FIZYKA
DLA KLASY VI
WARSZAWA
WYDAWNICTWA SZKOLNE i PEDAGOGICZNE

CZESŁAW FOTYMA • CZESŁAW ŚCISŁOWSKI
I
Fotografie
CAF: nr 12, 83b; Z. Gama ki: nr 27, 193, 194, 195, 196, 197,
J. Gili: nr 65,66; W .Grzędanr 146; A. Marczak: nr 10, 20,
W. Rozmyslowtcz: nr 11, Z. Kosycarz; nr 110
Podręcznik zatwierdzony
do użytku szkolnego
Redaktor
Maria Skarżyńska
Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne
Wydanie trzynaste. Nakład 130 000+ 220 cgz. Ark. druk. 11; wyd. 10,19
Zamówiono 9 IV 1975 r. Podpisano do druku 23 XII 1975 r. Druk ukoń-
czono w styczniu 1976 r. Zamówienie 2357/951—953 Cena zł 8.—
Papier offs. mat. kl. V, 65 g, 86x 122 cm
WSiP Zakłady Graficzne w Bydgoszczy, ul. Jagiellońska 1
Druk z diapozytywów

WSTĘP
W bieżącym roku szkolnym będziecie się uczyć nowego przedmiotu, który
nazywa się fizyką. Już w klasach IV i V uzyskaliście na lekcjach przyrody
pewne wiadomości o właściwościach powietrza, wody i innych ciał fizycznych;
dowiedzieliście się o rozszerzaniu się ciał wskutek ich ogrzewania, o topnieniu
lodu i krzepnięciu wody, o elektryzowaniu ciał i o innych jeszcze zjawiskach
fizycznych. W klasie VI i podczas dalszych lat nauki wasze wstępne wiado-
mości z zakresu fizyki zostaną rozszerzone i pogłębione. Dowiecie się wielu
rzeczy nowych o różnych właściwościach ciał fizycznych i o zjawiskach za-
chodzących w waszym otoczeniu.
Ucząc się fizyki będziecie lepiej rozumieli to, co się dzieje w przyrodzie,
i lepiej ocenicie wartość zjawisk fizycznych dla praktycznego życia.
Fizyka jest bowiem bardzo ściśle związana z życiem codziennym. Wszyscy
wiecie, jak wielką rolę odgrywa w naszym życiu współczesna technika. Dzięki
rozwojowi nauk technicznych można szybko i masowo budować domy miesz-
kalne, fabryki, drogi i mosty, można na wielką skalę przeprowadzać elektry-
fikację wsi i mechanizację rolnictwa oraz elektryfikację kolei. Zdobycze tech-
niki pozwalają nam na imponującą rozbudowę przemysłu, dzięki którym Pol-
ska Ludowa staje się krajem przemysłowo-rolniczym, podczas gdy dawniej była
zacofana technicznie i gospodarczo.
Otóż, powinniście dobrze zapamiętać, że podstawą techniki jest — fizyka.
Jeśli chcecie się przygotować do przyszłej pracy, do współudziału w wielkim
dziele budownictwa socjalistycznego w naszej Ludowej Ojczyźnie, to powin-
niście pilnie i z zapałem uczyć się fizyki. Przez naukę fizyki prowadzi bowiem
droga do opanowania techniki.
Ucząc się fizyki poznacie wiele ciekawych zjawisk fizycznych. Obok nich
zachodzą w przyrodzie zjawiska chemiczne, o których zaczniecie się uczyć w kla-
sie VII w ramach przedmiotu zwanego chemią. Nie będziemy tu teraz wy-
!♦	'3
I
lśniąc ani wykazywać różnicy, jaka zachodzi między zjawiskami fizycznymi
i chemicznymi. JF miarę jak wiadomości wasze z fizyki, a później z chemii,
będą się zwiększać, sami dostrzeżecie i zrozumiecie tę różnicę.
Powszechnie mówi się dziś o wielkim i niezmiernie szybkim rozwoju fizyki
współczesnej. Dzięki postępom wiedzy fizycznej stały się możliwe takie osiągnię-
cia, jak loty kosmiczne człowieka Jak wyzwalanie energii jądrowej (atomowej)
i obracanie jej na użytek człowieka, jak wspaniały rozwój współczesnej radio-
techniki, telewizji i radaru Jak ogromny zakres stosowania w lotnictwie silników
odrzutowych, dzięki którym czas przelotu człowieka z jednego kontynentu Ziemi
na inny został skrócony do kilku lub kilkunastu godzin.
Najważniejsze osiągnięcia fizyki współczesnej nie mogą być obce żadnemu
oświeconemu człowiekowi. Alusi on o nich wiedzieć, musi także rozumieć i do-
ceniać ich wpływ na współczesne życie. Wszyscy łatwo zrozumiecie, że poznanie
współczesnej fizyki nie jest możliwe bez gruntownego i nieustannego uczenia się
podstaw tego ważnego przedmiotu.
Jeżeli do tego, o czym czytaliście powyżej, dodamy, że na lekcjach fizyki
będziecie samodzielnie prowadzić obserwacje zjawisk, wykonując odpowiednie
doświadczenia, które będą was głębiej zapoznawać z różnymi właściwościami
ciał i zjawiskami przyrody — to chyba przekonaliśmy was, że powinniście
sumiennie i systematycznie uczyć się tego nowego przedmiotu.
Fizyka pozwoli wam lepiej niż dotychczas rozumieć życie współczesne
i przygotuje was do czynnego w nim udziału. Ponadto fizyka nauczy was wy-
jaśniać zjawiska fizyczne na gruncie nauki, uwalniając was przez to od prze-
sądów i błędów, na które bylibyście narażeni, gdybyście nie poznali podstaw tej
pięknej gałęzi ludzkiej wiedzy.
Nasz podręcznik powinien być wam pomocą przy opanowywaniu wiado-
mości z zakresu fizyki.
Autorzy
WbięriMt wiauuiv\wovi
O CIAŁACH STAŁYCH
CIECZACH I GAZACH
I. WIADOMOŚCI WSTĘPNE. POMIARY
1. Zmienia się życie naszego kraju
Dokoła ciebie żywym rytmem pulsuje współczesne życie. W miastach
obserwujesz wzmagający się co dzień ruch uliczny. Na wsi szybko postę-
puje naprzód mechanizacja rolnictwa. W komunikacji odbywa się elektry-
fikacja kolei, rozwija się lotnictwo, w bardzo szybkim tempie wzrasta
motoryzacja kraju. W Polsce Ludowej jesteśmy świadkami ogromnego
rozwoju przemysłu. Roczne wydobycie węgla w polskich kopalniach
przekroczyło już znacznie 150 min ton, co oznacza przeszło czterokrotny
wzrost w porównaniu z okresem przedwojennym. Roczna produkcja
energii elektrycznej jest obecnie 18 razy większa niż przed wojną.
Po drugiej wojnie światowej (1939—1945) nasz straszliwie zniszczony
kraj rozwija się w niebywałym tempie. Z zacofanego kraju rolniczego
♦ ___ >
o bardzo niskiej kulturze rolnej Polska Ludowa przekształca się w no-
woczesne państwo przemysłowo-rolnicze. Ilość potężnych zakładów fa-
brycznych szybko się zwiększa; na polach ornych coraz rzadziej widać
konia, a częściej traktor; miasta i wsie połączone są coraz liczniejszymi
liniami wysokiego napięcia. Nowa Huta pod Krakowem, huta War-
%
szawa, huta aluminium w Skawinie, zakłady azotowe w Kędzierzynie,
zakłady mechaniczne im. Karola Świerczewskiego w Elblągu, zakłady
petrochemiczne w Płocku, zakłady azotowe w Puławach — oto giganty
przemysłowe, nadające naszej ojczyźnie nowe oblicze.
Polska współczesna, to kraj nowej techniki. Trzeba opanowywać
i stale pogłębiać swoją wiedzę w tej dziedzinie. Polska potrzebuje i będzie
•n.ftx»u4V u elu techników i nwnieróu A droga <lo opanowania
uJuiiki pto* u? • [M'pi:c - - naioin»)s< pul uu li oki. W twojej nauce
wiuJori tuvka dlatego będne odgn w uk po wliną ndę, ze |cm Irordzo
n>HP0 ru inna r nocni W pion ie twojego przygotowania do prak
imanego ;u a i n ka itu do spełnienia zadanie luidzo ważne. Dlatego
pciwmicrc* m* jej uciyc tako pięknego dnalu wiedzy. wywierającego
ogtomm
pKw na zmunę warunków naszego życia.
2. Uczymy się rozróżniać zjawiska fizyczne
I iz\ka rest nauką o zjawiskach fizycznych; zjawiska te podlegają
prawom fizycznym. Przystępując do uczenia się fizyki każdy z was
powinien dobrze rozumieć, co to są zjawiska i prawa fizyczne. Najlepiej
podać odpow icdnic przykłady.
Elektrowóz ciągnie p^Kiąg. Nad miastem unosi się śmigłow iec (heli-
k< prer) Na rzece płynie statek. Rowerzysta wyprzedzany jest przez
tt <• <\ klatę. Ni skrzyżowaniu ulic zapalają się światła sygnałowe. Przed
stacją kolcową podnosi się ramię semafora. Traktorzysta orze glebę.
St •Uri piłuje dc<kę. Robotnik kopie rów. Woda wrze, woda krzepnie —
p> -wstiie lód. para wodna skrapla się. Oto przykłady zjawisk fizycznych.
Węgiel spala się w piecu. Z benzyny po spaleniu w silniku powstają
gxrv spalinowe. Człowiek i zwierzę spożywa i trawi pokarmy, wdycha
z p wietrzą tlen, a wydycha dwutlenek węgla. Żelazo rdzewieje. Oto
inna grapa zjawisk.
Ziwiska pierwszej grapy różnią się od zjawisk grupy drugiej; na-
zywamy je zjawiskami fizycznymi.
Gd\ rozważymy zjawiska drugiej grupy, na przykład spalanie węgla,
to zobaczymy, ze ciała biorace w nich udział zmieniają się w zupełnie
mne ciała Na przykład w zjawisku spalania węgla bierze udział węgiel
i powietrze za właściwie tlen zawarty w powietrzu), a w wyniku spalania
powstaje popiół i dwutlenek węgla. Takie zjawiska, jak wymienione
w grupie drugiej, nazywamy zjawiskami chemicznymi. Różnicę tę zro-
zumiecie lepiej w miarę dalszej nauki.
Teraz możemy ustalić, zdając sobie sprawę ze znaczenia użytych
nazw 'określeń), że fizyka zajmuje się zjawiskami fizycznymi, a chemia
— zjawiskami chemicznymi.
Ucząc się fizyki dowiesz się, że zjawiska fizyczne odbywają się zgodnie
z tak zwanymi prawami fizycznymi. Wiesz na przykład z wdasnej praktyki,
6
że । jen •'< kamień / dnu rzeki. gdy |ctt zanurzony w wod/ic.
niż u tedy, gdy jrit on poza (ponad) powiem hmą wody. Dowirsz Mc, ze
zjawisko to podległ dynnemu prawu Arrhimcdesa f wykrył )r przed
dwoma tysiącami lat mędrzec grecki o tym nazwisku). Wiesz także, ze
woda zamienia iię w lód, czyli krzepnie, w temperaturze 0°, a wrze
w temperaturze 100 ’. Wiesz z własnych ołnerwacji i praktyki. ze przepływ
prądu elektrycznego przez grzałkę (spiralę kur henki elektrycznej) powo-
duje wydzielanie się ciepła, I to zjawisko podlega pewnemu prawu
fizycznemu, z którym zapoznasz się dokładnie, ucząc się fizyki.
Z podanych przykładów wynika, ze prawa fizyczne są to pewne rc
guły, według których zachodzą zjawiska fizyczne. W czasie dalszej nauki
zrozumiesz dokładnie, co to jest prawo fizyczne. Na razie poprzestaniemy
na dotychczasowych przykładach.
Z praktyki codziennego życia wiesz dobrze, że w przyrodzie występu-
ją ciała stale, ciekłe (ciecze) i lotne (gazy). Mówimy czcsto o trzech sta-
nach skupienia ciał. Musimy z kolei zapoznać się z ich właściwościami.
PYTANIA 1 ZADANIA
1.	Wymień znane ci z twego otoczenia zjawiska fizyczne i chemiczne.
2.	Staraj się samodzielnie wyjaśnić różnicę, jaka zachodzi pomiędzy
zjawiskiem fizycznym i chemicznym. Jeśli będzie to dla ciebie
zbyt trudne, poproś o pomoc swego nauczyciela.
3.	O jakich wielkich odkryciach fizyki i techniki współczesnej sły-
szałeś? Zapytaj o to swoich domowników’ lub kolegów.
4.	Jakie znasz (zc słyszenia lub lektury) wielkie zakłady fabryczne
zbudowane w Polsce Ludowej?
3. Szukajmy w naszym otoczeniu ciał stałych i cieczy
Wymień znane ci z własnej obserwacji ciała stale i ciecze.
Postaraj się odpowiedzieć na pytanie, czym różnią sic od siebie ciała
stałe i ciecze.
Chyba bez trudu potrafisz wymienić wiele ciał stałych i cieczy. Na
pewno jednak miałeś trudności ze sformułowaniem odpow icdzi na drugie
pytanie. Dlatego zwrócimy ci uwagę na pewne istotne różnice, zacho-
dzące pomiędzy ciałami stałymi i cieczami. Musisz jednak współdziałać
z nami w wyszukiwaniu tych różnic. Postaraj się więc odpowiedzieć
jeszcze na następujące pytania:
7
Ciało stałe, na przykład kamień lub cegła, posiada określony kształt;
czy łatwo jest ten kształt zmienić?
Nie wszystkie ciała stałe zachowują się jednakowo, gdy chcemy zmie-
nić kształt; porównaj na przykład zachowanie się suchego drewnia-
nego pręta o długości około 1 metra i tej samej długości drutu żelaznego,
gdy chcesz je zgiąć.
Czy ciecze mają określony kształt? Czy posiadają określoną objętość?
Na te pytania powinieneś odpowiedzieć bez trudu. Jeżeli odpowiedzi
twoje będą poprawne, to formułując je uświadomisz sobie, jakie są
główne różnice pomiędzy ciałami stałymi i cieczami.
Aby zapoznać się z jeszcze inną właściwością ciał stałych i cieczy,
wykonajmy następujące doświadczenia.
DOŚWIADCZENIE. Na stole leży drewniany lub metalowy prosto-
padłościan. Za pomocą drewnianego pręta (rysunek 1) wywrzyj na
ten prostopadłościan nacisk tak wielki, aby się przesunął. W którą
stronę się przesunął?
Rys. 1. Prostopadłościan przesuwa się w kierunku wywieranego nacisku
 DOŚWIADCZENIE. W baloniku używanym przez dzieci do zabawy
zróbmy szpilką kilkanaście małych otworków (dziurek). Następnie
napełnij my balonik wodą, zaciśnijmy wylot nitką i opierając balonik
o stół wywrzyjmy nań nacisk z góry na dół. Nastąpi wytrysk wody
ze wszystkich otworków, przy czym kierunek wytrysku będzie pro-
stopadły do powierzchni balonika (rysunek 2).
Zbierzmy teraz nasze wiadomości o właściwościach ciał stałych i cieczy.
Każde ciało stałe ma określony kształt i określoną objętość.
Ciecze posiadają określoną objętość; 1 litr mleka na pewno nie
zmieści się w naczyniu pół-
litrowym. Ciecze nie mają
jednak określonego kształtu,
lecz przybierają zawsze kształt
naczynia, w którym się znaj-
dują.
Nacisk na ciało stale dzia-
ła — jak wskazuje doświad-
czenie — tylko w jedną stro-
nę; natomiast nacisk wywarty
na ciecz znajdującą się w spo-
czynku działa w niej we
wszystkie strony jednakowo
i skierowany jest zawsze pro-
stopadle do ścian naczynia.
Tą ostatnią właściwością cie-
czy zajmiemy się jeszcze w
dalszym ciągu nauki.
Rys. 2. Nacisk w cieczy rozchodzi się we wszyst-
kie strony
U. A teraz zbadajmy właściwości gazów
Z jakim gazem stykasz się w każdej chwili swojego życia?
Wymień jeszcze inne gazy, o których słyszałeś.
Właściwości gazów zbadajmy na przykładzie powietrza. Dlaczego?
Odpowiesz chyba bez trudu.
Czy powietrze jest widoczne dla oka? Wymień jakiś barwny gaz,
o którym słyszałeś. Czy powietrze ma zapach ? Czy możesz rozróżnić
powietrze za pomocą wzroku lub węchu ? Czy możesz to zrobić za
pomocą zmysłu dotyku ? Na to ostatnie pytanie odpowiesz, gdy wykonasz
następujące proste doświadczenie.
 DOŚWIADCZENIE. Wyciągnij tłoczek pompki od roweru lub mo-
tocykla. Za tłoczkiem wejdzie do pompki powietrze. Jak się przeko-
nasz o tym, że jest ono tam rzeczywiście? Co by się stało, gdybyś
wylot tej pompki zamknął palcem i wpychał tłoczek w dół?
Zanurz wylot pompki w wodzie i wpychaj tłoczek. Co zobaczysz?
Powietrze jest niewidoczne, ale o jego obecności
konać wieloma sposobami.
Wykonaj jeszcze proste, ciekawe doświadczenie:
możemy się pr2e.
 DOŚWIADCZENIE. Na szklany lejek nasuń kawałek węża gumo-
wego i zaciśnij jego koniec ściskaczem lub palcami (rysunek 3); wpy.
chaj teraz ten lejek otwartym końcem do wody. Czy woda swobodnie
do mego wchodzi ? Po wepchnięciu lejka na pewną głębokość zanurz
zamknięty koniec węża do innego naczynia z wodą i zwolnij ściskacz"
Co zauważysz? Postaraj się wyjaśnić swoje spostrzeżenia.
Rys. 3. Powietrze nie wpuszcza wody do lejka
Zbierzmy teraz wiadomości o właściwościach gazów.
Gazy podobnie jak ciecze nie posiadają kształtu, lecz przyjmują
kształt naczynia (zbiornika). Gaz zamknięty w jakimś naczyniu można
wtłoczyć do innego naczynia o pojemności znacznie mniejszej; mówimy,
że gazy są ściśliwe. Gaz zawsze dąży do zwiększenia swojej objętości;
mówimy, że gazy są rozprężliwe.
Gazy mają więc inne właściwości niż ciała stałe i ciecze.
PYTANIA I ZADANIA
1. Jaką wspólną właściwość mają ciała stałe i ciecze?
. Jaką, wspólną właściwość mają ciecze i gazy?
’ p znaczy> że ciecze nie są ściśliwe, a gazy są ściśliwe i rozpręż-
10
4. Co się dzieje, gdy zostanie przebita dętka rowerowa, motocyklo-
wa lub samochodowa? Z jaką właściwością gazu łączą się zacho-
dzące wtedy zjawiska?
5. Pompowanie powietrza do dętki rowerowej, motocyklowej lub
samochodowej polega na wtłaczaniu powietrza. Z jaką właściwo-
ścią gazu wiąże się ta czynność?
5. Przystępujemy do mierzenia
Mierzenie jest bardzo ważną czynnością i umiejętnością, odgrywającą
w życiu praktycznym ogromną rolę. Mierzenie powinno być dokładne.
Aby dokonać czynności mierzenia albo
— jak mówimy — dokonać pomiaru,
trzeba mieć odpowiedni przyrząd do mie-
rzenia i znać jednostki pomiarowe. Przy-
pomnij my sobie jednostki długości, pola
powierzchni i objętości w układzie me-
trycznym. Układ ten dlatego tak się na-
zywa, że podstawową jego jednostką jest
metr.
Ludzie od zamierzchłych czasów do-
konywali różnych pomiarów. Ile takich
pomiarów musiano wykonać na przykład
przy budowie słynnych piramid w Egip-
cie ? Wykonując pomiary ludzie stosowa-
li różne jednostki miernicze. Utrudniało
to znacznie wymianę handlową między
narodami, ponieważ jednak w dawnych
czasach wymiana ta była niewielka, prze-
to ta niedogodność nie wpływała na
rozwój poszczególnych narodów czy
państw. W miarę upływu czasu wymiana
handlowa między narodami rozszerzała
się i coraz bardziej dawała się odczuwać
potrzeba wprowadzenia międzynarodo-
wego systemu jednostek pomiarowych,
to jest takiego systemu, który byłby przy-
jęty i stosowany przez wszystkie państwa
i narody.
Rys. 4. Tak wygląda model metra:
kreski wyznaczają długość 1 m
11

