Tryck

Tryck
Pierre Ahlstrand, Ellen Keyskolan, Västervik – www.lektion.se
Trycket är beroende av kraft och area
•
•
•
•
•
Om du klämmer med tummen på din arm
känner du ett tryck från tummen.
Om du i stället lägger en träbit över armen
och trycker med tummen kommer du inte
uppleva samma tryck.
Trycket beror på arean.
För att räkna ut tryck använder man
formeln: kraft / area
Formeln säger att om arean är större
kommer trycket att bli mindre, eller
tvärtom.
Vad var kraft nu igen?
•
•
•
•
•
•
•
För att mäta kraft använder vi oss av en
dynamometer. Den mäter i en enhet som kallas
för Newton. (N)
För att lyfta en vikt på 0,1 kg (100g) krävs en
kraft på 1Newton (N).
Detta betyder att det krävs en kraft på 10 N för
att lyfta en vikt på 1kg.
Dynamometern är uppbyggd av en fjäder som
sträcks olika mycket beroende på vikten som
hängs i den.
De flesta dynamometrar går inte att använda på
tunga föremål. Därför finns en enklare genväg
för att ta reda på hur stor kraft som krävs för att
lyfta en viss vikt.
Om du vet vikten i kilo, multiplicera med 10 så
får du kraften. Exempel: Pierre väger 80 kg. Då
krävs det en kraft på 80*10=800 N för att lyfta
Pierre.
Tvärtom: För att lyfta Pierre krävs en kraft på 800 N. Då
väger han 800 /10 = 80 kg.
Ett exempel
•
•
•
•
•
En vikt med massan 1 kg hänger i en
dynamometer. Vi säger att vikten har
tyngden 10 N. När vikten placeras på ett
bord säger vi att den påverkar bordet med
en kraft av 10 N.
Denna kraft är dock fördelad över en yta
som är lika stor som botten på vikten. Låt
oss säga att bottenarean är 5 cm2. Då blir
trycket enligt formlen: Kraft/ Area = 10 N / 5
cm2 = 2 N per cm2.
Om vi istället för kvadratcentimeter
använder kvadratmeter ( m2) så blir trycket
N/m2. Det är samma sak som en pascal(Pa)
Ett vanligt papper på ett bord ger ungefär
trycket 1 pascal på bordet.
En pascal är ganska litet och därför
använder vi ofta hektopascal (hPa) eller
kilopascal (kPa)
Tryck på en yta
•
•
•
•
•
•
•
•
En del av er kanske har olika typer av trägolv
hemma. De kan vara av olika träslag.
Vissa träslag tål mer tryck än andra innan man
ser märken.
Det kanske känns självklart att ett par klackskor
ger märken i golvet när inte ett par
gymnastikskor gör det.
Det beror på att klackens yta är så mycket
mindre än vad gymnastikskon är, trots att de
kanske bärs av samma person ibland.
Trycket beror på formeln: Kraft / Area.
I det här fallet är ju kraften lika stor om det är
samma person som bär skorna, men arean på
den delen av skon som träffar golvet är ju
annorlunda.
Ju mindre area, desto högre tryck.
Ett annat exempel på liten yta är yxor, spikar och
nålar. De har väldigt liten area för att trycket ska
bli så stort som möjligt så de kan tränga in i ytan
de ska sättas i.
Lågt tryck på en yta kan vara bra
•
•
•
•
•
Vissa gånger kan det vara bra att
ha kunskapen om tryck för att få
lågt tryck på en yta.
Om en kompis hamnar i en isvak
gäller det att veta hur man ska
göra.
Om du går på isen kommer
tyngden från dina skor att fördela
sig som ett tryck på isen. Trycket
blir ganska stort då Arean mellan
dina fötter är ganska liten.
Om du i stället lägger dig ner
kommer arean att öka och då
minskar trycket från din kropp på
isen.
Kom ihåg: Kraft / Area. Ju större
area desto mindre tryck.
Frågor att besvara
•
•
•
•
•
•
Ge exempel på en enhet för tryck.
Ge exempel på tillfällen då vi i praktiska livet: minskar arean för att få stort
tryck, ökar arean för att få litet tryck.
Hur högt blir trycket om kraften är 100 N och arean 10 cm2?
