Ρευστά, Πίεση, Άνωση Το φαινόμενο της Πλεύσης-Βύθισης και οι παράγοντες που το επηρεάζουν ΕΦΕΙΑ 8ο μάθημα

Είναι ένα μέγεθος που χρησιμοποιείται στην πρόβλεψη, περιγραφή και ερμηνεία φαινομένων κίνησης και ηρεμίας ρευστών (υγρών και αερίων). Είναι εντατικό μέγεθος, δηλ. δεν εξαρτάται από την ποσότητα του συστήματος στο οποίο αναφέρεται. Άρα δεν αθροίζεται. Είναι μονόμετρο μέγεθος, συνάρτηση σημείου. Η πίεση

Η πίεση

Η υδροστατική πίεση εξαρτάται από το βάθος και το είδος του υγρού Νόμος της υδροστατικής πίεσης Ρ = ε • h Η ατμοσφαιρική πίεση εξαρτάται από το ύψος στην ατμόσφαιρα, αλλά όχι γραμμικά όπως η υδροστατική Η πίεση

Πιεστική Δύναμη = Πίεση Χ Εμβαδόν επιφάνειας Κάθε σώμα που βυθίζεται ή έρχεται σε επαφή με ένα ρευστό δέχεται από αυτό μια δύναμη κάθετη στην επιφάνεια επαφής, από το ρευστό στην επιφάνεια. F = P  S Πιεστική Δύναμη = Πίεση Χ Εμβαδόν επιφάνειας Η πιεστική δύναμη

Διαφορές πίεσης και πιεστικής δύναμης ΠΙΕΣΗ ΠΙΕΣΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ Αριθμητικό Διανυσματικό Καταστατικό Αλληλεπίδρασης Εντατικό Εκτατικό Μη προσθετικό Προσθετικό Διατυπώνεται ως; “έχει” ή “υπάρχει” Διατυπώνεται ως; “ασκείται” ή “δέχεται” Διαφορές πίεσης και πιεστικής δύναμης

Αρχή του Πασκάλ Η πίεση που προκαλείται σε ένα σημείο του ρευστού μεταδίδεται αμετάβλητη σε όλα τα σημεία του Με αυτή την αρχή ερμηνεύεται η λειτουργία των υδραυλικών φρένων των αυτοκινήτων

Αρχή του Πασκάλ

Κίνηση ρευστών Όταν σε δυο σημεία ενός ρευστού επικρατεί διαφορά πίεσης, τότε προκαλείται κίνηση του ρευστού από τα σημεία υψηλής σε αυτά χαμηλής πίεσης Έτσι εξηγείται το φύσημα των ανέμων, π.χ. υψηλή βαρομετρική πίεση στη Ρωσία (βαρομετρικό υψηλό) και χαμηλή (βαρομετρικό χαμηλό) στη Μεσόγειο ποιας κατεύθυνσης ανέμους προκαλεί; Έτσι εξηγείται και η πόση αναψυκτικών με καλαμάκι, καθώς και το γέμισμα της σύριγγας

Άνωση ΑΝΩΣΗ

Α (άνωση) = ε (ειδικό βάρος) • V (όγκο) Είναι η συνισταμένη των πιεστικών δυνάμεων που ασκεί ένα ρευστό, υγρό ή αέριο, σε κάθε στερεό που βυθίζεται σε αυτό. Έχει κατεύθυνση κατακόρυφη προς τα πάνω. Εξαρτάται από τον όγκο του βυθισμένου σώματος και από το είδος του ρευστού Ισούται με το βάρος του ρευστού που εκτοπίζεται Α (άνωση) = ε (ειδικό βάρος) • V (όγκο) Κάθε σώμα που βυθίζεται σε ένα υγρό, χάνει τόσο από το βάρος του όσο είναι το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται (Αρχή Αρχιμήδη). Το ιστορικό πείραμα του Αρχιμήδη Άνωση υγρών και αερίων

Πότε πλέει και πότε βυθίζεται ένα σώμα; Όταν η άνωση είναι μικρότερη του βάρους το σώμα βυθίζεται Όταν η άνωση είναι ίση με το βάρος, πλέει βυθισμένο ολόκληρο Όταν η άνωση είναι μεγαλύτερη του βάρους, ανεβαίνει στην επιφάνεια και ισορροπεί έτσι ώστε η άνωση να γίνει ίση με το βάρος. Η άνωση τότε αφορά μόνο το βυθισμένο μέρος

Πότε πλέει και πότε βυθίζεται ένα ΟΜΟΓΕΝΕΣ σώμα; (Σύγκριση πυκνοτήτων) Όταν η πυκνότητα του σώματος είναι μεγαλύτερη του υγρού βυθίζεται (πέτρα στο νερό) Όταν είναι ίση αιωρείται βυθισμένο (π.χ. πλαστική σακούλα με νερό μέσα στο νερό) Όταν είναι μικρότερη τότε επιπλέει με ένα μέρος έξω από το νερό

Πότε πλέει και πότε βυθίζεται ένα ΜΗ ΟΜΟΓΕΝΕΣ σώμα; (Σύγκριση πυκνοτήτων) Ισχύουν τα ίδια, αλλά τώρα μιλάμε για τη μέση πυκνότητα του σώματος Π.χ. μια σιδερένια σφαίρα βυθίζεται, αλλά αν της κάνουμε κοιλότητα, τέτοια ώστε η μέση πυκνότητα σιδήρου / αέρα να είναι μικρότερη του νερού (1) τότε επιπλέει Κάτι παρόμοιο, αλλά πιο σύνθετο γίνεται με τα πλοία