Układ uki, iu;\vanv układem metrycznym, został wprowadzony
w końcu wieku XVIII we l uncji w okresie rewolucji francuskiej,
o której będziesz się uczył w kursie historii dla klasy VII.
Podstawową jednostkę tego układu jednostkę długości zwaną me-
trem określono początkowo jako 1 40 000 000 część długości połud-
nika geograficznego przechodzącego przez Paryż. Później określenie to
zmieniono. Ze stopu platany i irydu zbudowano specjalny model (rysu-
nek 4), odporny na działanie wilgoci i powietrza, i na mm zaznaczono
długość 1 metra. Model ten jest przechowywany w Międzynarodowym
Biurze Wag i Miar w Sćrrcs (czytaj: Sewr) pod Paryżem. W każdym
kraju, a więc i w Polsce, w* Głównym Urzędzie Miar przechowywany jest •
wzorzec metra, zwany niekiedy metrem archiwalnym. Obecnie, w dąże-
niu do większej dokładności, znowu inaczej określa się długość 1 metra;
o tvm now ym określeniu dowiecie się w trakcie dalszej nauki.
Od 1 metra pochodzą jednostki pozostałe.
1 kilometr (1 km)
1 metr (1 m)
1 decymetr (1 dm)
1 centymetr ( Icm)
Jednostki długości
= 1000 metrów
=	10 decymetrów
=	10 centymetrów
=	10 milimetrów (mm)
Istnieją jednostki długości mniejsze od 1 milimetra; zapoznasz się
z nimi w czasie dalszej nauki.
Odległości na morzu wyraża się w tak zwanych milach morskich.
1 mila morska = 1852 metry
W Anglii do mierzenia długości używka się jeszcze jednostek zwanych
jardami i calami angielskimi; dowiesz się o nich na lekcjach zajęć prak-
tyczno-technicznych *).
Jednostki pola powierzchni
1 kilometr kwadratowy (1 km2) = 100 hektarów (ha)
1 hektar (1 ha)	= 100 arów (a)
1 ar 0 a)	= 100 metrów kwadratowych (m2)
1 metr kwadratowy (1 m2)	= 100 decymetrów kwadratowych
(dm2)
♦) Ostatnio Anglia przechodzi na układ metryczny.
12
1 decymetr kwadratowy (1 dm1) 100 centymetrów kwadratowych
(cma)
1 centymetr kwadratowy (1 cm2) =100 milimetrów kwadratowych
(mmł)
Wiesz dobrze z nauki geometrii, że 1 cm2 oznacza pole kwadratu
o boku 1 cm; 1 dm2 — oznacza pole kwadratu o boku 1 dm; 1 kma sta-
nowi pole kwadratu o boku 1 km — i tak dalej.
Polska ma powierzchnię o polu 312 500 km2.
Powierzchnię pól ornych wyrażamy w hektarach, arach.
Jednostki objętości
1 metr sześcienny (1 m3)	= 1000 decymetrów sześciennych
1 decymetr sześcienny (1 dm3) = 1000 centymetrów sześciennych
1 centymetr sześcienny (1 cm3) = 1000 milimetrów sześciennych
Dowiedziałeś się już na lekcjach geometrii, że 1 m3 jest to objętość
sześcianu o krawędzi 1 m; 1 dm3 — to objętość sześcianu o krawędzi
1 dm; 1 cm3 — to objętość sześcianu o krawędzi 1 cm.
1 dm3 jest dokładnie równy 1 litrowi; 100 litrów daje hektolitr.
Litr i hektolitr służą do mierzenia pojemności naczyń. Mówimy na
przykład, że blaszane naczynie prostopadłościenne o krawędzi 1 dm
ma pojemność 1 litra; jeżeli do tego naczynia nasypiemy piasku lub wy-
pełnimy je całkowicie wodą, to objętość nasypanego piasku lub nalanej
wody wynosi 1 dm3. Będziemy więc mówili, że pojemność zbiornika
samochodowego do benzyny wynosi na przykład 40 litrów (40 1) —
rozumiejąc przez to, że objętość benzyny, która go całkowicie wypełnia,
wynosi 40 dm3.
Przez pojemność (tonaż) statku rozumiemy objętość wewnętrzną jego
pomieszczeń, całkowitą (znak: BRT) lub użytkową (znak: NRT). Jed-
nostką pojemności statku jest tzw. tona rejestrowa & 2,83 m3. Tak więc
np. statek o tonażu 8000 BRT ma pojemność całkowitą 8000-2,83 m3
** 22 600 m3.
PYTANIA I ZADANIA
1.	Statek przebył w ciągu doby 360 mil morskich. Ile to jest kilome-
jg & '	•	72
trów?	Odpowiedź: 666 -- km.
r	100
13
2.	Prędkość statku na morzu wyrażana jest w jednostkach zwanych
węzłami. 1 węzeł = 1 mila morska/h.*) Polski transatlantyk
,,Stefan Batory” płynie z przeciętną prędkością 17 węzłów. Wyraź
tę prędkość w km/h.	Odpowiedź: 31 km/h.
3.	W rolniczej spółdzielni produkcyjnej o łącznej powierzchni 480 ha
użytków rolnych obsiano zbożem 17616 a. Jaką część użytków
rolnych obsiano zbożem?
Odpowiedź: 0(’-całej powierzchni użytków rolnych obsiano zbo-
żem.
X Państwowe Gospodarstwo Rolne posiada łącznie 7000000 m2
użytków rolnych. Ile to hektarów?	Odpowiedź: 700 ha.
6.	Mierzenie długości
Jakich przyrządów używałeś do mierzenia długości?
Czy wiesz, jakiego przyrządu używa się do mierzenia długości od-
cinka drogi?
Technik i inżynier używają do mierzenia długości tak zwanego przy-
miaru wstęgowego (rysunek 5). Przyjrzyj się, jak on jest zbudowany i jak
się go używa do pomiaru długości.
Do mierzenia długości odcinków drogi używa się taśmy zwijanej
(rysunek 6).
Jakiego przyrządu używasz mierząc długość drobnych przedmiotów,
na przykład twojego pudełka, piórnika?
Najprostszym i najczęściej stosowanym przyrządem do mierzenia
długości jest linijka drewniana lub plastykowa, na której wykonana jest
podziałka; na podzialce zaznaczone są — jak wiesz — centymetry
i milimetry. Linijka taka nazywa się przymiarem.
Zmierz za pomocą przymiaru długość piórnika i zapisz wynik w ze-
szycie. Niech długość tego samego piórnika zmierzy następnie twój
kolega. Czy otrzyma on dokładnie ten sam wynik, co ty? Dokonaj
pomiaru po raz trzeci i zanotuj wynik.
Aby zmierzyć długpść piórnika, przyłożyłeś przymiar do jego kra-
wędzi i odczytałeś, ile cm i mm ma ta część przymiaru, która pokrywa
się z piórnikiem.
Używając przymiaru z podzialką milimetrową odczytujemy z niej
centymetry i milimetry, a nie możemy odczytać odcinków mniejszych
od 1 mm. Mówimy wtedy, że mierzymy długość z dokładnością do 1 mm.
•) h skrót godziny (z |ęi. łacińskiego bora — godzina)
14
Odpowiedz teraz na następują-
ce pytania:
Co to znaczy, że przymiar
z podzialką milimetrową pozwala
mierzyć długość z dokładnością do
1 mm?
Jeżeli na przymiarze wstęgowym
r zaznaczone są milimetry, to z jaką
dokładnością możesz mierzyć dłu-
gość za pomocą tego przymiaru?
Czy na taśmie mierniczej, uży-
wanej do mierzenia w terenie, za-
znaczone są milimetry’ ?
Co to znaczy, że zmierzyłeś dłu-
gość pudełka z dokładnością do
1 mm — z nadmiarem, a co to
znaczy, że dokonałeś tego po-
miaru — z niedomiarem?
Zwykle, gdy mierzymy długość
jakiegoś przedmiotu, dokonujemy
kolejno 3—4 pomiarów, sumujemy
wyniki i sumę dzielimy przez ilość
tych pomiarów. Otrzymany w ten
sposób wynik nazywamy średnim;
jest on przeważnie najbardziej do-
kładny.
Przykład 1. Zmierzono trzy-
krotnie długość pudełka i otrzy-
mano wyniki: 12 cm 7 mm, 12 cm
5 mm, 12 cm 8 mm. Jaki jest wynik
średni? Z jaką dokładnością mie-
rzono?
Rozwiązanie. 12 cm 7 mm-b
4-12 cm 5 mm 4-12 cm 8 mm =
= 36 cm 20 mm = 38 cm
♦	38 cm : 3 = 12 cm 7 mm
(z nadmiarem) lub
12 cm 6 mm (z niedomiarem).
. 6. Taimy zwijane do mierzenia mniej-
szych i więkazych dlugoici
15
Mówiliśmy już, że mierzenie jest ważną czynnością w życiu prak-
tycznym. Z tej przyczyny zwraca się dużo uwagi na budowę odpowied-
nich przyrządów pomiarowych. Niektóre z nich pozwalają dokonywać
pomiarów długości z dokładnością do setnych, a nawet tysięcznych
części milimetra. Niekiedy przymiary zaopatrzone są w skalę ze zwiercia-
dełkiem; umożliwia to dokładny pomiar długości. W praktyce dokonuje
się pomiarów z różną dokładnością. Drogomistrz przy ustalaniu długości
odcinka drogi odczytuje z taśmy mierniczej jedynie ilość całych metrów,
a pomija decymetry i tym bardziej Centymetry; dokonuje więc pomiaru
z dokładnością do 1 metra. Przy ustalaniu długości szyny kolejowej
trzeba będzie odczytać liczbę metrów, decymetrów, a nawet centy-
metrów, a więc dokonać pomiaru z dokładnością do 1 centymetra. To-
karz, dorabiający na przykład tłok do silnika motocyklowego, musi mie-
rzyć z dokładnością do —mm (co to znaczy ?), bo inaczej między tłokiem
i cylindrem powstawałby zbyt duży „luz”, powodujący wadliwą pracę
silnika. Zegarmistrz przy mierzeniu różnych części zegarka musi sto-
sować dokładność jeszcze większą.
Do tak dokładnego mierzenia służą specjalne przyrządy, z którymi za-
poznasz się w dalszym ciągu nauki.
7.	Mierzenie objętości ciał
W klasie V uczyłeś się obliczać objętość takich brył geometrycznych
jak prostopadłościan lub jego odmiana — sześcian.
Czym wyróżnia się sześcian wśród prostopadłościanów ?
Czy każdy sześcian możemy nazwać prostopadłościanem ? I czy każdy
prostopadłościan jest sześcianem?
Ile wymiarów ma prostopadłościan?
Jakie pomiary musisz wykonać, aby obliczyć objętość prostopadło-
ścianu?
Jeżeli poszczególne wymiary prostopadłościanu są wyrażone w cen-
tymetrach, to w jakich jednostkach wyrażona będzie jego objętość?
Zmierz długość, szerokość i wysokość prostopadłościanu za pomocą
podziałki milimetrowej i oblicz objętość tej bryły. Jak to zrobisz ? Z jaką
dokładnością mierzyłeś długość, szerokość i wysokość? W jakich jed-
nostkach wyrazisz objętość prostopadłościanu?