Varför är det farligare att vara ute på svag is när du åker skridskor än när du
går?
En trälåda som väger 200 kg står på en lastkaj. Bottenytan är 4 m2. Hur
stort är trycket på lastkajen. Svara i Pa.
En dam i högklackade skor dansar runt på ett golv. Damen väger 60 kg. Hur
stort blir trycket mot golvet, om hon låter hela tyngden vila på en klack med
arena 2 cm2? Svara i både N / cm2 och i kPa.
Tryck i vätskor
•
•
•
•
•
När du dyker ner i vattnet kan det
göra ont i öronen. Det är vattnet
som trycker på din trumhinna.
Ju längre ner du kommer desto
större känns trycket.
Detta beror på att vatten väger
och ju längre ner du kommer
desto mer vatten har du över dig
som trycker på dig.
Trycket påverkar dig lika mycket
överallt, vilket inte är konstigt då
du har vatten helt runtomkring dig.
Vätskans densitet avgör hur stort
trycket blir. Saltvatten har större
densitet än sötvatten och då
kommer trycket kännas större i
saltvatten.
Vad är densitet nu igen?
•
•
•
•
•
Densitet handlar om hur tätt ett
ämne är.
Tänk dig att du har en vanlig
tärning och att du kan öppna den
med ett litet lock upptill. Tärningen
är ihålig.
En vanlig tärning är 1 cm3 stor.
Det betyder att varje sida på
tärningen är 1 cm lång.
Om du exempelvis häller i vatten i
tärningen och sedan väger den,
då kommer du upptäcka att den
väger 1g. Densiteten för vatten är
alltså 1 g / cm3.
Alltså är densitet: Vad väger en
liten kubikcentimeter av ämnet.
Flyta eller sjunka – densiteten avgör
•
•
•
•
När du slänger något i vattnet kommer
det antingen flyta eller sjunka. Det har
att göra med vätskans och föremålets
densitet och lyftkraft.
Om föremålet du slänger i sjön har
lägre densitet än vatten, då kommer
det att flyta. Om det har högre densitet
än vatten, då sjunker det.
Ett annat sätt att se på det är att
vätskans lyftkraft måste vara större än
föremålets tyngd för att det ska kunna
flyta.
Exempelvis flyter en kork på vattnet.
Det beror på att kork har lägre densitet
än vatten och då kommer också
vattnets lyftkraft att vara större än
korkens tyngd.
Hur mäter man densitet på fasta
ämnen och vätskor?
•
•
•
•
•
•
•
•
Densitet handlar om hur mycket en
liten kubikcentimeter av ett ämne
väger.
För att mäta densitet på ett fast ämnen
skulle man behöva veta exakt volym
av ämnet.
För att det ska vara enkelt använder vi
vätskor till vår hjälp.
Om vi lägger en fast bit av något i en
mätglas kan vi se hur mycket
vattenytan höjs.
1 ml = 1 cm3
Vi kan sedan mäta ämnets massa på
en våg.
Genom att dividera volymen som
ändrades i mätglaset med massan så
får vi densiteten.
Vätskor kan vi kontrollera på samma
sätt, genom att väga en viss volym.
Frågor att besvara
•
•
•
•
•
a)
b)
Hur förändras tycket när du dyker ner djupare i en bassäng?
En dykare befinner sig under vattnet. Var är tycket på dykaren störst, på
ryggen eller magen?
Varför är det lättare att lyfta ett föremål i vatten än i luft?
Vad krävs för att ett föremål ska flyta på en vätska?
Ett föremål hänger i en dynamometer. Den visar då 1,2 N. När föremålet
sänks ner i ett mätglas så stiger vattenytan från 60 ml till 90 ml.
Beräkna föremålets densitet.
Hur stor är lyftkraften?
Tryck i gaser
•
•
•
•
•
Runt jorden finns ett lufthölje vi kallar
atmosfär. Luften trycker på jordytan på
grund av sin tyngd, luft väger alltså.
Ju högre upp vi kommer i atmosfären
desto mindre blir lufttrycket. Luften
trycker på oss lika mycket överallt,
precis som i vattnet.
Luftens tryck mäts med en barometer.
Enheten för luftryck är hPa.
(hektopascal).
En annan enhet för lufttryck är
millibar(mbar) Det är samma sak som
hektopascal.
