Paine

Philip laittaa julistetta seinälle, mutta nastat ovat loppuneet. Hän kokeilee neulaa nastan sijasta julisteen ripustamiseen. Auts! Neula ei toimi — se pistää Philipiä peukaloon. Ehkä tämä puutappi toimii paremmin?

Tylppä pää on ystävällisempi peukalolle. Mutta vaikka Philip painaa kuinka kovaa, tappi ei läpäise seinää. Miksi nastat uppoavat seinään helposti, pienellä työnnöllä? Kyse on paineesta! Kun Philip työntää neulaa, hän kohdistaa voimaa neulan päähän.

Neulan pää on pinta-alaltaan pieni, ja kaikki voima kohdistuu siihen. Siten Philip tuntee kovaa painetta peukalossaan, ja se koskee. Kun hän käyttää tappia, se ei koske. Silloin paine jakautuu suuremmalle alueelle. Peukaloon kohdistuu pienempi paine.

Mutta tapin toinen pää, joka on seinää vasten, on myös suurempi alaltaan. Philipin voima jakaantuu sen alueelle. Se ei ole tarpeeksi seinän läpäisemiseksi. Siksi nastoja on löydyttävä lisää. Kuten tapissa, nastassakin on tylppä pää.

Philip voi painaa ilman kipua, koska paine jakaantuu. Ja kuten neulassa, nastassa seinään osuva kärki on terävä, joten kaikki voima keskittyy siihen. Nastan kärjessä paine on kova, ja nasta uppoaa helposti. Huomasitko? Käytetyn voiman, kontaktipinta-alan ja siitä syntyvän paineen välillä on tietty suhde.

Kun voimaa kohdistetaan pinta-alalle, luodaan painetta. Paineen suuruus riippuu voimasta ja pinta-alasta. Paine on yhtä kuin voima jaettuna pinta-alalla. Jos tiedät voiman määrän ja pinta-alan, voit laskea paineen. Kokeillaan!

Jenny ja Aki ovat rannalla. Kummatkin painavat 60 kiloa. Kummankin hiekkaan aikaansaama paine on noin 600 newtonia. Akilla on korkokengät, ja Jennyllä tasapohjaiset saappaat. Saappaiden pohjien yhteenlaskettu pinta-ala on 0,04 neliömetriä.

Akin kenkien pohjien pinta-ala on yhteensä vain 0,015 neliömetriä. Kumpi tuottaa enemmän painetta hiekkaan? Lasketaan kaavan avulla! Paine Jennyn kenkien alla on voima eli 600 newtonia jaettuna alalla eli 0,04 neliötä. 15 000 newtonia per neliömetri eli 15 000 pascalia.

Akin korkokenkien paine on 600 newtonia jaettuna 0,015 neliömetrillä. Se on 40 000 pascalia. Akin korkokenkien alla paine on paljon suurempi kuin Jennyn saappaiden. Voiko Aki lievittää hiekkaan aiheuttamaansa painetta? Painetta voi muuttaa joko voimaa tai pinta-alaa muuttamalla.

Voimaa lisäämällä tai alaa vähentämällä kasvatetaan painetta. Voimaa vähentämällä tai alaa lisäämällä vähennetään painetta. Aki ei voi tehdä paljoa voimalle. Mutta hän voi kasvattaa kontaktipinta-alaa. Hän ottaa kengät pois!

Paljain jaloin pinta-ala on suurempi kuin korkokengissä, jolloin voima jakaantuu eikä hän uppoa hiekkaan!