Clasa a IX-a OM 6930/2025
8.1. Noțiuni de statica fluidelor
8. Noțiuni de mecanica fluidelor
Când te scufunzi la fundul bazinului de 3 m, simți o apăsare neplăcută pe timpane; la 2 m adâncime senzația e mai slabă, iar la suprafață dispare. Aceeași apă, aceeași ureche — se schimbă doar adâncimea. Pe de altă parte, un tir de 40 de tone se ridică pe un cric hidraulic în care apeși cu o singură mână. Statica fluidelor explică amândouă situațiile cu un singur concept nou: presiunea.
De la forță la presiune
În mecanica solidului contau forțele și punctele lor de aplicație. Când lucrăm cu fluide (lichide și gaze), forța singură nu mai e suficientă: contează pe ce suprafață se distribuie ea. Un cui apăsat cu \(50\ \mathrm{N}\) intră în lemn, dar același deget apăsat cu \(50\ \mathrm{N}\) nu lasă nici urmă. Forța e identică; suprafața de contact diferă de mii de ori.
Definim presiunea ca raportul dintre forța apăsată perpendicular pe o suprafață și aria acelei suprafețe. Presiunea este o mărime scalară — nu are direcție și sens, chiar dacă se calculează dintr-o forță care este vector. Unitatea sa în SI este pascalul: \(1\ \mathrm{Pa} = 1\ \mathrm{N/m^2}\).
Atenție: în formula presiunii intră doar componenta forței perpendiculară pe suprafață (forța normală). O forță paralelă cu suprafața (de exemplu o forță de frecare) nu produce presiune pe ea.
Un pascal este o presiune foarte mică, de aceea în practică se folosesc multiplii: \(1\ \mathrm{kPa} = 10^{3}\ \mathrm{Pa}\), \(1\ \mathrm{MPa} = 10^{6}\ \mathrm{Pa}\), iar în meteorologie \(1\ \mathrm{bar} = 10^{5}\ \mathrm{Pa}\).
\(p\) — presiunea, în \(\mathrm{Pa}\); \(F_\mathrm{n}\) — modulul forței perpendiculare pe suprafață, în \(\mathrm{N}\); \(S\) — aria suprafeței apăsate, în \(\mathrm{m^2}\).
Definiția pascalului: presiunea exercitată de o forță de \(1\ \mathrm{N}\) distribuită uniform pe \(1\ \mathrm{m^2}\).