"Institute of Educational Policy" Books
2. Ο νόμος της υδροστατικής πίεσης.
Ίσως έχετε ζήσει την εμπειρία μιας κατάδυσης στη θάλασσα. Έχετε λοιπόν διαπιστώσει ότι όσο περισσότερο βυθιζόμαστε τόσο περισσότερο αισθανόμαστε στα αυτιά μας την πίεση από το νερό. Επίσης αν στο τοίχωμα μιας πλαστικής φιάλης γεμάτης νερό ανοίξετε τρύπες σε διαφορετικά ύψη θα παρατηρήσετε ότι από την τρύπα που βρίσκεται χαμηλότερα, το νερό εκτοξεύεται με μεγαλύτερη ταχύτητα (εικ. 1.33).
Από αυτές τις απλές παρατηρήσεις μπορούμε να οδηγηθούμε σε ένα φυσικό νόμο, που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της πίεσης και του βάθους. Αυτός ο νόμος είναι ιδιαίτερα χρήσιμος σε τεχνολογικές εφαρμογές. Λόγου χάρη βοηθά στο σχεδιασμό υψηλών φραγμάτων τα οποία συγκρατούν πολλούς τόνους νερού.
Όργανο μέτρησης της πίεσης είναι το μανόμετρο. Για να μελετήσουμε τη σχέση μεταξύ του βάθους και της πίεσης μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια συσκευή παρόμοια με αυτή που φαίνεται στην εικ. 1.34. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων μας τα καταχωρούμε σε πίνακα. Παρατηρούμε ότι όταν το βάθος διπλασιάζεται και η πίεση διπλασιάζεται, όταν το βάθος τριπλασιάζεται και η πίεση επίσης τριπλασιάζεται κ.ο.κ. Συμπεραίνουμε ότι η πίεση είναι ανάλογη με το βάθος.
Η σχέση μεταξύ των δύο μεγεθών μπορεί να την απεικονιστεί με μια γραφική παράσταση. Επειδή τα δύο μεγέθη είναι μεταξύ τους ανάλογα η γραφική παράσταση είναι ευθεία γραμμή που περνά από την αρχή των αξόνων (εικ. 1.35).
Οι κατασκευαστές φραγμάτων γνωρίζουν τον νόμο της υδροστατικής πίεσης για αυτό το λόγο, δίνουν ειδική μορφή σε αυτά : κατασκευάζουν φράγματα τα οποία είναι παχύτερα στη βάση και λεπτότερα στο επάνω μέρος τους. Με αυτό τον τρόπο όσο αυξάνεται το βάθος του νερού τόσο αυξάνεται η αντοχή του φράγματος ενώ ταυτόχρονα επιτυγχάνεται οικονομία στη δαπάνη κατασκευής (εικ. 1.36).