Paine ja noste

Tutkimus: Jalan ja maan välinen paine

Määritä kuinka suuren paineen aiheutat seisoessasi lattialla

Piirrä jalkasi (tai käsi jos olet käsilläseisoja)
- opettajan antamalle ruutupaperille (1x1 cm ruudut)
- tai käytä mitä tahansa ruutupaperia (huom! yleensä 0,7 cm x 0,7 cm = 0,49 cm²)
Määritä jalan pinta-ala
- Epämääräisen kuvion pinta-alan saa melko tarkasti arvioitua seuraavasti:
  - laske kokonaisten ruutujen lukumäärä
    - Kokonaiset ruudut saa nopeiten laskettua suorakulmioiden avulla (esimerkki https://peda.net/id/04d5aabc912 )
  - Lisää siihen vajaiden ruutujen lukumäärä jaettuna kahdella
    - (Tämä pitää oikeasti hämmästyttävän hyvin paikkansa! Osa vajaista ruuduista on lähes kokonaisia ja osa hyvin pieniä -> yhteensä kokonainen)
  - (Kerro saamasi ruutujen yhteismäärä 0,49 cm²:lla jos käytit tavallista ruutupaperia)
Mieti mikä on painosi Newtoneina
Laske paine (kaava löytyy alapuolelta tai kirjasta, huom! pinta-ala pitää olla neliömetreinä!)
- Laske lattiaan kohdistamasi paine yhdellä ja kahdella jalalla seistessä (tai käsillä)

Paine kuvaa tiettyyn pinta-alaan kohdistuvaa voimaa[[$$ p=\frac{F}{A} \text{ eli paine} = \frac{\text{voima}}{\text{pinta-ala}} $$]]
Paineen yksikkö on pascal (1 Pa)
[[$$ \frac{1 N}{1 m^2} = 1 Pa $$]]
Jos kappaletta ei erikseen paineta pintaa vasten, niin voima on yleensä paino(voima)
laskuissa on siis pinta-ala muutettava yksikköön m²!
Pascal on melko pieni yksikkö -> usein tulokset ilmoitetaan

Miksi teroitettu veitsi leikkaa paremmin? Miksi terävä naula tai neula läpäisee paremmin?

Ilmanpaine johtuu ilmakehän (massaan kohdistuvasta) painovoimasta aiheutuvasta paineesta

Normaali ilmanpaine on 101,3 kPa
Ilmanpaine ilmoitetaan joskus yksiköissä bar tai mmHg
Kuinka suuri on ilmanpaine verrattuna siihen, että kaveri seisoisi hartioillasi?
Miksi ilmanpaine pienenee korkeammalle mentäessä?

Nesteeseen kohdistuvasta paineesta käytetään nimitystä hydrostaattinen paine
Nesteessä (ja kaasussa) paine leviää tasaisesti kaikkialle nesteeseen!
Tätä hyödynnetään hydraulisissa laitteissa esim. auton jarrut (video)
Miksi paine kasvaa syvemmälle sukellettaessa?
Miten hydraulisella nosturilla voidaan pienentää nostamiseen tarvittavaa voimaa? Minkä ominaisuuden kustannuksella tämä tapahtuu?
ilmanpaineen ja hydrostaattisen paineen ero: https://socratic.org/questions/what-is-the-difference-between-hydrostatic-pressure-and-atmospheric-pressure

Ota keitinlasiin vettä
Aseta punnus sylinteriin ja mittaa punnuksen paino ilmassa ja vedessä
ÄLÄ UPOTA VAAKAA VETEEN
Toista toisella punnuksella ~~sekä tyhjällä sylinterillä~~
Kokoa tulokset taulukkoon
- Noste = paino ilmassa - paino vedessä

Noste on nesteessä tai kaasussa olevaan kappaleeseen kohdistuva ylöspäin suuntautuva voima
Noste aiheutuu paine-erosta kappaleen ylä- ja alapinnan välillä
Nosteen suuruus on sama kuin kappaleen syrjäyttämän nestemäärän (tai kaasun) paino
Mitä tiheämpi väliaine, sitä suurempi noste
Kappaleen ja väliaineen tiheyserosta riippuu kelluuko, leijuuko vai uppoaako kappale
PhET-simulaatio (vaatii flashin, pitäisi toimia ainakin Chromella)