Do wyznaczania objętości brył nieforemnych używamy specjalnych
cy lindrów miarowych, czyli inaczej menzurek. Rysunek 7 przedstawia taki
właśnie cylinder miarowy. Jest to, jak widzisz, naczynie szklane, na
bocznej ścianie którego jest „wytrawiona” skala w cm3. W praktyce sto-
suje się menzurki o pojemności 100 cm3, 200 cm3, 500 cm3 i 1000 cm3.
Jeśli przyjrzałeś sic menzurce dokładnie, bez trudu odpowiesz na na-
stępujące pytania:
Która z poprzednio wymienionych menzurek umożliwia najdokład-
niejszy pomiar objętości?
Nalej do menzurki wody do kreski oznaczonej liczbą 40; ile wynosi
objętość nalanej wody ?
Po wrzuceniu do tej menzurki kamienia, poziom wody podniósł się
do kreski oznaczonej liczbą 90; jaka jest objętość kamienia?
Rys. 7. Ile wynosi objętość
tej zclazncj kuli?
Za pomocą menzurki zmierz objętość kamienia, kawałka metalu, ka-
wałka szkła lub drewna. Opisz w zeszycie sposób przeprowadzenia każ-
dego z tych pomiarów. Z którym pomiarem będzie największy kłopot
i dlaczego? Ile razy musialcś odczytywać poziom wody w menzurce,
aby wyznaczyć objętość każdego z tych ciał?
J - luyha. hl VI
17
Jak sądzisz: czy pomiar objętości za pomocą menzurki jest dokładny ?
A może — na podstawie podziałki zaznaczonej na ścianie menzurki —
odpowiesz na pytanie, jaka jest dokładność pomiaru?
Często istnieje konieczność zmierzenia objętości bryły, która nie mie-
ści się w menzurce. Używamy wtedy odpowiednich naczyń z odpływem.
Rysunek 8 w zupełności wyjaśni wam cały przebieg takiego pomiaru.
Rys. 8. Tak mierzymy obję-
tość bryły, która nic mieści
się w menzurce
PYTANIA I ZADANIA
1.	Za pomocą menzurki i naczynia z odpływem zmierz objętość
większego kamienia lub odpowiedniej bryłki metalowej; opisz
dokładnie w zeszycie przebieg pomiaru.
2.	Do menzurki nalano wody do poziomu oznaczonego liczbą „18”.
Odpowiedz, co to znaczy — po ustaleniu, w jakich jednostkach
oznaczona jest podziałka tej menzurki. Następnie wsypano do niej
garść śrutu ołowianego; poziom wody podniósł się do kreski
oznaczonej liczbą „43”. Jaka jest objętość wsypanego śrutu?
3.	Zmierz przymiarem metrowym długość, wysokość i szerokość
pokoju, w którym mieszkasz, i oblicz jego objętość.
4.	Dlaczego wyznaczanie objętości ciała za pomocą naczynia z odpły-
wem i menzurki jest mało dokładne ? Jakie tu są źródła błędów ?
Zastanów się nad tym, a jeśli nie potrafisz sam odpowiedzieć, za-
pytaj swego nauczyciela.
II. O SILE I JEJ MIERZENIU
8.	O sile
Gdy napinasz cięciwę luku, roz-
ciągasz gumkę albo sprężynę, kiedy
wyrywasz marchew z ziemi, prze-
suwasz stołek, krzesło czy ławkę —
stosujesz siłę. Czynności te możesz
wykonywać tylko wówczas, gdy
będziesz działać siłą. Koń ciągnie
wóz działając siłą. Niekiedy nie jest
on w stanie wozu pociągnąć.
Właśnie na rysunku 9 widzisz, że
koń nie może sam wciągnąć wozu
na górkę. Dopomagają mu ludzie,
którzy również stosują siły.
Traktor ciągnie przyczepy, orze,
młóci — tylko wtedy, gdy działa
siłą. Dźwig przenosi na budowę
Rys. 9. Ludzie pomagają koniowi
ciągnąć wóz
Rys. 11. Dźwig podaje materiały na bu
dowę
materiały budowlane. Spychacz
przesuwa ziemię, przygotowując
teren pod budowę. Parowóz cią-
gnie wagony. W tych wszystkich
przypadkach zachodzi działanie si-
ły. W każdej z przedstawionych
czynności należy stosować siłę.
Rys. 12. Spychacz przesuwa ziemię
19
Wskaż sam przykłady występowania sił.
Ciekawym przypadkiem występowania sił jest wzajemne oddziały-
wanie na siebie biegunów magnetycznych i. ciał naelcktryzowanych.
Każdy magnes ma dwa bieguny: północny oznaczany zwykle literą
„N” i południowy oznaczany przez „S”. Użyj magnesów, które znajdują
się w twojej szkole; przekonasz się, że bieguny magnetyczne jednoimien-
ne (pomyśl, co to znaczy?) odpychają się, a bieguny różnoimienne wza-
jemnie się przyciągają.
Ciała naelektryzowane także wywierają na siebie siły. Lekką kulkę (na
przykład z suchego drewna) można naelektryzować dodatnio przez
zetknięcie jej z laską szklą potartą uprzednio jedwabiem lub ujemnie —
przez zetknięcie jej z potartą uprzednio futrem laską z ebonitu. Wykonaj
odpowiednie doświadczenie.
K DOŚWIADCZENIE. Na edwabnych nitkach zawieś trzy kulki
i naelektryzuj dwie z nich dodatnio, a jedną ujemnie. Zbliż teraz ku
sobie ostrożnie, nie dotykając ich (dlaczego?), dwie kulki naelektry-
zowane dodatnio. Co zobaczysz? Następnie zbliż kulkę naclektryzo-
waną dodatnio do kulki naelektryzowanej ujemnie. Co teraz widzisz ?
Z tego prostego doświadczenia przekonasz się raz jeszcze, że ciała
naelektryzowane jednoimiennie odpychają się, a ciała naelektryzowane
różnoimiennie — przyciągają się.
Do badania ciał naelektryzowanych służy przyrząd zwany elektro-
skopem (rysunek 13). Elektroskop składa się z pręta metalowego zakoń-
czonego z jednej strony metalową kulką,
a z drugiej strony — luźno zwisającymi
listkami — bardzo cienkimi, a więc bardzo
lekkimi. Gdy do kulki tego przyrządu dotknie-
my naelektryzowaną na przykład laską szklą,
wtedy elektryczność ze szkła spłynie częściowo
na listki; dzięki temu naelektryzują się one
jednoimiennie (w tym przypadku dodatnio)
i odepchną się od siebie, w wyniku czego
rozchylą się tworząc pewien kąt. W ten sposób
można się przekonać, czy dane ciało jest na-
elektryzowane.
O elektryczności i elektroskopie będziesz
Rys- 13. Elektroskop się jeszcze uczył w klasie VIII.
20
Rys. 15. Zginanie kija i piły
9.	Co się dzieje z ciałem, na które działa siła
Dla rozciągnięcia gumki czy też sprężyny stosowałeś siłę. Pod działa-
niem siły sprężyna wydłużyła się, stała się dłuższa (rys. 14). Gdy przesta-
niesz rozciągać gumkę lub sprężynę, przybierają one długość pierwotną.
Były one wydłużone wtedy, gdy działały na nie siły. Mówimy, żemlegly
odkształceniu. Odkształciły się.
Działając siłą możemy
zgiąć kij czy stalową piłę,
a przez to zmienić ich kształt.
Kij i piła ulegną odkształce-
niu (rys. 15).
W swoim otoczeniu bar-
dzo często obserwujesz od-
kształcanie się różnych przed-
miotów pod działaniem siły.
Zauważ jednak, że po usu-
nięciu działania siły przed-
mioty te przybierają postać
pierwotną, taką jaką miały
przed przyłożeniem siły. Nie-
kiedy przyłożona siła jest tak
duża, że pod jej działaniem
przedmiot ulega odkształce-
niu trwałemu, czyli takiemu,
które nie ustępuje po usu-
nięciu działającej siły. Ciało
nie przyjmuje kształtu, jaki
miało przed przyłożeniem siły.
Na przykład zginając kij
możesz zastosować również
tak dużą siłę, że pod jej dzia-
łaniem kij złamie się. Po usu-
nięciu działającej siły kij nie
przybierze już postaci pier-
wotnej, Nie rozprostuje się;
mówimy, że uległ on od-
kształceniu trwałemu.
Rys. 14. Rozciąganie sprężyny


