Најважније из лекције
Атмосферски притисак настаје услед тежине стуба ваздуха изнад Земљине површине и делује у свим правцима.
Нормална вредност: На нивоу мора износи \(101{,}325\text{ kPa} = 1\ 013{,}25\text{ mbar} \approx 100\ 000\text{ Pa}\).
Зависност од висине: Са порастом надморске висине ваздушни стуб је краћи, а ваздух ређи, због чега атмосферски притисак опада (на \(5{,}5\text{ km}\) је упола мањи).
Примена и огледи: Деловање атмосферског притиска и вакуума објашњава рад вакуум држача, пијење на сламчицу, оглед са чашом воде и папиром, као и Магдебуршки експеримент.
Нормална вредност: На нивоу мора износи \(101{,}325\text{ kPa} = 1\ 013{,}25\text{ mbar} \approx 100\ 000\text{ Pa}\).
Зависност од висине: Са порастом надморске висине ваздушни стуб је краћи, а ваздух ређи, због чега атмосферски притисак опада (на \(5{,}5\text{ km}\) је упола мањи).
Примена и огледи: Деловање атмосферског притиска и вакуума објашњава рад вакуум држача, пијење на сламчицу, оглед са чашом воде и папиром, као и Магдебуршки експеримент.
Атмосферски (ваздушни) притисак је притисак који ваздушни омотач (атмосфера) својом тежином врши на површину Земље и сва тела на њој.
Једнак је тежини стуба ваздуха који се простире од тла до горње границе атмосфере, а делује на јединичну површину (\(1\text{ m}^2\)).
\[ p = \frac{F_g}{S} \]
\(p\) – атмосферски притисак (\(\text{Pa}\)), \(F_g\) – тежина ваздушног стуба (\(\text{N}\)), \(S\) – површина основе стуба (\(\text{m}^2\))
Иако је густина ваздуха мала, висина атмосфере је огромна, па је и маса (тежина) ваздушног стуба изнад нас велика – на сваки квадратни метар површине делује сила од око \(100\ 000\text{ N}\).
Као и хидростатички притисак, атмосферски притисак се преноси подједнако у свим правцима (наниже, бочно и навише).
Зашто људи и предмети на Земљи нису здробљени под дејством огромне тежине атмосферског ваздуха?
У унутрашњости људског тела и шупљинама свих предмета постоји унутрашњи притисак који је у равнотежи са спољашњим атмосферским притиском. Такође, атмосферски притисак делује равномерно из свих праваца.
Вакуум је простор без супстанције (без честица ваздуха или другог гаса), у којем нема притиска гаса.
Оглед са преврнутом чашом и папиром:
Чаша се напуни водом и прекрије листом папира, а затим пажљиво окрене наопако. Папир не отпада и вода се не просипа зато што спољашњи атмосферски притисак делује на папир навише и јачи је од хидростатичког притиска воде у чаши.
Вакуум држачи (гумене прилепнице):
Притиском на држач испушта се ваздух испод гуме и ствара се вакуум (или знатно снижен притисак). Спољашњи атмосферски притисак потом снажно притиска држач уз глатку површину.
Магдебуршки експеримент (Ото фон Герике, XVII век):
Две шупље бакарне полулопте спојене су и из њих је испумпан ваздух (створен је вакуум). Сила спољашњег атмосферског притиска држала их је тако чврсто да ни два запрежна тима од по осам коња нису могла да их раздвоје.
Како пијење течности помоћу сламчице доказује постојање атмосферског притиска?
Када устима усисамо ваздух из сламчице, у њој се ствара нижи притисак. Атмосферски притисак који делује на слободну површину течности у чаши тада потискује течност уз сламчицу право у уста.
Атмосферски притисак опада са порастом надморске висине.
Смањење висине стуба: Са повећањем надморске висине, стуб ваздуха изнад посматраног места постаје краћи, па је и његова тежина мања.
Смањење густине ваздуха: На већим висинама ваздух је разређенији (мање је густине него при површини Земље).
| Надморска висина (\(h\)) | Приближан притисак (\(p\)) | Карактеристичан ниво |
|---|---|---|
| \(0\text{ m}\) | \(1013\text{ mbar}\) | Ниво мора (нормалан притисак) |
| \(5\ 600\text{ m}\) | \(500\text{ mbar}\) | Двоструко нижи од нормалног |
| \(8\ 848\text{ m}\) | \(\approx 300\text{ mbar}\) | Монт Еверест (троструко нижи) |
| \(11\ 800\text{ m}\) | \(200\text{ mbar}\) | Висина лета путничких авиона |
Нагле промене атмосферског притиска изазивају осећај притиска у ушима. На високим планинама због ниског притиска и разређеног ваздуха (мањка кисеоника) људи морају да користе боце са кисеоником, док у свемиру астронаути носе скафандере под притиском.
