Pressió

1 de 31

La matèria és tot allò que té massa i volum.

Magnituds Unitats Aparells de mesura

massa kg, hg, dag, g, dg, cg i mg balança

l, m3, ml, cm 3 .. vas de precipitats, proveta, erlenmeyer, pipeta, xeringavolum

1. Repàs de conceptes

La matèria es pot presentar en tres estats:

SÒLIDS LÍQUIDS GASOS

- Tenen forma fixa

- Tenen volum constant

- No tenen forma fixa

- Tenen volum constant

- No tenen forma fixa

- No tenen volum constant

FLUÏDS

Tenen la capacitat de

fluir o lliscar adaptant-

se a la forma del

recipient que els conté.

2 de 31

Recordeu que el volum té dues escales:

km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3

000 000 000

Escala del m 3

Kl hl dal l dl cl mlEscala del l0 0 0

000 000 000Unitat del SI

Com es relacionen les dues escales del volum entre sí?

Kl hl dal l dl cl ml

m3 dm3 cm3

Exemple . Passa 500 cm3 a l

500 cm3 = 500 ml

500 ml

1·

1 l

1000 ml=

500

1000= 0,5 l

3 de 31

La densitat (d) és una propietat de cada substància i representa la relació entre la

massa (m) i el volum (V).

densitat = massa

volum

Com es calcula?

d = m

V

Substància Densitat

(en g/cm3)

Or 19,3

Mercuri 13,6

Densitat

volum V

Quines són les unitats?

g/cm 3, mg/ml, mg/l, kg/m 3, g/l …..

Unitat del SI

Mercuri 13,6

Plata 10,5

Coure 8,96

Ferro 7,8

Alumini 2,7

Aigua del mar 1,02

Aigua 1,0

Alcohol 0,8

Aire 0,0013

massa densitat

volum densitat

4 de 31

Cilindre de ferro

Massa = 73,2 g

Volum = 9,4 cm 3

Cilindre d’alumini

Massa = 25,5 g

Volum = 9,4 cm 3

Cilindre d’alumini

Massa = 73,2 g

Volum = 27,1 cm 3

d = m

V

d = 73,2 g

9,4 cm3

d = 7,8 g/cm 3

d = 25,5 g

9,4 cm3

d = 2,7 g/cm 3

d = 73,2 g

27,1 cm3

d = 2,7 g/cm 3

massa densitat

volum densitat

5 de 31

Magnituds Unitats Aparells de mesura

longitud m cinta mètrica

superfície

Les magnituds i les unitats

volum m3

m2

densitat Kg/m 3 densímetre

massa kg balança

pressió Pa Manòmetre, baròmetre

força N dinamòmetre

6 de 31

La pressió és la magnitud física que mesura la relació entre una fo rça aplicada sobre un cos i la superfície on s’aplica.

Com es calcula?

Unitats de pressió en el Sistema Internacional:

Pressió dels sòlids

P =FS

P = pressió, Pa (Pascal)F = força, N (Newton)S = superfície, m2

Unitats de pressió en el Sistema Internacional:

Pressió = N

m2

Aquesta unitat rep el nom de pascal, i es representa amb el símbol Pa.

7 de 31

Exemple. Quina pressió exerceix un elefant de massa 5000 kg sobre un tamboret de superfície 520 cm 2?

La força que fa l’elefant sobre el tamboret és la força PES

520 cm2 ·10 000 cm2

1 m2

=10 000

520 = 0,0520 m2m = 5000 kg

Força = Pes = m· gF = 5000·9,8F = 49 000 N

s = 0,0520 m2

P =FS

= 942 308 PaP =49 000

0,0520

8 de 31

P =FS

Què observem?

Com més gran és la força, més gran és la pressió.

La pressió i la força són directament proporcionals.

Força petita ---- Pressió petita

Força gran ----- Pressió gran

9 de 31

P =FS

Superfície petita ---- Pressió gran

Superfície gran ----- Pressió petita

Què observem?

Com més gran és la superfície, més petita és la pressió, ja que la força es distribueix per tota la superfície de contacte.

La pressió i la força són inversament proporcionals.

10 de 31

El martell fa la mateixa força sobre el clau

Què observem?

Com més gran és la superfície,

P =FS

Superfície petita ---- Pressió gran

Superfície gran ----- Pressió petita

Com més gran és la superfície, més petita és la pressió és la pressió.La pressió i la força són inversament proporcionals.

11 de 31

Pressió = 6000 N

0,5 m2= 12.000 Pa

Pressió = 6000 N

0,25 m2= 24.000 Pa

1

2

12

3Pressió =

12000 N

0,25 m2= 48.000 Pa

3

12 de 31

petita

gran petitagran

Exemple. Els tres totxos de la imatge són iguals en massa:

a) En recolzar-se sobre terra, ocupa la mateixa superfície: a) Cert b) Fals

b) Fan la mateixa força sobre el terra: a) Cert b) Fals

c) Fan la mateixa pressió sobre el terra a) Cert b) Fals

d) El totxo C és el que fa més pressió sobre el terra a) Cert b) Fals

v

v

13 de 31

La pressió també té altres unitats, no sols pascals (Pa), sinó també

- atmosferes (atm) - bar - mm de Hg (mil·límetre de mercuri)

1 bar = 1 atm = 760 mm de Hg = 101 300 Pa = 1,013·10 5 Pa

Exercici. Realitza els següents canvis d’unitats.