Rys. 16. Sprężyna odkształciła się trwale
Podobnie stosując dużą siłę możesz rozciągnąć sprężynę tak bardzo,
że ulegnie ona odkształceniu trwałemu, to znaczy nie powróci do
pierwotnej długości, gdy przestaniesz ją rozciągać, a więc gdy usuniesz
działającą siłę (rys. 16).
Pod działaniem siły konia porusza się wóz. Pod działaniem siły trakto-
ra posuwa się pług. Siła działania dźwigu podnosi materiały budowlane
na wyższe piętra. Siła działania spychacza przesuwa ziemię z jednego
miejsca na inne. Siła działania parowozu powoduje ruch wagonów po
szynach. Siła wiatru przesuwa po wodzie łódź żaglową.
A więc wóz, pług, przyczepa, materiały budowlane, ziemia, wagony,
łódź żaglowa — pod działaniem siły przesuwają się; są wprawiane w ruch.
W fizyce, jak wiecie, wóz, przyczepę, traktor, konia, spychacz, paro-
wóz, gumę, sprężynę, kij, łuk, piłę, wodę, powietrze i inne przedmioty
nazywamy ciałami fizycznymi lub po prostu ciałami. Zatem z dotychczas
przytoczonych przykładów dowiedziałeś się, że ciała mogą pod działa-
niem siły ulegać odkształceniu lub mogą być wprawiorie w ruch.
Siła może też spowodować inne skutki. Na przykład, gdy koń zatrzy-
muje jadący wóz, działa na dyszel siłą do tyłu za pośrednictwem uprzęży.
Gdy chcesz zatrzymać (złapać) spadającą piłkę lub gdy bramkarz chce
zatrzymać piłkę „strzeloną” do bramki — musicie użyć siły. Podobnie,
gdy piłkarz chce zmienić kierunek biegu piłki, uderza ją z boku. Stosuje
więc siłę.
Siła może więc nie tylko odkształcić ciało lub wprawić je w ruch. Siła
może również ciało zatrzymać lub zmienić kierunek jego ruchu.
Skutki działania siły mogą być zatem następujące:
Siła może ciało odkształcić, wprawić w ruch, zatrzymać lub
zmienić kierunek jego ruchu.
•>	I
Podaj inne przykłady skutków działania siły.
10.	O ciałach sprężystych, plastycznych i kruchych
Wiele spośród rozpatrywanych przez nas ciał ulegało pod działaniem
siły odkształceniu. Pamiętamy, że gdy tylko siła przestała działać, ciała
te przybierały kształt pierwotny. Odkształcenie zachodziło tylko w czasie
działania siły. O takich ciałach mówimy, że pod działaniem siły ulegały
22
Rys. 18. Resor w samochodzie
Rys. 17. Sprężyny przy
siodełku roweru
Rys. 19. Sprężyna w ze-
garze
odkształceniu sprężystemu. Same zaś ciała, które tak się zachowują pod
działaniem siły, nazywamy sprężystymi. Możemy do nich Zaliczyć wszel-
kiego rodzaju sprężyny, druty stalowe, resory, piły, szpady, szable,
gumę, kij drewniany i wiele innych.
Wymień ciała, które można zaliczyć do grupy ciał sprężystych.
Są także ciała, które pod działaniem siły ulegają odkształceniu trwa-
łemu. Na przykład, gdy zegniemy mocniej cienki drut miedziany, glino-
wy (aluminiowy) czy ołowiany, to odkształ-
cimy go trwale. Odejmując przyłożoną siłę
zauważymy, że ciała te nie przybiorą kształtu
pierwotnego. Pozostaną zgięte. Ulegną zatem
odkształceniu trwałemu. Stosując nadal siłę,
możemy je zginać, rozginać, skręcać w dalszym
ciągu. Możemy im nadawać dowolne kształty.
Garncarz przedstawiony na rysunku 20 lepi
wazon. Gdy chce wykonać doniczkę, dzba-
nek, figurkę z gliny, nadaje im odpowiedni
trwały kształt (formuje) działając siłą własnych
rąk.
W podobny sposób na zajęciach szkolnych
lepiłeś i formowałeś figurki z plasteliny. Na-
dawałeś im kształt posługując się umiejętnie
siłą palców. Uformowane figury przybierały w
&	7 r 7	7 Rys. 20. Garncarz formuje
pewien kształt.	wazon
Blachy nadwozia samochodu czy motocykla, miski, j
teinie, szyny, druty przybierają swe kształty trwałe pod działaniem mło-
miednice, pa-
tów, cęgów, pras i innych narzędzi, których działanie polega na stoso-
waniu odpowiednich sił. Pod działaniem przyłożonych sił ciała wydłużają
się, zginają, ulegają zgnieceniu, skręcają, przyjmują inne niż przedtem,
nowe kształty. Ulegają odkształceniu trwałemu. O takich ciałach mówi-
my, że są plastyczne. Do ciał plastycznych możemy zaliczyć ołów, glin,
miedź, ogrzaną stearynę, wosk, zwilżoną glinę, plastelinę i inne.
Postaraj się uzupełnić zestaw ciał plastycznych dając własne przykłady.
Ciała sprężyste pod działaniem dostatecznie dużych sił stają się ciałami
plastycznymi. Wspominaliśmy o sprężynie, która przy użyciu słabych sił
jest ciałem sprężystym. Natomiast przy użyciu dużych sił — odkształca
się trwale. Odkształcenie to da się łatwiej osiągnąć, gdy sprężynę ogrze-
jemy. Kawałek żelaza ogrzany do czerwoności łatwo podlega formowa-
niu przez kowala, ślusarza czy przez maszyny.
Na gorąco nadaje mu się odpowiednie kształty, jest bowiem bardzo
plastyczny. W ten sposób, z rozgrzanego metalu, otrzymuje się gwoździe,
haki, śruby, niektóre części samochodów, motocykli, rowerów.
Rys. 21. Miot mechaniczny kuje gorące
żelazo
Są jednak ciała, które pod dzia-
łaniem siły szybko tracą właści-
wości sprężyste i ulegają skrusze-
niu, rozłupaniu. Gdy mocno ude-
rzysz młotkiem w szkło, kredę,
cegłę czy marmur — skruszysz je,
zniszczysz ich pierwotny kształt.
O takich ciałach mówimy, że są cia-
łami kruchymi. Możemy do nich za-
liczyć również ebonit, siarkę, lak,
smołę, surówkę żelazną (żelazo lane).
Wymień znane ci jeszcze inne
ciała kruche.
Na pewno niejeden z was powie,
że takie ciała jak smoła, lak czy
szkło odpowiednio podgrzane sta-
ją się plastycznymi. Tak jest rzeczy-
wiście.
My mówiąc o plastyczności
i kruchości ciał będziemy zawsze
24
0
mieli na myśli ciała w takim stanie, w jakim występują w życiu codzien-
nym, z jakimi spotykamy się w praktyce.
Łatwo można wykazać, że ciała kruche są w pewnym stopniu i sprę-
żyste. Cienką długą rurkę szklaną możemy w sposób widoczny na ry-
sunku 22 umocować w sta-
tywie i jeden koniec stopnio-
wo odginać ręką lub obciążać
obciążnikami. Zauważymy,
że do pewnego stopnia rurka
będzie się zginać, czyli od-
kształcać sprężyście.
Przy dobraniu odpowied-
niej ilości obciążników (siły
ciężkości) rurka złamie się
jednak. Spadając na stół po-
tłucze się, rozkruszy. Jak
widzisz, każde ciało jest W	Rys 22 Zginanie szklMC| rurki
pewnej mierze sprężyste.
Jedno bardziej, inne mniej.	-
W życiu codziennym i w technice najbardziej cenne są ciała o trwałych
właściwościach sprężystych. Należą do nich stal, guma i szereg innych.
Podaj przykłady ciał, posiadających podobne właściwości sprężyste.
11.	Co powinniśmy wiedzieć o każdej sile
Piłkę wprawiamy w ruch przez uderzenie lub wyrzucenie jej w odpo-
wiednim kierunku. W obu tych przypadkach musimy działać siłą. Mu-
simy ją przyłożyć do naszej piłki. Powiemy inaczej, że do ciała przyłoży-
liśmy siłę.
Zachowanie się piłki pod działaniem naszej siły zależeć będzie od
tego, w jaki sposób piłkę uderzyliśmy. Jeżeli piłkę leżącą na ziemi
kopniemy np. od dołu w górę, to przesunie się naprzód i do góry (rys. 23).
Jeżeli uderzylibyśmy piłkę w środku na wprost — potoczyłaby się na-
przód. Przy tym długość rzutu będzie zależna od tego, czy uderzymy piłkę
mocniej lub słabiej, to znaczy czy działamy siłą większą lub mniejszą. Mo-
żemy uderzyć piłkę niekoniecznie tak, by przesunęła się do przodu. Nie-
kiedy piłkarze dla wprowadzenia w błąd przeciwnika kierują piłkę do tylu.
25
Rys. 23. Piłkarz kopnął piłkę do
góry
Rys. 24. Robotnik ciągnie kółko
od włazu
Jak widzisz, zachowanie się piłki po
uderzeniu, to jest po przyłożeniu siły, za-
leżeć będzie od tego:
1	gdzie przyłożona została siła (w
którym miejscu piłki),
2	w którą stronę działa,
3	jak była wielka.
Na rysunku 24 widzisz robotnika
ciągnącego kółko od klapy włazu. Działa
on na klapę siłą ku górze. Z pewnością
działa siłą większą niż ta, jaką ty mógłbyś
zastosować.
Podziałaj ostrzem szpilki na drewnia-
ny klocek w rozmaitych jego punktach
i w rozmaite strony. Obserwuj zacho-
wanie się klocka (rys. 25).
Na przykładzie klocka widzisz, że
zachowanie się jego będzie zależeć od
punktu przyłożenia siły, jej kierunku
i wielkości.
Zachowanie się każdego ciała pod
działaniem siły będzie zależne właśnie od
tego, w jakim punkcie ciała siła jest przy-
łożona, w którą stronę działa i jak jest
wielka.
Wyjaśnimy teraz dokładniej, co ma-
my na myśli mówiąc, że „siła działa
w pewną stronę”. Gdy piłkarz dobie-
ga do piłki leżącej na boisku, nie jesteś-
Rys. 25. Działamy siłą na klocek w różnych jego miejscach
26
chając wózek mogą przesu
my w stanie przewidzieć, w którą stronę ją skieruje. Możliwości jest
wiele. Może skierować piłkę wprost do bramki. Może, dla ominięcia
przeciwnika, skierować piłkę do tyłu lub podać koledze z boku.
Gdy uderzymy leżącą
na stole kulkę, potoczy się
ona wzdłuż prostej. Ro-
botnicy ciągnąc lub popy-
wać go po szynach wzdłuż
prostej (rys. 26). Jak wi-
dzisz z tych przykładów,
działaniu siły towarzyszy
przesuwanie się ciał.
Mówimy, że siła działa
wzdłuż pewnego kierunku	Rys. 26. Robotnicy pchają wózek
lub po prostu, że posia-
da kierunek. Może jednak
działać w jedną lub w drugą (przeciwną) stronę. Zachowanie się ciała,
jego ruch zależeć będzie właśnie od tego, w którą stronę działa siła.
Inaczej powiemy: zależeć będzie od tego, jaki jest zwrot siły.
Czy powiedzenie: ,,na wózek znajdujący się na szynach robotnicy dzia-
łają siłami” — dostatecznie wyjaśnia
nam sytuację? Oczywiście, rozumiemy
z tego określenia, że wózek będzie się
przesuwał w jedną bądź w drugą stronę,
ale po linii prostej. Kierunkiem działania
