Ένα υγρό σε δοχείο και το υδροστατικό παράδοξο.



Σχετικά έγγραφα
Μερικές εισαγωγικές ερωτήσεις στα ρευστά.

Μηχανικό Στερεό. Μια εργασία για την Επανάληψη

Για να μην χάσουμε τα συμπεράσματα.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΙ ΡΟΠΕΣ

Θ1.1 Να συμπληρωθούν τα κενά στις προτάσεις που ακολουθούν:

Οι πιέσεις σε κλειστό δοχείο

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΜΑΖΑΣ ΘΕΣΗΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΜΑΖΑΣ ΡΟΠΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΣΩΜΑΤΩΝ

Αποκλειστικά μόνο για Καθηγητές.

3.2. Ισορροπία στερεού.

Και τα στερεά συγκρούονται

Ισορροπία στερεού Ποιες είναι οι δυνάμεις που ασκούνται; Ένας Κύλινδρος Πάνω σε μια Σφήνα. Υλικό Φυσικής Χημείας

ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ

Ειδικά θέματα στη ροπή αδράνειας του στερεού.

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2019 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 5

8. Σύνθεση και ανάλυση δυνάμεων

Εσωτερικές Αλληλεπιδράσεις Νο 3.

Δυναμική των ρευστών Στοιχεία θεωρίας

Μην ξεχνάμε τον άξονα περιστροφής.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/17 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Ενδεικτικό Φύλλο Εργασίας 1. Ορθογώνιο Παραλληλεπίπεδο - Κύβος

Στο διπλανό σχήμα το έμβολο έχει βάρος Β, διατομή Α και ισορροπεί. Η δύναμη που ασκείται από το υγρό στο έμβολο είναι

ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΤΩΝΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Σελίδα 1

Μαθηματικά: Αριθμητική και Άλγεβρα. Μάθημα 10 ο, Τμήμα Α

ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΕ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΕΠΙΠΛΕΥΣΗ

Σύνθεση ανάλυση δυνάμεων

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Θέμα Α. 1. β 2. α 3. γ 4. β 5. Λ,Λ,Λ,Λ,Λ.

Άλλη μια ράβδος στρέφεται

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανολογίας

Ισχύουν οι αρχές διατήρησης; Πώς εφαρμόζονται;

κάθετη δύναμη εμβαδόν επιφάνειας Σύμβολο μεγέθους Ορισμός μεγέθους Μονάδα στο S.I.

Ενδεικτικό Φύλλο Εργασίας 1. Επίπεδα και Ευθείες Ονοματεπώνυμο:... Τάξη Τμήμα:... Ημερομηνία:...

Βασικές Γεωμετρικές έννοιες

ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

κατά την οποία το μέτρο της ταχύτητας του κέντρου μάζας του τροχού είναι ίσο με

ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΡΙΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ

Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε. / ΤΜΗΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2014 ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ Ι Μαρούσι Καθηγητής Σιδερής Ε.

Τι δεν είναι η πίεση!!!

w w w.k z a c h a r i a d i s.g r

Περί κύλισης και τριβής.

Ενδεικτικό Φύλλο Εργασίας 1. Ορθογώνιο Παραλληλεπίπεδο - Κύβος

Ασκήσεις κέντρου μάζας και ροπής αδράνειας. αν φανταστούμε ότι το χωρίζουμε το στερεό σώμα σε μικρά κομμάτια, μόρια, μάζας m i και θέσης r i

5. Τα μήκη των βάσεων ενός τραπεζίου είναι 8 cm και 12 cm και το ύψος του είναι 7. Να βρείτε το εμβαδό του.

ΟΜΑΔΑ Α. ΠΡΟΣΟΧΗ!! Τα αποτελέσματα να γραφούν με 3 σημαντικά ψηφία. ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ. Τριβή κύλισης σε οριζόντιο δρόμο: f

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Ύλη: Ορμή

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΓΛΑΝΤΖΙΑΣ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ - ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

διαιρούμε με το εμβαδό Α 2 του εμβόλου (1)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ

Προτεινόμενο διαγώνισμα Φυσικής Α Λυκείου

Οι γωνίες και που ονομάζονται «εντός εναλλάξ γωνίες» και είναι ίσες. «εντός-εκτός και επί τα αυτά μέρη γωνίες» και είναι ίσες.