Ако се барометар из подножја планине пренесе на њен врх, шта ће се десити са измереном вредношћу притиска?
Измерена вредност атмосферског притиска ће се смањити, јер притисак опада са порастом надморске висине.
Основна SI јединица за притисак је паскал (\(\text{Pa}\)). Веће јединице су килопаскал (\(\text{kPa}\)), бар (\(\text{bar}\)) и милибар (\(\text{mbar}\)).
\[ 1\text{ bar} = 100\ 000\text{ Pa} = 100\text{ kPa} \]
\[ 1\text{ mbar} = 100\text{ Pa} = 0{,}1\text{ kPa} \]
\[ 1\text{ bar} = 1\ 000\text{ mbar} \]
Нормалан атмосферски притисак (\(p_0\)) је средња вредност притиска на нивоу мора и износи:
\[ p_0 = 101{,}325\text{ kPa} = 101\ 325\text{ Pa} = 1\ 013{,}25\text{ mbar} \]
Претворите притисак од \(985\text{ mbar}\) у паскале (\(\text{Pa}\)) и килопаскале (\(\text{kPa}\)).
Пошто је \(1\text{ mbar} = 100\text{ Pa}\):
\[ p = 985 \cdot 100\text{ Pa} = 98\ 500\text{ Pa} \]
\[ p = \frac{98\ 500}{1\ 000}\text{ kPa} = 98{,}5\text{ kPa} \]
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак):
Временска прогноза најављује атмосферски притисак од \(1020\text{ mbar}\). Изразити овај притисак у паскалима (\(\text{Pa}\)) и барима (\(\text{bar}\)).
\(1\text{ mbar} = 100\text{ Pa}\)
\[ p = 1020 \cdot 100\text{ Pa} = 102\ 000\text{ Pa} \]
\(1\text{ bar} = 1000\text{ mbar}\)
\[ p = \frac{1020}{1000}\text{ bar} = 1{,}02\text{ bar} \]
Одговор: Притисак је \(102\ 000\text{ Pa}\), односно \(1{,}02\text{ bar}\).
Задатак 2 (средњи):
Колика сила атмосферског притиска делује на површину школске клупе димензија \(1{,}2\text{ m} \times 0{,}5\text{ m}\), ако атмосферски притисак износи \(100\ 000\text{ Pa}\)? Зашто се плоча клупе не поломи под овом силом?
1. Израчунавање површине:
\[ S = 1{,}2\text{ m} \cdot 0{,}5\text{ m} = 0{,}6\text{ m}^2 \]
2. Израчунавање силе притиска:
\[ F = p \cdot S = 100\ 000\text{ Pa} \cdot 0{,}6\text{ m}^2 = 60\ 000\text{ N} = 60\text{ kN} \]
Објашњење: Плоча клупе се не ломи зато што атмосферски ваздух истом толиком силом од \(60\text{ kN}\) делује на плочу и са доње стране (навише), па су те две супротне силе у равнотежи.
Задатак 3 (тежак):
Планинар се попео на планински врх где је измерени атмосферски притисак износио \(700\text{ mbar}\).
а) Израчунајте за колико је паскала овај притисак мањи од нормалног притиска на нивоу мора (\(p_0 \approx 101{,}3\text{ kPa}\)).
б) Користећи податке из табеле у лекцији, процените приближну надморску висину тог врха.
а) Израчунајте за колико је паскала овај притисак мањи од нормалног притиска на нивоу мора (\(p_0 \approx 101{,}3\text{ kPa}\)).
б) Користећи податке из табеле у лекцији, процените приближну надморску висину тог врха.
а) Разлика притисака:
\[ p = 700\text{ mbar} = 700 \cdot 100\text{ Pa} = 70\ 000\text{ Pa} = 70\text{ kPa} \]
\[ p_0 = 101{,}3\text{ kPa} = 101\ 300\text{ Pa} \]
\[ \Delta p = p_0 - p = 101\ 300\text{ Pa} - 70\ 000\text{ Pa} = 31\ 300\text{ Pa} = 31{,}3\text{ kPa} \]
б) Процена висине:
Према табели зависности притиска од надморске висине, притисак од \(700\text{ mbar}\) одговара надморској висини од приближно \(3\ 000\text{ m}\).