sił robotników będzie linia prosta.
Jeśli robotnicy działać będą na wózek
siłami w prawo lub w lewo, to w którą
stronę będzie się on poruszał?
Gdy siła działająca na rączkę pompki
zwrócona jest w stronę koła — w tym
też kierunku będzie się przesuwał tłok.
Gdy przyłożymy siłę ciągnącą, to tłok
będzie się przesuwał ku nam, w naszą
stronę.
Na rysunku 27 widzisz napis na tabli-
cy przystanku tramwajowego: „Przy-
Rys. 27. Strzałka informująca, w któ-
rą stronę przeniesiono przystanek
27
Rys. 28. Siły mają ten sam kierunek, lecz
różne zwroty
Stanek przeniesiony”. Gdyby nie dorysowano strzałki (spróbuj ją 2a.
łonie), przechodzień nie wiedziałby, w którą stronę się udać: w lewo
czy w prawo? Dorysowana strzałka wyraźnie wskazuje stronę, w którą
przeniesiono przystanek.
Na środek górnej ściany klocka możemy naciskać ostrzem szpileczki
7. góry na dół. bądź możemy go ciągnąć z dołu do góry. Obie siły będą
działały wzdłuż tej samej prostej,
ale jedna będzie miała zwrot ku
dołowi, a druga ku górze. Pierw-
sza będzie dociskać klocek do sto-
łu, druga zaś podnosić do góry.
Skutek działania siły zależy zatem
od jej zwrotu.
Zestawiając wiadomości do-
tyczące siły możemy o każdej sile
powiedzieć, że musi być przyłożo-
na do jakiegoś punktu ciała, że
działa wzdłuż jakiejś prostej (le-
ży na prostej) w jedną lub drugą
stronę (posiada zwrot) oraz że jest większa lub mniejsza (posiada war-
tość). Krócej o każdej sile powiemy, że
Siła przyłożona jest do jakiegoś punktu ciała, posiada kieru-
nek, zwrot i wartość.
Są to cztery charakterystyczne cechy każdej siły.
12.	Dlaczego ciała sq ciężkie
Każde ciało wyrzucone do góry spada po pewnym czasie na Ziemię.
Im silniej wyrzucimy ciało ku górze, tym wyżej się ono wzniesie. Zawsze
jednak po pewnym czasie spadnie na Ziemię.*
Gdy na dłoni wyciągniętej ręki położysz książkę lub odważnik, odno-
sisz wrażenie, jakby jakaś siła ciągnęła te ciała w dół. Przy tym, im większą
książkę lub odważnik trzymasz na dłoni, tym większy odczuwasz nacisk.
* Dowiesz się później, że ciało wyrzucone ku górze z odpowiednią prędkością nie spad
nic na Ziemię, lecz będzie krążyć dokoła niej po orbicie zbliżonej do okręgu lub oddali się
od Ziemi.
28
Jakaś siła mocniej ciągnie te ciała w dół. Gdy
usuniesz dłoń, książka, odważnik spadają na
podłogę ku Ziemi
Gdy podnosisz do góry krzesło, wiadro
z wodą lub inne ciało, musisz działać silą.
Odczuwasz przy tym istnienie siły oporu, prze-
ciwstawiającej się podnoszeniu ciał do góry.
To Ziemia ciągnie ciqh ku sobie. To ona
przyciąga piłkę, książkę, krzesło, wiadro z wo-
dą oraz wszystkie ciała znajdujące się na jej po-
Rys. 29 Książka i odważnik
naciskają na dłoń
wierzchni, a nawet ponad nią. Ziemia sprawia,
ze znajdujące się na niej ciała są ciężkie, posiadają ciężar. Przekonuje nas
o tym następujące doświadczenie.
 DOŚWIADCZENIE. Na statywie lub ramie zawieszamy sprężynę.
Ciągnąc sprężynę za dolny koniec mocniej lub słabiej, powodujemy
jej wydłużanie: jest ono tym większe, im silniej ciągniemy, mniejsze
zaś, jeśli ciągniemy słabiej. Wydłużenie sprężyny możemy tez osiągnąć
zawieszając na jej końcu odpowiednią liczbę obciążników.
Rys. 30. Rozciągamy sprężynę
Rys. 31. Obciążniki również rozciągają
sprężynę
W tym przypadku sprężynę rozciąga nie siła naszej ręki; to Ziemia
ciągnie obciążniki w dół i sprężyna się rozciąga. Mówimy, że Ziemia
działa na obciążniki silą skierowaną w dół i dzięki temu rozciąga sprężynę.
29
Siłę, jaką Ziemia przyciąga każde ciało, nazywamy siłą cięż-
kości lub ciężarem ciała.
Każde ciało na Ziemi podlega działaniu siły ciężkości. Każde więc
ciało posiada ciężar.
Z naszych doświadczeń wynika, że Ziemia silniej przyciąga dwie
książki niż ty Iko jedną. Ziemia silniej przyciąga dwa obciążniki niż
tylko jeden obciążnik.
Uczeni stwierdzili, że wielkość siły ciężkości zależy od wysokości
położenia ciała nad Ziemią, a także od szerokości geograficznej, w której
znajduje się dane ciało. W miarę oddalania się ciała od środka Ziemi, siła
ciężkości, a więc ciężar danego ciała, zmniejsza się. Zmieniając poło-
żenie danego ciała na powierzchni Ziemi możemy też stwierdzić, że jego
ciężar na biegunie jest największy, a na równiku najmniejszy. Przesuwając
się od równika w stronę biegunów zauważymy zwiększanie się ciężaru
tych samych ciał.
Dotychczas nauka nie wynalazła sposobu, który pozwoliłby pozba-
wić ciała ciężaru. Nie możemy uwolnić od działania siły ciężkości ani
siebie samych, ani innych ciał.
Na czym polega tak zwany stan nieważkości, który występuje w lo-
tach kosmicznych, dowiesz się w dalszym kursie fizyki.
13.	Jakimi jednostkami mierzymy siłę
Mówiąc o dwóch siłach stwierdzamy niekiedy, że jedna z nich jest
większa od drugiej. Sprężynę możemy rozciągać słabiej lub mocniej i od
tego będzie zależeć jej mniejsze lub większe wydłużenie. Gdy rozciągamy
gumkę apteczną, stosujemy mniejszą siłę niż przy rozciąganiu dętki ro-
werowej.
Mówiąc o większej lub mniejszej sile nie określamy jeszcze jej war-
tości. W pojęciu dziecka przesunięcie szafy wymaga dużej siły. Dla atlety
jest to wysiłek znikomy. Dlatego to wprowadzono umowną siłę ciężkości,
z którą można porównywać inne siły działające na różne ciała. Taką
umowną jednostką jest siła, z jaką Ziemia przyciąga walec platynowo-iry-
dowy o wysokości 39 mm i średnicy 39 mm, przechowywany w Między-
narodowym Biurze Wag i Miar w Sevres (czytaj: Sewr) pod Paryżem.
30
Siłę tę nazwano kilogram-siłą (skrót: kG).
Jednostką siły jest kilogram-siła.
Okazuje się, że ciężar 1 litra wody destylo-
wanej, przy temperaturze 4° Celsjusza, wynosi
również 1 kilogram-siła.
Znacznie mniejszą jednostką ciężaru jest
gram-siła (skrót :G). Gram-siła odpowiada cię-
żarowi 1 cm3 wody destylowanej, przy tem-
peraturze 4° Celsjusza. Stanowi ona jedną ty-
sięczną część kilogram-siły.
Rys. 32. Wzorzec 1 kilo-
grama
Zatem:
1 kG = 1000 G
Jeżeli na dłoni wyciągniętej ręki ustawisz odważnik kilogramowy, to
będziesz odczuwał, że naciska on na dłoń siłą 1 kG.
Są jeszcze inne jednostki siły, o których dowiecie się w ciągu dalszej
nauki fizyki.
14.	Pion i jego zastosowanie
Siła ciężkości działa w dół wzdłuż prostej zwanej pionem. Mówimy też
często, że siła ciężkości posiada kierunek pionowy. Kierunek ten wska-
zuje obciążnik, kamień, klucz (rys. 33).
Ściany budynków, dźwigi, studnie, wysokie maszyny powinny być
ustawione pionowo. Sprawdzamy to stosując przyrząd zwany ,,pionem”.
Jest to specjalnie wykonany obciążnik mosiężny lub stalowy, zawieszo-
ny na sznurku.
Gdy jeden koniec sznurka umocujemy na pewnej wysokości, to
obciążony sznurek przyjmie kierunek pionowy.
Murarz budując ścianę sprawdza za pomocą pionu, czy jest ona pio-
nowa: w przeciwnym przypadku ściana mogłaby się zawalić.
31
Ryl 33. Nk wskazuje
ricrunea. pjonow
Rys. 34. Przyrząd
zwany ^pionem’’
Rys. 35.
Murarz sprawdza pionowe ustawienie
narożnika za pomocy pionu
Podobnie robotnik budują-
cy studnię z kręgów stale kon-
troluje pionem, czy są one wpu-
szczane w ziemię pionowo.
Dokładne wagi, a także przy-
rządy pomiarowe używane przez
mierniczych w terenie — rów-
nież muszą być ustawione pio-
nowo. Wreszcie i szafy, regały
(półki) muszą być zbudowane
według pionu, aby drzwi do-
brze się zamykały, aby z pólek
nie wysuwały się książki i przed-
mioty. Musimy też przestrze-
gać pionowego ustawienia przy
osadzaniu drzwi i okien w ścia-
nach.
Bardzo dokładnego ustawie-
nia pionowego trzeba przestrze-
gać w nowo budowanych szy-
bach kopalnianych, studniach
artezyjskich, w otworach wiert-
niczych do badania złóż pod-
ziemnych.
W celu sprawdzenia piono-
wego ustawienia możemy ko-
rzystać z pionu, który łatwo jest
sporządzić samemu. Wystarczy
na sznurku lub grubej nici za-
wiesić klucz, kawałek cegły czy
kamyk, a już mamy do dyspo-
zycji pion. Siła ciężkości dzia-
łająca na te przedmioty powo-
duje, że sznurek (nić) przyjmuje
kierunek pionowy.
32
(2)
£
iv
15.	Poziomnica i jej zastosowanie
Przy montażu silników, maszyn, aparatów mierniczych dbać musimy
również o ich ustawienie poziome.
Idealnym poziomem jest swobodna powierzchnia cieczy w naczyniu.
Gdy na talerz czy spodek nalejemy wody, to jej powierzchnia będzie
powierzchnią poziomą.
Rys 36. Poziom jest prostopadły
do pionu
Łatwo można przekonać się, że poziom jest prostopadły do pionu.
Wykonajmy następujące doświadczenie:
Do szerokiego naczynia nalewamy wody. Na statywie zawieszamy
pion tak, aby jego ciężarek był zanurzony w wodzie. Do powierzchni
wody i do nici przykładamy ramiona ekierki, które są do siebie prosto-
padłe. Zauważymy, że ekierka jednym ramieniem przylega do powierzchni
wody, a drugim do nici pionu (rys. 36).
W praktyce sprawdzanie poziomu odbywa się za pomocą przyrządu
zwanego poziomnicą (rys. 37).
Zasadniczą jej częścią jest wygięta nieco ku górze rurka szklana,
napełniona spirytusem z pozostawionym w niej pęcherzykiem powietrza.
Gdy rurka ustawiona jest poziomo, pęcherzyk powietrza umiejscawia
się w jej środkowej części, między kreskami zaznaczonymi na rurce.
Gdyby rurka była ustaw iona nie na poziomie, wówczas koniec A rurki
znajdowałby się wyżej lub niżej od jej końca B. W pierw szym przypadku
3 — rayk4, kl. VI
33
Rys. 38. Rurka ze spirytusem i pęcherzykiem powietrza w poziomnicy
Rys. 37. Poziomnica