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Συνισταμένη, κοίλη σφαίρα και μερικές άλλες εφαρμογές

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 180min ΤΜΗΜΑ:. ONOMA/ΕΠΩΝΥΜΟ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΘΕΜΑ 1 ο ΘΕΜΑ 2 ο ΘΕΜΑ 3 ο ΘΕΜΑ 4 ο ΣΥΝΟΛΟ ΜΟΝΑΔΕΣ

0,5s s H μέγιστη ταχύτητα ταλάντωσης των μορίων του ελαστικού μέσου είναι. 0,5s s

MATHematics.mousoulides.com

ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Στροφορμή. Μερικές όψεις

ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ε ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ. Γεωμετρικά στερεά - Ο όγκος. Ενότητα 8. β τεύχος

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Κεφάλαιο 4 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΚΕΝΤΡΟΥ ΑΝΤΩΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΚΕΝΤΡΟΥ ΛΟΓΩ ΕΓΚΑΡΣΙΑΣ ΚΛΙΣΗΣ

Το παρακάτω διάγραμμα παριστάνει την απομάκρυνση y ενός σημείου Μ (x Μ =1,2 m) του μέσου σε συνάρτηση με το χρόνο.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΣΧ. ΧΡ Ενότητα 2: Αξιοσημείωτες Ταυτότητες 1. Να βρείτε τα αναπτύγματα: (α) 2

ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΞΑΝΘΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Αγγελίδης Π., Αναπλ. Καθηγητής

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΠΙΕΣΗΣ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ

Ορισμός Τετραγωνική ονομάζεται κάθε συνάρτηση της μορφής y = αx 2 + βx + γ με α 0.

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΤΑΞΗ / ΤΜΗΜΑ : Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2016

Συμβολή κυμάτων και σύνθεση ταλαντώσεων.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. 1. 2( x 1) 3(2 x) 5( x 3) 2. 4x 2( x 3) 6 2x 3. 2x 3(4 x) x 5( x 1)

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΡΕΥΣΤΑ -ΣΤΕΡΕΟ 24/02/2019

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ (ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/03/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΠΥΡΑΥΛΩΝ. Η προώθηση των πυραύλων στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ορμής.

Φυσική Θετικών Σπουδών Γ τάξη Ενιαίου Λυκείου 2 0 Κεφάλαιο

ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ.

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 180min ΤΜΗΜΑ:. ONOMA/ΕΠΩΝΥΜΟ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΘΕΜΑ 1 ο ΘΕΜΑ 2 ο ΘΕΜΑ 3 ο ΘΕΜΑ 4 ο ΣΥΝΟΛΟ ΜΟΝΑΔΕΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/02/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών Τζιόλας Χρήστος. και Α 2

2 Β Βάσεις παραλληλογράµµου Βαρύκεντρο Γ Γεωµετρική κατασκευή Γεωµετρικός τόπος (ς) Γωνία Οι απέναντι πλευρές του. Κέντρο βάρους τριγώνου, δηλ. το σηµ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ


ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η ΕΞΙΣΩΣΗ BERNOULLI ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. έμβολο Ε 1 ασκούνται επιπρόσθετα οι εξής

1. 4 ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΠΟΛΥΩΝΥΜΩΝ

Physics by Chris Simopoulos

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

Το επίπεδο του ημιεπιπέδου σ χωρίζει το χώρο σε δύο ημιχώρους. Καλούμε Π τ τον ημιχώρο στον οποίο βρίσκεται το ημιεπίπεδο τ Επίσης, το επίπεδο του

6α) Ο δίσκος ισορροπεί με τη βοήθεια ενός νήματος παράλληλου στο κεκλιμένο επίπεδο. Αν το

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

Στροφορµή. υο παρατηρήσεις: 1) Η στροφορµή ενός υλικού σηµείου, που υπολογίζουµε µε βάση τα προηγούµενα, αναφέρεται. σε µια ορισµένη χρονική στιγµή.

Β.1.8. Παραπληρωματικές και Συμπληρωματικές γωνίες Κατά κορυφήν γωνίες

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 03/05/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

Η επιτάχυνση και ο ρόλος της.

