לחץ
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| pressure/ˈpreʃə/ | לחץ |
| pascal/ˈpæskl/ | פסקל |
| fluids/ˈfluːɪdz/ | נוזלים |
מדכיף חד חותך
- לחץ על ידך עם מקל עגול — לא קורה כלום. סיכת מחט בלחץ זהה גורמת לכאב.
- הכוח הוא אותו דבר; מה שהשתנה הוא השטח שעליו הוא פועל.
- רעיון זה נקרא לחץ, והוא מסביר סכינים, נעלי שלג וימי עמוקים.
מהו לחץ?
- לחץ הוא הכוח הנלחץ לכל יחידת שטח:
- היחידה היא פסקל (Pa); $1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$.
- אותו כוח, שטח קטן יותר → לחץ גדול יותר.
לחץ
p = ρg·h
לחץ בנוזל פרופורציונלי לעומק.
קופסה לוחצת כלפי מטה בכוח של $200\ \text{N}$ על שטח של $0.50\ \text{m}^2$. מהו הלחץ, ב-Pa?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$p = \dfrac{F}{A} = \dfrac{200}{0.50} = 400\ \text{Pa}$.
מדוע השטח חשוב
- לסכין חדה או לסיכת פינט יש שטח זעיר, ולכן הם מפיקים לחץ עצום וחותכים או חודרים בקלות.
- נעלי שלג וצמיגי טרקטורים יש להם שטח גדול, ולכן הם מפיקים לחץ קטן ואינם צוללים.
- הרגליים הרחבות של גמלים עובדות באותו אופן בחול רך.
אותו כוח, שטח שונה → לחץ שונה. הבסיס הצר צולל; הבסיס הרחב נשאר למעלה.
דוגמה מפורטת. אדם במשקל 600 N עומד על רגל אחת (שטח $0.02\ \text{m}^2$). הלחץ הוא $= \dfrac{600}{0.02} = 30\,000\ \text{Pa}$. על שתי הרגליים (שטח $0.04\ \text{m}^2$): הלחץ הוא $= 15\,000\ \text{Pa}$ — חצי ממנו.
הלחץ פועל בכל הכיוונים בנוזלים. כאשר אתה טובע בעומק, המים לוחצים על האוזניים שלך מכל צד — לא רק מלמעלה. הנוסחה $\Delta p = \rho g\,\Delta h$ נותנת את הלחץ בעומק זה בכל הכיוונים.
מדוע סכין חדה חותכת טוב יותר מסכין טהובה (עם אותו דחיפה)?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כוח זהה על שטח קטן גורם ללחץ גבוה מאוד ($p = F/A$), ולכן החיתוך מתבצע בקלות.
מגפי השלג מונעים ממך לשקוע בשלג כי הם:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
שטח גדול יותר פירושו לחץ נמוך יותר עבור אותו משקל, ולכן אינך שקוע.
לחץ בנוזל
- בנוזל, הלחץ עולה עם העומק ועם צפיפות הנוזל:
- הוא פועל בכל הכיוונים, לא רק כלפי מטה.
- זו הסיבה שהמחסום בנוי עבה בתחתית, שם הלחץ המיימי הוא הגדול ביותר, ולמה האוזניים כואבות בעומק מתחת למים.
ככל שהנוזל עמוק יותר, כך הלחץ גדול יותר, ולכן הדחיפה החוצה לעבר הקיר עולה עם העומק
בלחץ נוזלי פועל בכל הכיוונים, ולא רק כלפי מטה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
נוזל דוחף באופן שווה בכל הכיוונים בעומק נתון — ולכן הוא גם לוחץ על צידי המיכל.
מצאו את הלחץ הנוסף $2.0\ \text{m}$ בעומק במים ($\rho = 1000\ \text{kg/m}^3$, $g = 9.8\ \text{N/kg}$), בפסקלים.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta p = \rho g\,\Delta h = 1000 \times 9.8 \times 2.0 = 19\,600\ \text{Pa}$.
הבנתך מושלמת
- לחץ $p = \dfrac{F}{A}$, יחידת המידה היא פסקל ($1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$)
- שטח קטן → לחץ גבוה (סכין); שטח גדול → לחץ נמוך (נעלי שלג)
- בנוזל, הלחץ עולה עם העומק והצפיפות: $\Delta p = \rho g\,\Delta h$, הפועל בכל הכיוונים