Rys. 39. Sprawdzanie pionu za pomocą
poziortmicy
pęcherzyk powietrza przesunął-
by się w lewo, w stronę A. A jak
zachowałby się pęcherzyk po-
wietrza w drugim przypadku?
W poziomnicy rurka jest osa-
dzona w drewnianej prosto-
padlościennej oprawie. Jeżeli
podstawa oprawy spoczywa na
poziomie, wówczas pęcherzyk
powietrza znajduje się między
kreskami rurki (rys. 38).
W niektórych poziomnicach
w jednym z końców wmonto-
wana jest dodatkowo rurka, pro-
stopadła do zasadniczej rurki
poziomnicy. Dzięki temu można
używać takiej poziomnicy rów-
nież do sprawdzania pionu. W
tym celu opieramy poziomnicę

podstawą o ścianę. Jeśli pęcherzyk powietrza w bocznej rurce poziomnicy
znajduje się między jej kreskami, znaczy to, że ściana jest pionowa (jak
na rysunku 39).
Dokładną kontrolę poziomu stosujemy przy budowie fundamentów
pod silniki i maszyny, przy układaniu płyt na kuchni i w wielu innych
instalacjach.
Dlaczego szyny kolejowe na dworcu powinny być ułożone poziomo?
PYTANIA I ZADANIA
1.	Jakie mogą być skutki działania siły?
2.	Wymień znane ci ciała sprężyste, plastyczne i kruche.
3.	Jakie cechy charakteryzują każdą siłę?
4.	Podaj przykłady wskazujące, że zdajesz sobie sprawę z tego, co
nazywamy kierunkiem, a co zwrotem siły.
5.	Dlaczego ciała są ciężkie ?
6.	Jak uzasadnisz, że ciężar jest siłą?
7.	Od czego zależy ciężar ciała ?
8.	Wymień jednostki siły.
9.	Na sprężynie zawieszono odważnik półkilogramowy. Jaka siła
rozciąga sprężynę ?	Odpowiedź: pół kilograma siły (| kG).
10.	W wiadrze znajduje się 5 litrów wody. Jaki jest jej ciężar?
Odpowiedź: 5 kG.
11.	Jaki kierunek nazywamy pionowym?
12.	Jak samemu sporządzić pion?
13.	Podaj przykłady stosowania pionu.
14.	Jaki kierunek nazywamy poziomym?
15/ Jak jest zbudowana poziomnica?
16.	Podaj przykłady stosowania poziomnicy.
16.	O graficznym (rysunkowym) obrazie siły
Pod działaniem siły ciągnącej samochodu, przyczepa jest w ruchu,
przesuwa się. Może ona być również wprawiona w ruch pod działaniem
siły ciągnika. Mogą, też przesuwać ją konie lub ludzie. Zamiast samocho-
du, ciągnika, koni czy ludzi działających na przyczepę, możemy rysować
strzałki wyobrażające siły, które na nią działają. Łatwiej jest wówczas
wykazać, w którym punkcie przyczepy przyłożona jest siła, jaki jest jej
kierunek, jaki posiada zwrot i jaką wartość.
Gdy patrzymy na samochód przedstawiony na rysunku 40, o którym
35
Rys. 40. Trudno osądzić, czy samochód jest
w ruchu, czy nie

Rys. 41. Strzałka wskazuje, że samochód jedzie
do tyłu
to samochodzie wiemy
że jest w ruchu, trudno
nam się zorientować
w którą stronę się prze’
suwa i jak wielka siła
działa na niego.
Jeżeli natomiast do
samochodu dorysujemy
strzałkę tak jak na ry-
sunku 41, to stwierdzi-
my, że samochód jedzie
do tyłu.
Na rysunku 42 za-
znaczono, że samochód
przesuwa się do przodu
pod działaniem większej
siły niż poprzednio, gdy
posuwał się do tyłu.
Mówi nam o tym dory-
sowana strzałka — dłuż-
sza niż na rysunku 41.
Rys. 42. Strzałka wskazuje, że samochód jedzie
naprzód
Na rysunku 43 wi-
dać klocek przesuwany
po stole. Nie wystarczy
powiedzieć, że klocek
jest w ruchu. Ruch jego
będzie określony wte-
dy, gdy powiemy na
przykład:,,klocek prze-
suwa się pod działa-
niem siły w stronę pra-
wego rogu znajdujące-
go się po przeciwnej stronie stołu”. Ruch ten określimy prościej, dory-
sowując do klocka strzałkę jak na rysunku 44.
Jak widzimy, strzałka dorysowana do samochodu, może wyobrażać
siłę jego silnika. Strzałka dorysowana do kółka klapy wyobraża silę
działania robotnika (rys. 45). Strzałka dorysowana do końca sprężyny
wyobraża siłę naszej ręki lub ciężar obciążników (rys. 46).
którą stro-
Rys. 43. Nie wiemy, czy klocek jest w ru-
chu, czy w spoczynku
t
Rys. 44. Strzałka wskazuje, w
nę przesuwa się klocek
Możemy przedstawiać siły graficznie (wykreślając je na rysunku) jako
strzałki określonej długości. Nazywamy je wektorami. Grot na strzałce
wskazuje, w którą stronę działa siła, a więc zwrot działającej siły.
Graficznym (rysunkowym) obrazem siły jest wektor (rys. 47).
Chcemy na przykład przedstawić graficznie siłę ciężkości 300 G, dzia-
łającą na koniec K sprężyny. Aby to uczynić, z końca K sprężyny rysuje-
my linię pionowo w dół. Mamy zatem
punkt przyłożenia siły i jej kierunek.
Obok rysunku wykreślamy odci-
nek AB, przedstawiający wartość siły
równej 100 G. Teraz odmierzamy od
punktu K w dół trzy takie odcinki
Rys. 46. Strzałka wskazuje, ze na koniec
sprężyny działa siła skierowana
ku dołowi
Rys. 45. Strzałka wskazuje, że robotnik ciąg-
nie kółko do góry
37
Ryi. 4”. Do korka sprę-
żyn v przyczepiono silę
300 G
Rys. 48. Inne przedsta-
wienie wartości siły
i na końcu rysujemy grot w dół. Tak otrzymany wektor siły wynoszącej
300 G rysujemy — dla uwypuklenia go — linią grubszą.
Zwykle jednak, zamiast dołączać do rysunku skalę, piszemy przy wek-
torze wartość siły, którą ten wektor przedstawia. Widzimy to na rysun-
ku 48.
Jak wielką siłą działa robotnik ciągnący klapę przedstawioną na ry-
sunku 45 ? Przyjmij, że 1 cm długości wektora przedstawia siłę wyno-
szącą 10 kG i odpowiedz na zadane pytanie.
38

