości h w każdym. Pola powierzchni dna S są we wszystkich naczyniach jednakowe. a) Czy siły parcia wody na dno są w tych naczyniach jednakowe? b) W którym naczyniu ciężar wody jest większy niż parcie na dno naczynia, w którym mniejszy, a w którym jest mu równy? c) Jeżeli te naczynia będziemy stawiać parami na szalki wagi, czy będzie ona w równowadze? (Zakładamy, że ciężary pustych naczyń są jednakowe). 86. Na jednej szalce wagi zawieszono na nici kawałek żelaza, a na drugiej - kawałek ołowiu o takim samym ciężarze. Czy równowaga zostanie naruszona, gdy oba kawałki metalu zanurzymy w wodzie, trzymając naczynia z wodą w rękach? Jeżeli tak, to która szalka wagi się obniży? 87. Do naczynia w kształcie sześcianu o krawędzi a równej 9 cm nalano do pełna pewnej cieczy. Okazało się, że na dno naczynia działa siła parcia równa 96,6 N. Oblicz gęstość tej cieczy. Jaka to ciecz? 88. Drewniana kostka pływa zanurzona do połowy w: a) glicerynie, b) wodzie, c) nafcie, d) oliwie. Wybierz właściwą ciecz. 8 hydrostatyka