Ciśnienie i parcie

Przypomnijmy sobie, co mówiliśmy o cieczach w poprzednich wpisach. Widzieliśmy prostopadłościan postawiony jedną ze swych ścian na stole.

Niezależnie od tego, na której z tych ścian będzie on oparty, nacisk wywierany przez niego w kierunku prostopadłym do podstawy na powierzchnię stołu czyli tzw. parcie, będzie zawsze to samo, bo wszak parcie jest to całkowita siła ucisku na pewną powierzchnię działająca, a tej siły dostarcza jego własny ciężar od jego położenia zupełnie niezależny. Przeciwnie, ciśnienie będzie różne w trzech przedstawionych na rysunku wypadkach. Skoro ciśnieniem nazywamy siłę, przypadającą na jednostkę powierzchni to zrozumiałym jest, iż wypadnie tej siły na każdy cm2. najwięcej wtedy, gdy cały ciężar bryły będzie spoczywał na najbardziej ograniczonej ich ilości, tj. na ścianie o powierzchni najmniejszej. Przy oparciu cegły na ścianie najobszerniejszej ciśnienie stanie się najsłabszym, bo tu siła nacisku sprawianego przez cegłę będzie rozłożona na powierzchnię największą.

Ale posługując się tym samym ciałem, można jeszcze bardziej spotęgować ciśnienie, chociaż ciężar bryły wciąż będzie pozostawał ten sam  co i poprzednio.

Jak to stać się może?

Z początkowych rozważań wynikło, iż ciśnienie staje się tym większe, im dana siła działa na mniejszą powierzchnię, a więc opierając naszą bryłę na jednej z jej krawędzi, a już tym bardziej na którymkolwiek narożu ogromnie zmniejszymy jej powierzchnię oparcia, pozostawiając jednocześnie bez zmiany siłę nacisku na tę powierzchnię.

Stąd wyniknie wielkie skupienie działania siły na powierzchni małej, jakoby jej zagęszczenie, co właśnie staje się przyczyną znacznego wzrostu ciśnienia.

Z tego wszystkiego co było dotąd powiedziane wnosimy, że dla obliczenia ciśnienia przypadającego na jakąkolwiek powierzchnię, musimy wziąć pod uwagę nie tylko wielkość całej czynnej siły, lecz i wielkość powierzchni, przez nią uciskanej. Iloraz z podzielenia siły działającej prostopadle na jakąś powierzchnię, przez wielkość tej powierzchni da nam dopiero wielkość szukanego ciśnienia.

Na przykład, prostopadłościan drewniany waży 10 kg. albo 10000 gr. Niech powierzchnia jednej z jego ścian służąca mu za podstawę, wynosi 100 cm.2. Ile ucisku, ile siły przypada na każdy centymetr kwadratowy powierzchni podstawy?

Dzieląc 10000 gr. lub 10 kg. przez 100, otrzymujemy siłę czynną na każdym cm.2, czyli właśnie tzw. ciśnienie, które w danym razie wynosi 100 gr. lub 0,1 kg. Na 1 cm.2.

Gdyby ta siła, tj. ciężar 100 gr. (0,1 kg.) działała na powierzchnię, wynoszącą np. tylko 1 mm2 (powierzchnia główki od szpilki), to działanie jej byłoby nierównie potężniejsze, bo wtedy na 1 cm2 przypadałaby siła, wynosząca nie 0,1 kg., jak poprzednio, ale 10000 gr. albo 10 kg. W życiu codziennym w pewnych wypadkach dążymy do zwiększenia ciśnienia, w innych do jego zmniejszenia.

W celu pogłębienia tego, co było powiedziane o ciśnieniu, należy rozważyć niżej przytoczone zapytania.