⚡Virks Füüsika
Tagasi mehaanikasse

🌊 Rõhk, tihedus ja üleslükkejõud

ρ = m/V, p = F/S ja Fü = ρ · g · V.

1

Teooria, tähised ja eluline näide

Tihedus ρ, rõhk p ja üleslükkejõud Fü

Puust ja punaseks · Teooria

Rõhk, tihedus ja üleslükkejõud

Tihedus

Loetakse „roo“. Näitab, kui palju massi mahub ühte ruumalaühikusse. Valem: ρ = m / V.

ρ (kg/m³)
Rõhk

paskal. Näitab, kui suur jõud mõjub ühele ruutmeetrile. Mida väiksem toetuspind, seda suurem rõhk! Valem: p = F / S.

p (Pa)
Vedelikusamba rõhk

Rõhk, mida avaldab vedelik iseenda raskuse tõttu. Sõltub ainult vedeliku tihedusest ja sügavusest, mitte anuma kujust.

p (Pa)
Üleslükkejõud

Jõud, mis lükkab vedelikus või gaasis olevat keha ülespoole. Valem: Fü = ρ · g · V, kus ρ on vedeliku tihedus (mitte keha!), g raskuskiirendus ja V keha ruumala.

Fü (N)
Põhivalemid
ρ = m / V
p = F / S
p = ρ·g·h
Fü = ρ·g·V
Eluline näide

Miks raske terasest laev ujub, aga väike terasnael upub? Sest laeva sees on palju õhku, mis teeb laeva keskmise tiheduse vee tihedusest väiksemaks. Nael on aga läbinisti terasest ja tihedam kui vesi!

2

Tiheduse ja osakeste labor

ρ = m / V: muuda massi ja ruumala

🧪 Tiheduse ja osakeste labor

Muuda massi (osakeste arvu) ja ruumala (kasti suurust): vaata, kuidas tihedus muutub!

Väga hõre (vatt / õhk)
V = 5
m = 30 osakest
ρ = m / V
ρ ≈6ühikut
30
5
💡 See materjal on nüüd väga väikese tihedusega (nagu vatt või õhk)! ☁️
3

Rõhulabor: jõud, pindala ja sissevajumine

p = F / S: muuda jõudu ja toetuspindala

🧪 Rõhulabor: jõud, pindala ja sissevajumine

Uuri valemit p = F / S

p = 250.0 Pa
F = 500 Npehme pind (lumi)
Rõhumisjõud F500 N
Toetuspindala S
p = F / S
= 500 N / 2 m² = 250.0 Pa
💡 Raskus jaotub suurele pindalale laiali. Rõhk on väike ja keha ei vaju sisse! (Nagu lumes laia suusaga seismine).
h = 20 m
Kere pingeNormaalne

Vedeliku rõhk sügavuses

Sukelda allveelaev ja jälgi, kuidas rõhk kasvab.

Vedelik (tihedus ρ)
Arvutus (g = 9,8 N/kg)
p = ρ · g · h
p = 1000 · 9,8 · 20
p = 196 000 Pa = 196.0 kPa
Füüsikaseadus: vedeliku rõhk sõltub ainult vedeliku tihedusest (ρ) ja sügavusest (h), mitte anuma kujust!
Interaktiivne labor

Hüdraulikalabor: Pascali seadus

Vajutades kitsale kolvile suudad tõsta autot laial kolvil. Uuri, kuidas rõhk levib vedelikus igas suunas ühesuguselt.

p = F₁ / S₁ = F₂ / S₂F₁ = 100 NS₁ = 10 cm²S₂ = 50 cm²F₂F₂ = 500 N
100 N
50 cm²
Reaalajas arvutus
p = F₁ / S₁ = 100 / 10 = 10.0 N/cm²
F₂ = p · S₂ = 10.0 · 50 = 500 N
📐 Siin kasutame ühikut N/cm², et arvud jääksid lihtsad. Ka see on rõhk: 1 N/cm² võrdub 10 000 Pa.
Kuna parem kolb on 5.0 korda suurem, suudame tõsta 5.0 korda raskemat autot!
Kuldreegel
Võidame jõus, kuid kaotame teepikkuses! Vasak kolb peab liikuma 5.0× rohkem kui parem, et sama vedeliku ruumala ümber paigutada.
💧 Pascali seadus: vedelikule avaldatav rõhk levib muutumatult igasse punkti vedelikus ja igas suunas ühtemoodi. Seetõttu tekib laial kolvil suurem jõud: sama rõhk × suurem pindala.
4

Interaktiivne katse: ujub või upub?