A ) Passa 200 hPa a Pa

B) Passa 1000 mbar a bar

C) Passa 2,4 atm a Pa

D) Passa 324240 Pa a bar

14 de 31

La pressió hidrostàtica és la pressió que exerceix un líquid sobre la base i sobre les parets del recipient que el conté i sobre qualsevol objecte que s’hi submergeixi.

Pressió hidrostàtica

Quan es busseja en el mar a vegades se sent un malestar a l’oïda (ja que és

Menys pressió

Més pressióLa pressióhidrostàticaaugmentaamb la profunditat

l’òrgan que nota les variacion de pressió) degut a la v ariacions de pressiódel medi on es troba. En el cas del bus, a mesura que augmenta la profunditat dins de l’aigua cada vegada sent més la pressió a l’aigua del mar.

15 de 31

Com es calcula la pressió hidrostàtica en un punt de l’interior d’un líquid?

P = d·g·h

P = pressió hidrostàtica, Pa (Pascal)d = densitat del líquid kg/m3

g = gravetat 9,8 m/s2h = profunditat

g = gravetat 9,8 m/s2h = profunditat, en m

La pressió hidrostàtica a l’interior d’un líquid depèn NOMÉS de la densitatdel líquid i de la profunditat.

Estant a la mateixa profunditat un líquid més dens exerceix una pressió mésgran que un líquid menys dens.

16 de 31

P = d·g·h

Tots els punts que es troben a la mateixa profunditat exerceixen la mateixa pressió hidrostàticah = profunditat

h = profunditath = profunditat

Quan més gran sigui la profunditat, més gran serà la pressió exercida pel líquid

17 de 31

Exemple 1. Calcula la pressió a un metre de profunditat en l’aigua del mar. Dada: densitat de l’aigua del mar 1,1 g/cm 3.

h = 1 m

1 ·1 m3

1 000 000 cm3 =

1 0001 000 000

=cm3

g·

1000 g1 kg 1000

m3

kg

P = d·g·h

d = 1 g/cm 3

P = d·g·h

P = 1100m3

kg·9,8 m/s2 · 1 m

P = 10780 Pa

18 de 31

Exemple 2. En quin recipient és més gran la pressió que exerceix el líq uid sobre la seva superfície o base?

És evident que la quantitat de líquid és diferent en cada recipient, però tots tres exerceixen la mateixa pressió en la base del recipient, ja que la profunditat del líquid (l’alçada del líquid) és la mateixa en tots tres.

19 de 31

Vasos comunicants

Els vasos comunicants són dos o més recipients que estanconnectats entre si per la part inferior.

Si omplim els vasos comunicants amb el mateix líquid es compleix que:

L’altura a què arriba el líquid en totes les branques és la L’altura a què arriba el líquid en totes les branques és la mateixa, independentment de la forma que tingui cadascunade les branques.

20 de 31

Teorema de Pascal. La premsa hidràulica

L’any 1650 el físic francès Pascal va estudiar la pressió del líquids i es va adonar que:

TEOREMA DE PASCAL.Si sobre un líquid s’aplica una pressió, aquesta pressió es transmet amb la mateixaintensitat en totes les direccions del líquid.

La premsa hidraúlica es basa en el TEOREMA DE PASCAL:

P1 = P2

F1

S1 =

F2

S2

S2

S1

F1

F2

21 de 31

Exemple. En una premsa hidraúlica l’èmbol més gran té una secció de 400 cm 2 i el menor és de 10 cm 2. Si s’aplica una força de 250 N, quina és la força que s’exerceixsobre l’èmbol més gran?

S2 = 0,04 m2

S1 = 0,001 m2

F1 = 250 N

F2

Segons el teorema de Pascal la pressióexercida en l’èmbol 1, es transmet pel líquidamb la mateixa intensitat i a totes direccions, sent la mateixa que arribarà a l’èmbol 2, és a F2sent la mateixa que arribarà a l’èmbol 2, és a dir, es complirà, P 1 = P2.

F1

S1 =

F2

S2

250

0,001 =

F2

0,04

250· 0,04 = 0,001·F2

10 = 0,001·F2

F2 =10

0,001= 10 000 N

22 de 31

Principi d’Arquímedes

Tot cos immersdins de l’aiguadesplaca una certa quantitatd’aigua.

Eureka!!!

Això ho va descobrir ARQUÍMEDES (287-212 aC) un sabi grec de l’antiguitat.

23 de 31

Per què certs objectes suren i altres s’enfonsen? A causa de la força d’empenyiment (E)

Un bloc d’acer de 2 tones desplaçapoca aigua i s’enfonsa.