17.	Jakim przyrządem mierzymy liłę
Siłę mierzymy przyrządem zwanym dyna-
mometrem lub siłomierzem. W szkole używa
się dynamometru, takiego jak na rysunku 49.
Wewnątrz blaszanej obudowy, przykrytej
z góry celuloidową osłoną, umieszczona jest
sprężyna. Jeden jej koniec zamocowano śrubką
5 do górnej ścianki obudowy. Na drugim koń-
cu przytwierdzono wskazówrkę U7 oraz długi
drut zakończony haczykiem TĄ, luźno przecho-
dzący przez denko obudowry D. Gdy jedną ręką
trzymamy haczyk H2. a drugą ciągniemy ha-
czyk wówczas sprężyna się rozciąga, wydłu-
ża. Wskazówka IF' przesuwa się wtedy na tle
skali.
Zawieśmy dynamometr haczykiem //, na
ramie lub pręcie statywu. Wskazówka dyna-
mometru powinna wskazywać na skali punkt 0.
Jeśli tak nie jest, zwalniamy nacisk śruby 5
i przesuwamy sprężynę w ten sposób, aby wska-
zówka znalazła się na 0 skali. Zawieszając ko-
lejno na haczyku stugramowe obciążniki,
zaobserwujmy wydłużanie się sprężyny. Wska-
zówka będzie kolejno wskazywać na skali kre-
ski oznaczone liczbami 100, 200, 300 i tak dalej.
Gdy wskazówka dynamometru znajduje się na podziałce łbO, znaczy to,
że sprężyna dynamometru jest rozciągana siłą 100 G ; gdy znajduje się na
podziałce 200, to znaczy, że na dynamometrze zawieszono ciężar 200 G,
na jego sprężynę działa siła 200 G i tak dalej.
Odstępy między podzialkami 100, 200, 300 i dalej są podzielone na 10
równych części każdy. Przy tym co piąta kreska jest nieco dluzsza Przesu-
nięcie wskazówki dynamometru od jednej kreski do następnej odpowia-
da zmianie siły o 10 G.
Dynamometrem możemy mierzyć nie tylko siłę ciężkości (ciężar).
Gdy po stole ciągniemy za pomocą dynamometru klocek, zaobserwuje-
my przesunięcie się wskazówki przyrządu. Wskaże nam ona wartość
siły ciągnącej klocek.
39
Na haczyku dynamome-
tru zawieś kolejno książkę,
kawałek cegły, kubek i inne
przedmioty.
Odczytaj wskazania dyna-
mometru. Jakie są ciężary
tych przedmiotów?
Czy jesteś pewny, że dyna-
mometr dobrze wskazuje ich
ciężary ? Trzeba to sprawdzić.
Przede wszystkim spraw-
dzamy, czy nie obciążony
dynamometr wskazuje do-
kładnie 0 skali. Jeżeli nie, to
poprawiamy jego wskazania
Rys. 50. Mierzenie dynamometrem ciężaru
obciążników
w znany nam już sposób.
Następnie zawieszamy dyna-
mometr na statywie i docze-
piamy kolejno stugramowe
obciążniki. Obserwujemy przy tym wskazania strzałki. Zwykle jednał; po-
stępujemy inaczej.
Najpierw badamy, jaki największy ciężar możemy mierzyć naszym dy-
namometrem. Jeżeli największa wartość podziałki na skali wynosi 500, to
zawieszamy na dynamometrze obciążniki o ciężarze 500 G. Jeśli zaś naj-
większa wartość na skali równa się 1000, to zawieszamy obciążniki o cię-
żarze 1000 G. Gdy wskazania dynamometru są zgodne z wartością obcią-
żenia (a nie obciążony wskazuje 0 skali), uważamy wtedy nasz dyna-
mometr za dokładny. Jeśli wskazuje on fałszywie — nie nadaje się do
użytku. Posługujemy się wtedy innym dynamometrem.
Ciągnij po stole za pomocą dynamometru klocek, książkę, tacę i inne
przedmioty. Staraj się odczytać wartości sił stosowanych do ich przesu-
wania.
18.	O różnych rodzajach dynamometrów
Dynamometry używane w nauczaniu fizyki w szkole są dwóch rodza-
jów. Jeden z nich omówiliśmy w paragrafie poprzednim. Dynamomctra-
mi tymi można mierzyć siły do 500 G i do 1000 G.
40
Rys. 52 Budowa wewnętrzna dynamo-
metru tarczowego
\X praktyce szkolnej używa się też dość często dynamometru tarczo-
wego. Przedstawia go rysunek 51.
Rysunek 52 ukazuje nam wewnętrzną budowę tego dynamometru
i wyjaśnia zasadę jego działania.
Dwa pręty ppx połączono ze sobą kabłąkiem zaopatrzonym w zębatkę
z, która zahacza o kółko zębate k. Do osi tego kółka, od strony przedniej
przymocowano wskazówkę.
Gdy na pręcie zawiesimy jakieś ciało lub gdy położymy je na szałcc
pręta p, to jedna ze sprężyn jj, (która?) rozciąga się, a druga się ściska
(która?). W tym czasie zębatka z obróci kółko zębate X:, a razem z nim
wskazówkę, która wskażc na skali wartość siły ciężkości.
Na skali tarczowej mamy po 12 podziałek z każdej strony kreski ze-
rowej. Odstęp między dwiema sąsiednimi kreskami odpowiada 100 G
siły.
Do badania siły mięśni rąk stosuje się dynamometr pokazany na ry-
sunku 53.
41
Rys. 56. Inny rodzaj dynamometru do mierzenia dużych sił
43
Rys. 55. Budowa wewnętrzna dynamome-
tru do mierzenia dużych &ił
Rys. 54. Dynamometr do mierzenia bar-
dzo dużych sił. Wartość każdej podziałki
należy pomnożyć przez 100 kG
Ry®w 53. Dynamometr sportowy
Ściskając dłonią sprężyny dy-
namometru powodujemy obrót
wskazówki. Pokazuje ona na skali
wartość siły zgniatającej sprężynę,
to jest wartość siły mięśni ręki.
W technice stosuje się dynamo-
metry, mierzące siły znacznie wię-
ksze od tych, z jakimi spotykamy
się w doświadczeniach szkolnych.
Dynamometr przedstawiony na ry-
sunku 54 pozwala mierzyć siły
znacznie większe niż te, z którymi
spotykacie się w szkole.
Siły działające na zaczepy AB
rozciągają sprężyny i powodują
przesuwanie się zębatki D. Obraca
ona kółko zębate Z, a wraz z nim
przesuwa się wskazówka dynamo-
metru (rys. 55).

42

Wskazówka przesuwa się na
tle skali, z której odczytujemy
wartość siły rozciągającej.
Odczytaj na skali, jaką naj-
większą siłę możemy zmierzyć za
pomocą tego dynamometru?
Rysunek 56 przedstawia inny
rodzaj dynamometru. Używamy go
do mierzenia sił znacznie wię-
kszych, jak na przykład siły paro-
wozu, lokomotywy elektrycznej,
lokomotywy spalinowej.
Sprężyną jest tu taśma stalowa
zwinięta w sposób podobny jak
w zderzakach wagonów kolejo-
wych.



PYTANIA I ZADANIA
1.	Zaznacz na kartce punkt i dorysuj do niego wektor siły zwróconej
na prawo, o wartości 3 kG. Przyjmij 1 cm długości wektora jako
równy 1 kG.
2.	Do innego punktu dorysuj wektor siły działającej poziomo, zwró-
conej w lewo, o wartości 4 kG.
3.	Opisz budowę dynamometru szkolnego.
19. Waga sprężynowa
20. Równoważenie siły
4.	O czym musimy pamiętać przystępując do pomiaru siły dynamo-
metrem ?
5.	Zbuduj dynamometr wykorzystując gumkę apteczną.
6.	Co wskaże dynamometr, gdy doczepimy do niego ciało o ciężarze
odpowiadającym ciężarowi 350 cm3 wody ?
7.	Opisz budowę i zasadę działania szkolnego dynamometru tarczo-
wego.
8.	Jaka największą siłę można zmierzyć tym dynamometrem?
°. Opisz budowę i zasadę działania dynamometru pokazanego na
rr ..rku 54.
Dziś jeszcze często możesz spotkać
wagi sprężynowe, używane do mierzenia
dużych ciężarów ciał. Wygląd takiej wagi
jest pokazany na rysunku 57.
Waga tego rodzaju działa na takiej
samej zasadzie i posiada podobną budo-
wę jak dynamometr szkolny. Ma inną
obudowę.
Wagi sprężynowe nie są zbyt do-
kładne i dlatego nie wolno używać ich
w handlu. Mogą służyć tylko do orien-
tacyjnego mierzenia siły. Wskazują bo-
wiem ciężar ciała tylko z pewnym przy-
bliżeniem.
Rys. 57. Waga sprężynowa
Gdy na dłoni umieścimy odważnik kilogramowy, odczuwamy nacisk
na dłoń skierowany w dół. Siła ta ma kierunek pionowy, jest zwrócona
w dół i ma wartość 1 kG.
W opisanym przypadku na nasz odważnik nie działa jedynie
siła ciężkości. Gdybyśmy nie podtrzymywali odważnika — spadłby na
ziemię. Trzymając odważnik na dłoni, działamy na niego siłą również
pionową, ale skierowaną do góry, o wartości 1 kG.
Gdy umieścimy na dłoni coraz to większą liczbę odważników, ich siła
44
1
działania na dłoń jest coraz większa; dla utrzymania ich musimy działać
do góry siłą także coraz większą. Dzięki temu odważniki ani me spadają,
ani nie przesuwają się do góry. Pozostają w spoczynku na naszej dłoni.
Do metalowego kółka doczepmy dwa dynamometry i rozciągajmy
je w przeciwne strony tak, aby kółko nie zmieniało swego położenia,	I
nie przesuwało się, lecz by pozostawało w spoczynku.
Odczytując wskazania obu dvnamometrów, stwierdzimy, że są jedna-
kowe. Na kółko działały wzdłuż tej samej prostej dwie siły zwrócone
w strony przeciwne i równe co do wartości. Pod działaniem tych sił
kółko pozostawało w spoczynku — jak by nie działały na nie żadne siły.
Rys. 58. Działające siły równoważą się
O siłach działających w ten sposób mówimy, że się równoważą.
Gdy na dynamometrze zawiesimy ciało o ciężarze na przykład 300 G,
to jego sprężyna wydłuży się i strzałka wskaże podziałkę 300. Sprężyna
dalej się już nie wydłuża. Dlaczego? Bo działa ona na ciało również siłą
300 G, lecz zwróconą ku górze. Na ciało działają w tym przypadku dwie
siły pionowe o zwrotach przeciwnych i równe co do wartości. Dlatego
ich działania się znoszą, równoważą i ciało pozostaje w spoczynku.
Gdy naciskamy dłonią na stół, wówczas działamy nań siłą pionową
zwróconą w dół, o pewnej wartości. Stół działa do góry na dłoń siłą
sprężystości równie wielką. Obie siły równoważą się. Przy tym płyta
stołu odkształci się sprężyście, przeciwdziałając sile naciskającej.
Worek z żytem działa na deskę ławki siłą pionowo w dół. Deska ławki
odkształci się sprężyście. Powstała siła przeciwdziała sile naciskającej
i ławka wraz z workiem pozostają w spoczynku, w równowadze.
Chłopcy bardzo często próbują sił swych mięśni działając możliwie naj-
45
m icdnakaue
silniej dłonią na dłoń kolegi. Przy
rym amaganiu opieraj łokcie o stół
lub ławkę. Jeżeli dłonie pozostają
w spoczynku, mówimy wtedy, że
chłopcy są jednakowo silni. Wyjaś-
nij, jakie jest działanie sil.
Zestawiając wiadomości doty-
czące równowagi sił stwierdzamy,
co następuje:
Jeżeli na ciało działają wzdłuż prostej dwie siły równe, lecz
o zwrotach przeciwnych, to znoszą się one wzajemnie.
Siły takie równoważą się.
21. Waga szkolna
Każda waga służy do mierzenia ciężaru ciał. Do tego celu służy
również waga szkolna. Pozwala ona mierzyć ciężar ciał dokładniej niż
cz) tu to waga spręży nowa. Waga szkolna składa się z belki, na końcach
które zawieszono szalki. Przedłużeniami belek są nagwintowane pręty
metalowe, posiadające nakrętki. W połowie swej długości belka opiera
się na łożysku. Koniec wskazówki wagi przesuwa się na tle skali.
Waga szkolna jest przygotowana do ważenia, jeżeli koniec wska-
zówki w spoczynku pokry wa się z zerową (środkową) kreską skali. Jeżeli

