Ciśnienie

Filip chce zawiesić plakat, ale skończyły mu się pinezki. Zamiast pinezki próbuje użyć igły, aby przymocować plakat do ściany. Ała! Igła nie nadaje się do tego zadania, bo wbija się Filipowi w kciuk. Może ten drewniany kołek, który jest płasko zakończony będzie lepszy?

Płaska końcówka nie wbija się w kciuk Filipa. Jednak, mimo że Filip naciska na kołek tak mocno, jak poprzednio na pinezkę, kołek nie wbija się w ścianę. Jak to możliwe, że pinezki tylko po jednym pchnięciu z łatwością wbijają się w ścianę? Cóż, wszystko zależy od ciśnienia! Kiedy Filip naciska na igłę, działa wtedy z pewną siłą na jeden z końców igły.

Końcówka igły ma bardzo małą powierzchnię, gdzie koncentruje się cała użyta siła. Dlatego Filip czuje mocne ciśnienie na swoim kciuku, a to go boli. Gdy jednak naciska na kołek, nie boli go kciuk. Dzieje się tak dlatego, że siła, z jaką Filip działa na kołek rozchodzi się po znacznie większej powierzchni. Kołek wywiera mniejsze ciśnienie na jego kciuk.

Ale drugi koniec kołka, który napiera na ścianę, ma także dużą powierzchnię. Siła, jaką Filip wywiera na kołek rozchodzi się równomiernie po jego powierzchni. To nie wystarcza, aby wbić go w ścianę. Właśnie dlatego Filip naprawdę potrzebuje pinezek. Pinezka, tak jak kołek, ma jeden płaski koniec.

Filip może na niego naciskać i nie zrani się wtedy w palec, ponieważ wywiera na niego małe ciśnienie. I podobnie jak igła, pinezka ma jeden ostry koniec, który dotyka ściany i to właśnie tam koncentruje się cała siła z jaką działa na nią Filip. Tam, gdzie pinezka styka się ze ścianą ciśnienie jest duże i wtedy pinezka z łatwością wbija się w powierzchnię. Zauważyliście? Istnieje zależność między użytą siłą, powierzchnią, na którą działa ta siła oraz zaistniałym ciśnieniem.

Gdy działamy z siłą na jakąś powierzchnię, sprawiamy, że powstaje ciśnienie. Jak duże jest to ciśnienie zależy od tego, z jak dużą siłą działamy i na jaką dużą powierzchnię. Ciśnienie równa się sile podzielonej przez powierzchnię. Jeśli znamy wartość działającej siły oraz wymiary powierzchni, możemy obliczyć działające ciśnienie. Spróbujmy!

Jenny i Aki są na plaży. Obie ważą tyle samo, czyli po 60 kilogramów. Siła, z jaką każda z nich działa na piasek to około 600 niutonów. Aki nosi buty na wysokim obcasie, a Jenny nosi buty na płaskiej podeszwie. Podeszwy butów Jenny mają łączną powierzchnię 0,04 metra kwadratowego. Łączna powierzchnia podeszw butów Aki to tylko 0,015 metra kwadratowego.

Czy wiecie, która z dziewczyn wywiera większe ciśnienie na piasek? Zastosujmy wzór, aby się tego dowiedzieć! Ciśnienie, jakie wywierają buty Jenny równa się sile, czyli 600 niutonom, to dzielimy przez powierzchnię, czyli 0,04 metra kwadratowego. 15 000 niutonów na metr kwadratowy, lub inaczej 15000 paskali. Ciśnienie, jakie wywierają na piasek buty na obcasie Aki to 600 niutonów, dzielimy to przez powierzchnię, czyli 0,015 metra kwadratowego.

Otrzymujemy ciśnienie 40 000 paskali. Ciśnienie wysokich butów Aki na piasek jest dużo większe, niż ciśnienie butów Jenny na piasek. Czy Aki może jakoś zmniejszyć ciśnienie, jakie jej buty wywierają na piasek? Ciśnienie można zmienić poprzez zmianę albo siły, albo powierzchni. Zwiększenie wartości siły, lub zmniejszenie powierzchni sprawia, że zwiększa się ciśnienie.

Zmniejszenie wartości działającej siły lub zwiększenie powierzchni sprawia, że ciśnienie maleje. Aki nie może za bardzo zmienić siły. Może jednak zwiększyć powierzchnię. Dlatego zdejmuje buty! Jej gołe stopy mają większa powierzchnię niż jej buty na wysokim obcasie, dlatego siła rozchodzi się na większej powierzchni i Aki nie zapada się już w piasek!