Προβλήματα Ισορροπίας Δυνάμεων. Μεθοδολογία ασκήσεων

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ - ΜΕΡΟΣ Α

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/17 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Transcript:

Ένα υγρό σε δοχείο και το υδροστατικό παράδοξο. Ας μελετήσουμε τι συμβαίνει, όταν ένα υγρό περιέχεται σε ένα ακίνητο δοχείο. Τι δυνάμεις ασκεί στο δοχείο; Τι σχέση έχουν αυτές με το βάρος του υγρού; Εφαρμογή η : Ένα κυλινδρικό δοχείο περιέχει υγρό μέχρι ύψος. i) Πόση δύναμη ασκεί το υγρό στην βάση του δοχείου, εμβαδού Α; ii) Πόση δύναμη ασκεί το υγρό στην παράπλευρη επιφάνεια του δοχείου; Η ατμοσφαιρική πίεση να μην ληφθεί υπόψη. πολλά «τέτοια στεφάνια» (πείτε αν προτιμάτε ότι έχουμε κόψει τον κύλινδρο σε πολλές φέτες, παίρνο Απάντηση: i) Η πίεση στον πυθμένα του δοχείου είναι ίση: p ρg Οπότε το υγρό ασκεί στον πυθμένα κατακόρυφη δύναμη με φορά προς τα κάτω, μέτρου: F p A ρg A ρgv Ίση δηλαδή με το βάρος του υγρού που περιέχεται στο δοχείο. Στην πραγματικότητα η βάση δέχεται σε κάθε σημείο της πιεστικές δυνάμεις, μέτρου df=p dα η συνισταμένη των οποίων έχει το μέτρο που υπολογίσαμε παραπάνω και λόγω συμμετρίας, ο φορέας της περνά από το κέντρο της βάσης. w F df ii) Ας πάρουμε μια κυκλική περιοχή της παράπλευρης επιφάνειας, η οποία σχηματίζει μια στεφάνη σε βάθος, ύψους d όπως στο σχήμα. Στο παρακάτω σχήμα η στεφάνη σε κάτοψη. Αν πάρουμε ένα στοιχειώδες τόξο ds της στεφάνης, τότε στο στοιχειώδες εμβαδόν dα, θα ασκηθεί από το υγρό μια οριζόντια δύναμη df, μέτρου: d df =p dα =ρg d ds. Αλλά όμως υπάρχει και το συμμετρικό τόξο όπου σε αντίστοιχη επιφάνεια εμβαδού dα =dα θα ασκείται η δύναμη df, του ίδιου μέτρου και αντίθετης φοράς, οπότε η συνισταμένη των δύο αυτών δυνάμεων, είναι μηδενική. Χωρίζοντας λοιπόν τη στεφάνη αυτή σε πολλά αντίστοιχα τόξα d s, ds θα υπάρχουν πάντα αντίστοιχα συμμετρικά τόξα, για τα οποία ΣdF=, οπότε και συνολικά η δύναμη στη στεφάνη από το υγρό, θα είναι μηδενική. Αλλά επειδή η συνολική παράπλευρη επιφάνεια, δεν είναι τίποτα άλλο από www.likonet.gr da d df F da

ντας πολλούς κυλίνδρους μικρού ύψους ) και η συνολική δύναμη σε όλη την παράπλευρη επιφάνεια θα είναι μηδενική. Εφαρμογή η : Ένα δοχείο σχήματος ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου με βάση τετράγωνο ακμής α, περιέχει υγρό μέχρι ύψος. Να υπολογιστεί η δύναμη που ασκεί το υγρό στη δεξιά κατακόρυφη πλευρά του δοχείου, λόγω υδροστατικής πίεσης. Απάντηση: Προφανώς η ασκούμενη δύναμη, κάθετη στην επιφάνεια, θα είναι οριζόντια. Η δύναμη F διέρχεται από κάποιο σημείο Μ, όπως στο σχήμα. Για να την υπολογίσουμε, δεν έχουμε παρά να χωρίσουμε την παράπλευρη έδρα, σε λε- F F πτές οριζόντιες λωρίδες πλάτους d. Έστω μια τέτοια λωρίδα σε βάθος (το =, είναι στην επιφάνεια του υγρού). Η α- σκούμενη δύναμη στην λωρίδα αυτή, θα είναι κάθετη και θα περνάει από το μέσον της, έχοντας μέτρο df g( ad ) g z( ad ) όπου z η απόστασή της από d το γεωμετρικό κέντρο Κ του ορθογωνίου, με μπλε χρώμα, που είναι το μέρος της πλαϊνής έδρας που έρχεται σε επαφή με το υγρό. Αλλά αν πάρουμε μια συμμετρική λωρίδα, σε απόσταση z κάτω από το κέντρο Κ, τότε θα δέχεται από το υγρό δύναμη df g( ad ) g z( ad ). Αλλά τότε η συνισταμένη τους θα έχει μέτρο: df, =df +df = g z( ad ) g z( ad ) df, =df +df = g ( ad ) g ( ad ) Δηλαδή η συνολική δύναμη, είναι ίδια, ωσάν και οι δύο λωρίδες βρισκόταν σε βάθος ίσο με ½. Αλλά τότε χωρίζοντας όλη την επιφάνεια σε λεπτές τέτοιες λωρίδες και προσθέτοντας τις αντίστοιχες δυνάμεις, θα έ- χουμε ότι η συνολική δύναμη που ασκεί το υγρό στην παράπλευρη έδρα, θα διέρχεται από κάποιο σημείο της κατακόρυφης ΒΓ, η οποία συνδέει τα μέσα των δύο απέναντι πλευρών του ορθογωνίου και θα έχει μέτρο: F g A ga Θα μπορούσαμε να δουλέψουμε με λίγα περισσότερα Μαθηματικά: B a K www.likonet.gr