Normalt lufttryck på jordytan brukar
man säga ligger på 1013 hPa. När
man kommer högre upp i atmosfären
sjunker lufttrycket.
Lufttryck gör det möjligt att flyga
•
•
•
Flygplansvingar är formade på ett
speciellt sätt.
När planet flyger vill man att luften
som passerar vingarna ska göra
det snabbare på översidan än
undersidan av vingen.
Det kommer att resultera i att det
kommer att finnas ”mindre” luft
ovanför vingen än under och
luften kommer då pressa på
underifrån mer, vilket gör att
planet flyger.
Alla gaser kan ge tryck
•
•
•
•
•
I en gas rör sig molekylerna som
bygger upp gasen fritt.
Trycket i en behållare exempelvis
beror på att molekylerna far runt och
krockar med behållarens väggar. Man
kan säga att trycket är ett mått på hur
mycket molekylerna rör sig.
Om temperaturen höjs ökar rörelserna
och även trycket.
Om temperaturen sjunker, minskar
rörelserna och även trycket.
Om volymen minskar kommer ju
molekylerna att ha mindre plats inne i
behållaren. Då kommer ju också de att
krocka mer med väggarna och trycket
kommer att öka.
Övertryck
•
•
•
•
Behållare som förvarar gas kallas
gasflaskor. Gasolflaskor och
syreflaskor på sjukhus är exempel
på detta.
I en sådan flaska har man lyckats
pressa in väldigt mycket gas på ett
litet område, det skapas ett
övertryck.
Trycket i flaskan blir mycket högre
än det omgivande luftrycket.
En sådan flaska är väldigt
känsliga för höjda temperaturen
då det inte finns utrymme för
särskilt mycket större tryck i
flaskan. Den kan explodera.
Tryck och astronauter
•
•
•
•
Vi människor har ett tryck inuti
kroppen. Varje liten cell har ett tryck
som pressar på inifrån och ut.
Trycket inuti kroppen är dock lika stort
som luftens tryck på vår kropp utifrån.
Ibland är det ju lägre och högre
luftryck men dessa skillnader spelar
ingen roll.
Astronauter inuti sin rymddräkt har ett
normalt kroppsligt tryck i sig. Utanför
dräkten, ute i rymden är trycket inte
alls lika stort som på jorden.
Om dräkten går sönder kommer
kroppens inre tryck att vara mycket
större än trycket utanför, kroppen
kommer att explodera.
Tvärtom fast samma
•
•
En ubåt som dyker ner långt
måste vara väldigt tålig. Inuti
ubåten finns ett tryck som pressar
på båtens skrov inifrån.
När båten dyker ner på djupt
vatten kommer vattnets tryck att
vara väldigt stort på skrovet
utifrån. Om utanförtrycket blir för
stort så kommer trycket från
båtens inre inte orka hålla i mot
och båten kommer att knyckla
ihop sig. Det är detta som händer
vid katastrofer då ubåtarna sjunkit
ner för djup utan att ha förmåga
att ta sig upp.
Ubåten handlar om undertryck
• Om man skulle suga ur molekylerna ur
en gasflaska så bildas ett vakuum i
flaskan. Ett vakuum är i princip ingenting.
• Detta betyder att trycket i flaskan
kommer nästan att vara obefintligt.
• Det är väldigt lätt att flaskan trycks ihop
då av lufttryckets tyngd. Den måste vara
tillräckligt stark för att stå emot.
• Ett annat sätt att skapa undertryck är att
sänka temperaturen på gasen i flaskan
så att molekylernas rörelse minskar. Då
minskar ju också trycket.
• Många förpackningar i affären har
vakuum i sig. Det betyder att man sugit ut
luftens molekyler. Utan luftens molekyler
har maten svårt att bli dålig.
Frågor att besvara
•
•
•
•
•
•
•
Vad kallas ett instrument som vi mäter luftryck med?
Vilken enhet används vanligen i dag när vi mäter luftryck?
Hur högt är normalt luftryck vid havsytan?
Hur förändras luftrycket om du klättrar upp till toppen av världens högsta
berg?
Vad menas med övertryck?
Varför sänks trycket i en behållare om du kyler behållaren?
Ett flygplan kör framåt på en startbana. Efter en stund lyfter planet, hur är
det möjligt?