Obsah
  2.2 Pascal otázky, úlohy  

3. Tlak v kvapaline vyvolaný tiažou kvapaliny

Hydrostatický tlak
Na telo potápača pôsobí sila vody, ktorá je vyvolaná tiažou kvapaliny. Už pri potopení do malej hĺbky je táto sila značnej veľkosti. Aj napriek tomu sa športový potápači ponárajú do značnej hĺbky, použitím špeciálneho vybavenia a špeciálnej zmesi plynu na dýchanie. Potápač
Dekompresná choroba - Kesonová choroba (DCS) - Choroba potápačov

Zvýšený tlak pri ponáraní spôsobený tiažou kvapaliny je príčinou toho, že sa dusík z vdychovaného vzduchu rozpúšťa v telesných tkanivách. Množstvo dusíka, ktoré telo týmto spôsobom prijme, závisí predovšetkým na hĺbke a dĺžke pobytu pod vodou. Čím hlbšie sa ponoríte a čím dlhšie tam zostanete, tým viacej nadbytočného dusíka telo prijme.
Pri výstupe sa okolitý tlak znižuje a prebytočný dusík už nemôže zostať rozpustený vo vašom tele, preto sa začne z tela uvoľňovať. Telo dusík nevyužíva. Pokiaľ množstvo nadbytočného dusíka neprekračuje určité hranice, nemá telo s jeho vylučovaním problémy.
Pokiaľ sa pod vodou prekročia limity, telo príjme príliš veľa nadbytočného dusíka, ktorý sa pri výstupe na hladinu nemôže vylúčiť tak rýchlo ako je potrebné. Pri rozpúšťaní sa dusíka v tkanive tela a v krvných cievach tvorí prebytočný dusík bubliny. Tento jav sa podobá otvoreniu sódovky - uvoľníte tlak a rozpustený plyn odchádza z roztoku a vytvára bublinovú penu. Bubliny tvoriace sa v tele po ponore spôsobia veľmi závažný stav nazývaný dekompresná choroba (decompression sickness - DCS) alebo starší názov "kesonová choroba".

Dekompresná choroba môže nastať v týchto situáciách:

  • Potápač stúpa pri vynorovaní príliš rýchle, bez dodržania bezpečnostných prestávok.
  • Potápač je pod hladinou príliš dlho a absorbuje príliš mnoho dusíku do svojho krvného obehu.
  • Potápač sa vynorí so zadržaným dychom a spôsobí si pretlak pľúc a vzduch vnikne do krvného obehu.
  • Lietadlo bez pretlakovej kabíny pri stúpaní hore.
  • Zlyhanie systému pretlakovej kabíny v lietadle.
  • Potápač, letiaci v akomkoľvek lietadle v krátkej dobe po vynorení. Pretlakové kabíny v lietadle tiež nie sú bezpečné, pretože tlak nie je udržiavaný na úrovni morskej hladiny
  • Robotníci o opúšťajúci kesóny s umelo zvýšeným tlakom alebo baníci opúšťajúci bane, kde bol predtým zvýšený tlak kvôli vyčerpaniu vody.
  • Kozmonaut opúšťajúci vesmírny modul a pracujúci vo voľnom priestore, pretože tlak v skafandre je menší, ako tlak v module.
zdroj: http://www.fundive.host.sk/zdravie.html, http://cs.wikipedia.org/wiki/Dekompresní_nemoc

Tlak v kvapaline - Ak je kvapalina v tiažovom poli, na každú časticu pod jej voľným povrchom pôsobí tiaž, ako výslednica síl vyvolaných pôsobením častíc umiestnených nad ňou. Častice kvapaliny preto pôsobia svojou tiažou na každú vodorovnú plochu umiestnenú v určitej hĺbke pod hladinou hydrostatickou tlakovou silou Fh spôsobujúcou hydrostatický tlak.
Vplyvom silového pôsobenia Zeme vzniká v kvapaline Hydrostatický tlak, ktorý závisí od hĺbky pod povrchom kvapaliny
  pozri video/animáciu
Veľkosť hydrostatickej tlakovej sily Fh v hĺbke h je spôsobená tiažou G = mg kvapalinového stĺpca s výškou h. Pod kvapalinovým stĺpcom máme na mysli kváder, kocku, alebo valec, ktorého spodná podstava sa nachádza v hĺbke h a jeho výška je daná zvislou vzdialenosťou medzi rovinou voľného povrchu kvapaliny a podstavou.
 Spojené nádoby
zdroj: ODF PF UPJŠ
Hydrostatická tlaková sila pôsobiaca v kvapaline s hustotou r kolmo na plochu S v hĺbke h má veľkosť Fh=mg        Fh=Shρg
Táto sila vyvolá v kvapaline hydrostatický tlak:
Demonštrácia Hydrostatickej tlakovej sily a hydrostatického tlaku:
Sklenenú nádobu naplníme vodou a pripravíme si do nádobky zafarbenú vodu. Sklenenú trubicu na spodnom konci uzatvoríme kruhovou doštičkou, ktorú podržíme pritlačenú k spodnej hrane pomocou nitky uviazanej o háčik na doštičke. Takto uzatvorenú trubicu potom ponoríme  do vody v sklenenej nádobe do hĺbky h. Po uvoľnení nitky sklenená doštička zo dna trubice neodpadne. K trubici ju pritláča hydrostatická tlaková sila Fh , ktorej veľkosť je Fh=ph.S, kde ph je hydrostatický tlak vody v hĺbke h a S je plocha sklenenej doštičky. Doštička odpadne až po doliatí farebnej vody dovnútra trubice, po dosiahnutí výšky hladiny vody v nádobe. Tiaž farebnej vody G má rovnakú veľkosť ako sila Fh. Platí teda
G = m.g = h.S.ρ.g = ph.S = Fh
 Odtiaľ dostaneme vzťah pre hydrostatický tlak v kvapaline v hĺbke h pod jej hladinou
ph = h.ρ.g		 pozri video/animáciu  
Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak
Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak
Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak
Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak Hydrostatická tlaková sila a Hydrostatický tlak
zdroj: ODF PF UPJŠ
   
Hydrostatický tlak je priamo úmerný hĺbke h pod voľnou hladinou kvapaliny (výške kvapalinového stĺpca), hustote ρ kvapaliny a tiažovému zrýchleniu g
ph= hρg
Miesta v kvapaline s rovnakým hydrostatickým tlakom označujeme ako hladiny. Hladine s nulovým hydrostatickým tlakom zodpovedá voľný povrch kvapaliny, preto ju nazývame voľná hladina.
   
2.2 Pascal otázky, úlohy
Obsah