En canvi un vaixell de 2 tones per la seva forma desplaça moltamés aigua i sura.

24 de 31

Per tant, un objecte sura quan el seu pes és igual o més petit al pes de l’aigua que desplaça. Això es resumeix en el Principi d’Arquímedes.

El líquid exerceix sobre el cos submergit una força cap amunt anomenada forçaforça cap amunt anomenada forçad’empenyiment (E)

E

P

Si l’empenyiment (E) és més gran o igual al pes, el cos sura.

E

P

Si l’empenyiment (E) és més petitque el pes, el cos s’enfonsa.

25 de 31

Com es calcula la força d’empenyiment (E)?

E = pes del líquid desplaçat

E = mlíquid·g Sabem que d = , per tant, m = d·Vm

V

E = d líquid ·V·g E = força d’empenyiment (N)d = densitat del líquid kg/m3

V = volum del líquid desplaçat = volum del cos submergit, mV = volum del líquid desplaçat = volum del cos submergit, m3

g = gravetat 9,8 m/s2

Quan un cos es troba submergit, es parla a vegades del seu pes aparent (P a)

E

P

Pa = E - PPer aquest motiu, un cos submergit en l’aiguapesa menys que fora, ja que dins de l’aiguanotem el seu pes aparent i no el seu pes real.

26 de 31

La flotabilitat delscossos també es potestudiar en funció de la densitat del cossubmergit i la densitatdel líquid.

dcos

d líquid

dcos és més petita d líquid sura

dcos és més gran d líquid s'enfonsa

Exemple. Quina és la força d’empenyiment que exerceix l’aigua sobre 1 kg d’or massasabent que la seva densitat és 19300 kg/m 3? Dada: densitat de l’aigua 1000 kg/m 3.

d = 1000 kg/m3

E = d líquid ·V·g

1r) Busquem el volum del líquid desplaçat que és d líquid = 1000 kg/m3

E

P

dcos = 19300 kg/m 3

mcos = 1 kg

1r) Busquem el volum del líquid desplaçat que és igual al volum del cos.

d =m

V 19300 =

1

V

19300 V = 1

V =1

19300= 0,0000518 m3

2n) Busquem l'empenta

E = 1000·0,0000518·9,8 = 0,51 N

= 1 ·9,8 = 9,8 N

Pa = P - E = 9,8 - 0,51 = 9,29 N

27 de 31

Pressio atmosfèrica

L’atmosfera és la capa de gasos que envolta la Terra.

La pressió atmosfèrica és la força per unitat de superfície que exerceix l’atmosfer a sobre elscossos situats en el seu interior. Aquesta pressió depèn de moltes variables, com l’altitud, la temperatura, la humitat…

Pel que fa a l’altitud: A mesura que pugem respecte el nivell del mar, la pressió atmosfèricadisminueix.

Menys pressió (60 900 Pa, a una alçada de 4000 m)

Més pressió (a nivell del mar la pressió és aproximadament de 101 300 Pa)

28 de 31

La pressió atmosfèrica es mesura amb una baròmetre (caseta meteorològica).

Les seves unitats més habituals són Pa (o hPa), bar, atm o mm Hg.

1 bar = 1 atm = 760 mm de Hg = 101 300 Pa = 1,013·10 5 Pa

El físic Italià Torricelli (1608 – 1647) va ser el primer en dissenyar un experiment per mesurar la pressió atmosfèrica.

Torricelli va agafar un tub de vidre d’1m, el tub760 mm = 0,76 mPatm

estava tancat per un extrem i el va omplir de mercuri, i el va introduir per l’extrem que no estavatancat en una cubeta plena de mercuri.El tub que contenia el mercuri es va començar a buidar, fins que es va aturar, quan hi havia una alçada de 76 cm. Torricelli va deduir que hi havia alguna cosa que s’oposava que el tub es buidés, i això era degut a la pressió que exercia l’aire que hi havia per sobre de la cubeta.

Patm = Pressió exercida per la columna de mercuri

Patm = dmercuri ·g·h

Patm = 13 600·9,8·0,76

Patm = 101 300 Pa = 1 atm.

29 de 31

Nosaltres no notem la pressió atmosfèrica, perquè la nostra pressió interna és gairebéigual a la pressió externa (la pressió atmosfèrica).

Però, si extraiem l’aire d’un recipient que passarà?

S’extreu

Llauna d’oli de cotxe buida

S’extreu l’aire de la llauna i que s’observa?

La llauna d’oli s’aixafa, perquè lapressió exterior (pressió atmosfèrica)és molt més gran que la pressió de dins

30 de 31

La pressió atmòsferica estant a la mateixa alçada també varia d’un dia a un altre. Aquesta variació està relacionada amb la previsió del temps.

Zones d’altes pressions (> 100 hPa) Anticicló (A) Dies assolellats, el temps és estable

Zones de baixes pressions (< 100 hPa) Depressió (D) Borrasques i pluges, temps inestable

Mapa isobàric

Isòbares, són línies que uneixen puntsde la Terra la pressió atmosfèrica delsquals és la mateixa.

31 de 31