Lohista klotsid basseini ja jälgi jõuvektoreid

Eurekalabor: Archimedese seadus
💧Üleslükkejõud = Väljatõrjutud vedeliku raskus

💡 Mida see pilt meile räägib?

Vali all mõni ese ja jälgi: vesi tõuseb, kaal kõigub ja lõpuks jääb ideaalsesse tasakaalu.

Sinine nool (üleslükkejõud) võrdub alati punasega (väljatõrjutud vee raskusega). See ongi Archimedese seadus. ⚖️

Archimedese teooria slaidid
Slaid 1 / 3 · Põhimõiste

🌊 Archimedese seadus

Iga vedelikku asetatud keha lükatakse ülespoole jõuga, mis on võrdne selle keha poolt väljatõrjutud vedeliku raskusega.

See on 9. klassi füüsika olulisim reegel vedelike kohta: ilma selleta ei mõistaks me, miks laev ujub ja kivi upub.

Interaktiivne katse

Üleslükkejõu ja tiheduse bassein

Lohista klotsid basseini ja jälgi, mis juhtub! Punane nool = raskusjõud, sinine nool = üleslükkejõud.

ÜleslükkejõudF = ρ · V · gρ = vedeliku tihedus · V = ruumala
Puit500 kg/m³Jää900 kg/m³Teras7800 kg/m³⬅ Lohista klots basseini

Lohista vasakult mõni klots basseini ja loe, miks see ujub või upub.

⚓ INTERAKTIIVNE KATSE

Miks terasest laev ei upu?

Mõlemal kujul on täpselt sama palju terast (sama mass). Erinev on ainult kuju. Vajuta ja vaata, mis juhtub!

Terasest laev
▲
F_ü
▼F_r
💧 vesi
Terase mass
8 kg
mõlemal sama
Keskmine tihedus
800 kg/m³
vähem kui vesi
Vee tihedus
1000 kg/m³
võrdlusalus

Ujub! Laev on seest õõnes: terase vahel on palju õhku. Kogu keha (teras + õhk) keskmine tihedus jääb veest väiksemaks. Seetõttu tõrjub laev välja piisavalt vett ja üleslükkejõud (sinine ↑) tasakaalustab raskusjõu (punane ↓).

💡 Võti pole materjal, vaid kuju. Sama teras võib ujuda või upuda: oleneb, kui palju vett see välja tõrjub.

5

Tähiste treening

Vii kokku kirjeldus ja õige tähis

Kiirtest

Tähiste treening

Vajuta iga kirjelduse all olevale õigele tähisele.

Näitab, kui tihedalt on aine osakesed kokku pakitud
Näitab pinnale mõjuva jõu jaotust
Vedeliku rõhk, mis sõltub sügavusest ja vedeliku tihedusest (p = ρ · g · h)
Jõud, mis lükkab kehi vees pinnale
6

Näidisülesanne: seljakott maapinnal

Samm-sammult lahendus pildiga

Puust ja punaseks: näidisülesanne

F = 40 NS = 0,05 m²
Seljakott maapinnal: jõud F ja toetuspind S
Ülesanne. Seljakoti raskusjõud on 40 N. Koti põhi on pindalaga 0,05 m². Kui suurt rõhku avaldab kott maapinnale?
  1. 1. Andmed
    F = 40 N, S = 0,05 m²
  2. 2. Valem
    p = F / S
  3. 3. Arvutus
    p = 40 / 0,05 = 800 Pa
  4. 4. Vastus

    Kott avaldab rõhku 800 Pa.

7

Sinu isiklik treening

5 ülesannet koos sõbraliku tagasisidega

Sinu treening · Ülesanne 1 / 5

Tere! 👋

Metallklotsi mass on 20 kg ja ruumala 0,01 m³. Arvuta selle metalli tihedus (kg/m³).
kg/m³
8

Eksamisimulatsioon

Päris eksamiküsimused 2023 ja 2024 eksamitelt

Eksamiküsimus 1 / 22024 · Rõhk ja üleslükkejõud

Eksam 2024: 2021. aastal blokeeris maailma üks suurim konteinerlaev Ever Given Suessi kanali. Laev ujub veepinnal. Milline väide laevale mõjuvate jõudude kohta on tõene?