Αν στην λωρίδα σε βάθος ασκείται δύναμη df g( ad ) τότε η συνολική δύναμη στην επιφάνεια θα είναι: F gad ga ga Παραπάνω είπαμε ότι η συνολική δύναμη περνά από κάποιο σημείο της ΒΓ. Αλλά ποιο είναι αυτό; Σε ποιο βάθος ; Αν εφαρμόσουμε το θεώρημα των ροπών (Η ροπή της δύναμης F ως προς ένα σημείο Β ισούται με το ά- θροισμα των ροπών των συνιστωσών της δύναμης ως προς το ίδιο σημείο), για τις συνιστώσες και τη συνισταμένη ως προς το σημείο Β, παίρνουμε: τ F/Β =τ F/Β + τ F/Β +. τ Fν/Β Ή αν επιστρέψουμε στο παραπάνω σχήμα και χρησιμοποιήσουμε τις λωρίδες πλάτους d σε βάθος, θα έχουμε: F df gad ga d ga F ga d ga Συμπέρασμα: ga g F g Στην κατακόρυφη παράπλευρη έδρα ενός δοχείου, ασκείται δύναμη, λόγω υδροστατικής πίεσης (αφήνουμε στην άκρη της συνεισφορά της ατμοσφαιρικής πίεσης, αφού αυτή υ- πάρχει και στην εξωτερική περιοχή της πλευράς) με μέτρο ίσο με το εμβαδόν της πλευράς επί την πίεση που υπάρχει σε βάθος ½, δηλαδή F=p Κ Α, ενώ ο φορέας της περνάει από M K F ένα σημείο Μ σε βάθος. Εφαρμογή η : Σε δοχείο όπως στο παρακάτω σχήμα, εμβαδού βάσης Α, όπου οι πλαϊνές πλευρές σχηματίζουν γωνία θ με την οριζόντια διεύθυνση, περιέχεται νερό, μέχρι ύψος. Να υπολογιστούν οι δυνάμεις που ασκεί το νερό: www.likonet.gr

i) Στη βάση του δοχείου. ii) στο δοχείο, αν οι δυο κεκλιμένες έδρες έχουν εμβαδά Α. Στις απαντήσεις να μην ληφθεί υπόψη η ατμοσφαιρική πίεση. Απάντηση. i) Στο διπλανό σχήμα έχουν σχεδιαστεί οι δυνάμεις που ασκεί το νερό, στη βάση, καθώς και στις δυο κεκλιμένες πλευρές. Για τη βάση έχουμε: F pa ga ii) Στις δύο κατακόρυφες παράπλευρες έδρες, αυτή προς τον αναγνώστη και η πίσω από τη σελίδα, οι ασκούμενες δυνάμεις είναι οριζόντιες και αντίθετες, οπότε η συνισταμένης τους είναι μηδενική. Απομένουν οι δύο κεκλιμένες έ- δρες. Λόγω συμμετρίας, οι δύο έδρες δέχονται δυνάμεις ίσου μέτρου F =F, όπου με βάση την προηγούμενη εφαρμογή έχουμε ότι: F F pk A g A F F F Αν αναλύσουμε τις δυνάμεις F και F σε μια οριζόντια και μια κατακόρυφη συνιστώσα, παίρνουμε: Fx F x Fx F F F F x F F F x F F F F F F F F F F F F ga ga ( ) () ( ) Τι ακριβώς μας δίνει το παραπάνω άθροισμα; A είναι ο όγκος () στο παραπάνω σχήμα, οπότε ga είναι το βάρος του νερού στον () όγκο. A είναι ο όγκος (), ίσος με τον όγκο (), οπότε ga είναι το βάρος του νερού, που περιέχεται στους όγκους () και (). Συνεπώς η συνισταμένη όλων των δυνάμεων, που ασκεί το νερό σε όλα τα τοιχώματα του δοχείου, είναι κατακόρυφη και με μέτρο ίσο με το βάρος του νερού. Προφανώς όμως η δύναμη που ασκεί το νερό στον πυθμένα, είναι μικρότερη από το βάρος του νερού! Αν πάρουμε το νερό, αυτό δέχεται δύο δυνάμεις. Το βάρος και η δύναμη f από το δοχείο. f w www.likonet.gr 4