Πλεύση – Βύθιση σώματος Βάρος > Άνωσης Βάρος = Άνωση Βάρος = Άνωση(*) (*) Η άνωση στην περίπτωση αυτή είναι μικρότερη από πριν

Διαδικασία Ελέγχου Μεταβλητών Για να διερευνήσουμε εάν ένας παράγοντας επηρεάζει κάποιο φαινόμενο, κάνουμε τα ακόλουθα βήματα: Διακρίνουμε τους πιθανούς παράγοντες που το επηρεάζουν Αποφασίζουμε πώς θα διερευνήσουμε έναν παράγοντα: Κρατάμε σταθερούς όλους τους υπόλοιπους Αλλάζουμε τον παράγοντα που διερευνούμε Plant growing (Chen & Klahr, 1999) (2nd, 3rd and 4th grade)

Διαδικασία Ελέγχου Μεταβλητών Κάνουμε τουλάχιστον δύο δοκιμές για να μπορούμε να συγκρίνουμε τις παρατηρήσεις μας Βγάζουμε συμπέρασμα: Εάν και στις δύο δοκιμές το αποτέλεσμα είναι το ίδιο τότε ο παράγοντας αυτός δεν επηρεάζει το φαινόμενο Εάν στις δύο δοκιμές το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό τότε ο παράγοντας αυτός επηρεάζει το φαινόμενο Διαδικασία Ελέγχου Μεταβλητών

Πλεύση – Βύθιση σώματος προβλέπω Τα βήματα που κάνουμε Πλεύση – Βύθιση σώματος Εάν και στις δύο δοκιμές το σώμα βυθίζεται τότε ο παράγοντας αυτός δεν επηρεάζει την βύθιση δοκιμάζω και παρατηρώ Εάν και στις δύο δοκιμές το σώμα πλέει τότε ο παράγοντας αυτός δεν επηρεάζει την πλεύση σκέφτομαι Εάν στη μία δοκιμή το σώμα πλέει και στην άλλη βυθίζεται τότε ο παράγοντας αυτός επηρεάζει την πλεύση/βύθιση συμπεραίνω

Μοντέλο μιας ιδιότητας (πυκνότητα) Τι είναι το μοντέλο της πυκνότητας; Το μοντέλο της πυκνότητας είναι μια αναπαράσταση της ιδιότητας αυτής. Μοντέλο μιας ιδιότητας (πυκνότητα) Σε τι χρησιμεύει το μοντέλο της πυκνότητας; Να προβλέψουμε. Να αναπαραστήσουμε και να κατανοήσουμε.

Μοντέλο μιας διαδικασίας (διαδικασία ελέγχου μεταβλητών) Τι είναι το μοντέλο της διαδικασίας; Το μοντέλο της διαδικασίας είναι μια αναπαράσταση της διαδικασίας αυτής. Μοντέλο μιας διαδικασίας (διαδικασία ελέγχου μεταβλητών) Σε τι χρησιμεύει το μοντέλο της πυκνότητας; Να αναπαραστήσουμε και έτσι να κατανοήσουμε καλύτερα τη διαδικασία αυτή.

Γενικά για τα μοντέλα Τι είναι ένα μοντέλο; Ένα μοντέλο είναι μια αναπαράσταση. Γενικά για τα μοντέλα Τι δεν είναι ένα μοντέλο; Ένα μοντέλο δεν είναι ένα πιστό αντίγραφό της πραγματικότητας. Να αναπαραστήσουμε Σε τι χρησιμεύει ένα μοντέλο; Να ελέγξουμε Να προβλέψουμε Μπορούμε να έχουμε περισσότερα από ένα μοντέλα για ένα αντικείμενο, μια ιδιότητα ή μια διαδικασία;

Επανάληψη για τα μοντέλα ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΝΟΣ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ Επανάληψη για τα μοντέλα ΜΟΝΤΕΛΟ ΜΙΑΣ ΙΔΙΟΤΗΤΑΣ ΜΟΝΤΕΛΟ ΜΙΑΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ

Συστατικά στοιχεία ενός μοντέλου Ορισμένα στοιχεία του μοντέλου του πλοίου SEA DIAMOND είναι τα παρακάτω: Συστατικά στοιχεία ενός μοντέλου Φουγάρο, σωσίβιες λέμβοι, σκάλες, καταστρώματα, αμπάρια….. Τα αμπάρια αυτά μπορούν να είναι γεμάτα με αέρα ή με νερό Ανάμεσα σε δύο αμπάρια υπάρχουν πόρτες οι οποίες με ένα κλικ ανοίγουν ή κλείνουν Όταν τα αμπάρια είναι γεμάτα με αέρα τότε το πλοίο επιπλέει. Όταν γεμίσουμε μερικά από τα αμπάρια με νερό τότε το πλοίο αρχίζει να βυθίζεται. Όταν τα αμπάρια είναι όλα γεμάτα με νερό τότε το πλοίο είναι βυθισμένο.

Ασκήσεις Πως θα κάνετε μια σφαίρα πλαστελίνης (που βουλιάζει) να πλέει στο νερό; Πως θα ερμηνεύσετε το γέμισμα της σύριγγας με νερό; Γιατί τα ποταμόπλοια βυθίζονται λιγότερο όταν βγαίνουν στην ανοιχτή θάλασσα; Γιατί «πετάνε» τα μπαλόνια που αγοράζουν τα μικρά παιδιά στο πάρκο (περιέχουν ήλιο); Ασκήσεις με το λογισμικό π/β του ΠΔΜ: http://pv.web.uowm.gr/?q=/downloads/releases