Από την ισορροπία του έχουμε ότι ΣF= ή f=w. Αλλά τότε το νερό ασκεί στο δοχείο την αντίδραση της f, ας την ονομάσουμε f με μέτρο επίσης f =w. Εφαρμογή 4 η : Σε δοχείο όπως στο διπλανό σχήμα, εμβαδού βάσης Α, όπου οι πλαϊνές πλευρές σχηματίζουν γωνία θ με την οριζόντια διεύθυνση, περιέχεται νερό, μέχρι ύψος. Να υπολογιστούν οι δυνάμεις που ασκεί το νερό: i) Στη βάση του δοχείου. ii) στο δοχείο, αν οι δυο κεκλιμένες έδρες έχουν εμβαδά Α. Στις απαντήσεις να μην ληφθεί υπόψη η ατμοσφαιρική πίεση. Απάντηση. Στην εφαρμογή αυτή δεν σχεδιάστηκε τρισδιάστατο το δοχείο, αλλά αφού η κατάσταση είναι παρόμοια με την προηγούμενη, περιοριστήκαμε σε τομή του δοχείου. i) Στο διπλανό σχήμα έχουν σχεδιαστεί οι δυνάμεις που ασκεί το νερό, στη βάση, καθώς και στις δυο κεκλιμένες πλευρές. F F Για τη βάση έχουμε: F pa ga F ii) Και εδώ, στις δύο κατακόρυφες παράπλευρες έδρες, αυτή προς τον αναγνώστη και η πίσω από τη σελίδα, οι ασκούμενες δυνάμεις είναι οριζόντιες και αντίθετες, οπότε η συνισταμένης τους είναι μηδενική. Απομένουν οι δύο κεκλιμένες έδρες. Λόγω συμμετρίας, οι δύο έδρες δέχονται δυνάμεις ίσου μέτρου F =F, όπου με βάση την προηγούμενη εφαρμογή έχουμε ότι: F F pk A g A Αναλύοντας ξανά τις δυνάμεις F και F σε μια οριζόντια και μια κατακόρυφη συνιστώσα, παίρνουμε: Fx F x Fx F F F F x F F F F x F F F F F F F F F F F ga ga Τι ακριβώς μας δίνει το παραπάνω άθροισμα; A είναι ο όγκος του παραλληλεπιπέδου, η τομή του οποίου είναι το ορθογώνιο ΑΒΓΔ στο παραπάνω σχήμα, οπότε www.likonet.gr 5 A ( ) ( ) B

ga είναι το βάρος του νερού (αν υπήρχε) στον αντίστοιχο όγκο. A είναι ο όγκος (), ίσος με τον όγκο (), οπότε ga είναι το βάρος του νερού, που περιέχεται στους όγκους () και (). Αλλά τότε η παράσταση ga ga είναι ίση με το βάρος του νερού που περιέχεται πραγματικά στο δοχείο. Συνεπώς η συνισταμένη όλων των δυνάμεων, που ασκεί το νερό σε όλα τα τοιχώματα του δοχείου, είναι κατακόρυφη και με μέτρο ίσο με το βάρος του νερού. Προφανώς όμως η δύναμη που ασκεί το νερό στον πυθμένα, είναι τώρα μεγαλύτερη από το βάρος του νερού! Οι περιπτώσεις των εφαρμογών και 4 αναφέρονται συνήθως ως το υδροστατικό παράδοξο. Η παραπάνω ανάλυση, νομίζω ανέδειξε ότι δεν υπάρχει κάποιο «σοβαρό παράδοξο», αφού το νερό ασκεί στα τοιχώματα συνολικά δύναμη ίση με το βάρος. Το «παράδοξο εμφανίζεται» όταν ξεχάσουμε, κακώς, το δοχείο και α- σχολούμαστε με τη βάση του δοχείου! dmargaris@gmail.com www.likonet.gr 6