wagi się waha, to wskazówki powinna się odchylać o jednakowa liczbę
podzialek w prawo i w lewo.
Niektóre wagi posiadają w podstawie z przodu śrubę lub korbkę,
uruchamiającą mechanizm podnoszący lub opuszczający belkę wagi. Me-
chanizm ten nazywa się podnośnikiem lub z francuska aretizem. Przv
przekręcaniu korbką w prawo mechanizm podnosi belkę wraz z łożyskiem
do góry. Wtedy można dokonywać ważenia. Przekręcenie korbki w lewo,
powoduje obniżenie się i unieruchomienie belki wraz z łożyskiem.
Rys. 62. Komplet odważników
Rys. 63. Odważniki blaszkowe
Ważenie ciał polega na porównywaniu ich ciężaru z ciężarem jednego
lub wielu odważników.
Odważniki są umieszczone w specjalnym pudełku. Są one zwykle mo-
siężne, o ciężarach:
200 G, 100 G, 100 G, 50 G, 20 G, 10 G, 10 G, 5 G, 2 G, 1 G, 1 G.
W specjalnej przegródce zakrywanej szkiełkiem, umieszczone są
blaszki o ciężarach: 0,5 G; 0,2 G; 0,1 G; 0,1 G; 0,05 G; 0,02 G; 0,01 G;
0,01 G.
Podczas ważenia nic należy odważników dotykać palcami. Bierze się
odważniki szczypcami, również umieszczonymi w tym samem pudełku.
47
22. Jak ważymy
Zanim przystąpimy do ważenia ciaia, sprawdzamy, jakie może bvć
na, większe obciążenie jednej szalki. Informuje nas o tym napis wytłoczo-
ny na belce. W agi szkolne są przystosowane do ciężarów nie większych
niż 5'M) G. Następnie sprawdzamy, czy podstawa wagi jest ustawiona
poziomo. Podpórka belki będzie wtedy pionowa. Wskazuje" to pion za-
wiesiom z tyłu lub z boku podpórki. Jeżeli ustawienie wagi nie jest
właściwe, poprawiamy je kręcąc odpowiednio śrubami, na których spo-
czywa podstawa wagi.
Z kolei obserwujemy, czy wskazówka wagi wskazuje 0 skali lub
odchyla się o jednakową liczbę podziałek w jedną i drugą stronę od 0.
leżeli odchyla się bardziej w lewo lub w prawo, regulujemy jej wskaza-
nia przesuwając odpowiednio nakrętki na prawym lub lewym końcu belki.
Następnie bierzemy do ręki ciało, które mamy zważyć, i oceniamy
,.na wyczucie” jego ciężar. Potem kładziemy to ciało na lewą szalkę, a na
prawą kładziemy szczypcami odważnik o ciężarze zbliżonym do określo-
nego przez nas ciężaru ciała.
Jeśli się okaźe, że odważnik jest za mały, dokładamy bezpośrednio
k ••lejny odważnik, w razie potrzeby znowu następny i tak dalej, aż
nastąpi równowaga.
Na tym kończymy ważenie. Nie mamy do dyspozycji odważników
mniejszych niż 0,01 G. Mówimy więc, że zważyliśmy ciało z dokładno-
ścią do 0,01 G.
Na prawej szalce znajdują się odważniki, których ciężar dość dokład-
nie odpowiada ciężarowi ważonego ciała.
Oto odważniki odpowiadające ciężarowi zważonej bryłki żelaza. Na
desce wagi ustawiamy je według malejących ciężarów. Odczytujemy te
ciężary i zapisujemy w zeszycie w sposób następujący:
0,1 G	200	G
0,2	50
1	20
2	10
10 lub	2
20	1
50	0,2
200	0,1
Łącznie 283,3 G Łącznie	283,3 G
48
(3)
Po sprawdzeniu, że dobrze odczytaliśmy łączny ciężar odważników,
wkładamy je szczypcami w odpowiednie gniazdka w pudełku.
PYTANIA 1 ZADANIA
1.	Jak jest zbudowana waga sprężynowa?
2.	Dlaczego w sklepach nie wolno używać wag sprężynowych ?
3.	Jaka jest budowa wagi szkolnej?
4.	Do czego służy podnośnik w wadze szkolnej ?
5.	Z jakich odważników składa się komplet, którym posługujesz się
w pracowni fizycznej ?
6.	Zbadaj, jaki ciężar ma moneta jednozłotowa.
7.	Zbadaj, jaki jest ciężar podręcznika fizyki.
8.	Pomyśl, jak należy wykonać doświadczenie, aby przekonać się, ile
waży 5 cm3 w’ody. Przeprowadź je.
23. O ciężarze właściwym ciał
• Na rysunku 64 widzisz trzy prostopadłościany wykonane z żelaza,
mosiądzu i glinu; każdy ma objętość na przykład 12 cm3.
Jeżeli zważysz te prostopadłościany, to stwierdzisz, że ich ciężary
wynoszą odpowiednio: 93,7 G; 100,9 G; 32,5 G.
Rys. 64. Prostopadłościany o rów-
nych objętościach
Obliczmy ciężar 1 cm3 każdego z tych ciał. Otrzymamy w przybliże-
niu dla żelaza 7,8 G; dla mosiądzu 8,4 G; dla glinu 2,7 G.
Ciężar właściwy żelaza wynosi zatem 7,8 G/cm3 (czytaj: 7,8 gramów'
na cm3), mosiądzu — 8,4 G/cm3, glinu 2,7 G/cm3. 4
4 — Fizyka, ki VI
49

2*. O wyznaczeniu ciężaru właściwego ciał stałych
Dla wyznaczenia ciężaru właściwego ciała stałego najwygodni •
byłoby zważyć kostkę sześcienną tego ciała o krawędzi 1 cm. Jak wiesz
objętość takiej kostki wynosi 1 cm’. Jej ciężar równałby się ciężarowi
właściwemu materiału, z którego ją wykonano.
Gdy ciało posiada objętość inną niż 1 cm3, to sposób wyznaczania
ciężaru właściwego zależy od kształtu ciała. Inaczej postępujemy wyzna-
czając ciężar właściwy ciał foremnych, na przykład prostopadłościanu
sześcianu i innych znanych ci brył foremnych; inaczej zaś postępujemy
wyznaczając ciężar właściwy ciał nieforemnych. Wtedy do pomiaru cię-
żaru właściwego musimy wyznaczyć doświadczalnie objętość danego
ciała.
Wyznaczmy ciężar właściwy żelaza korzystając z prostopadłościanu,
którego wymiary, czyli szerokość, długość i wysokość, wynoszą odpo-
wiednio 1 cm, 2 cm i 3 cm. Ciężar tego prostopadłościanu znajdujemy
przy użyciu wagi szkolnej. Wynosi on 47 G. Wiesz już z matematyki,
że dla obliczenia objętości prostopadłościanu należy szerokość pomnożyć
przez długość i wynik ten przez wysokość.
Objętość prostopadłościanu = szerokość x długość x wysokość.
W naszym przypadku: Objętość prostopadłościanu = 1 cm x 2 cm X
X 3 cm = 6 cm3.
Aby teraz obliczyć ciężar właściwy żelaza, z którego wykonany jest
prostopadłościan, należy podzielić ciężar jego przez objętość:
Ciężar właściwy = ciężar : objętość.
Działanie to możemy przedstawić również następująco:
Ciężar właściwy =
ciężar
objętość
Jest to wzór pozwalający obliczyć ciężar właściwy każdego ciała.
Dla naszego prostopadłościanu wykonanego z żelaza mamy:
ciężar	47 G G
Ciężar właściwy żelaza = —-------- = ------ r*7,8--albo
objętość	6 cm3	cm3
inaczej: 7,8 G/cm3.
Jak wyznaczyć ciężar właściwy kawałka żelaza, który nie jest bryłką
foremną?
50

I w tym przypadku ważymy bryłkę, aby wyznaczyć jej ciężar. Na-
stępnie w znany ci sposób mierzymy jej objętość przy użyciu menzurki.
Mając ciężar i objętość bryłki obliczymy ciężar właściwy żelaza. Kiedy
już znamy ciężar bryłki żelaza (wynosi on np. 93,5 G) i jego objętość
(12 cm3), to korzystamy ze wzoru na obliczenie ciężaru właściwego ciała.
Zatem:
Ciężar właściwy żelaza =
ciężar	93,5 G
--------- = —z------z ' ,8 G /cm3
objętość	12 cm3
Jak widzimy, ciężar właściwy żelaza czy to w formie prostopadło-
ścianu, czy innej bryłki jest taki sam.
Podanymi tu sposobami możemy wyznaczać ciężary właściwe różnych
ciał foremnych i nieforemnych.
W tabeli I podane są ciężary właściwe niektórych ciał stałych.
Znajomość ciężaru właściwego ciał ma bardzo duże znaczenie prak-
tyczne. Pozwala obliczać ciężar na przykład ściany domu, filaru mostu
z betonu, bloku żelaza w hutach lub innych materiałów o dużych wymia-
rach i ciężarach.
Przykład 1. Kawałek granitu ma ciężar 210 G i objętość 78 cm3.
Jaki jest ciężar właściwy granitu?
51
Rozwiązanie. Ciężar właściwy granitu obliczymy ze wzoru:
Ciężar właściwy =
<
ciężar	210 G
objętość 78 cni3
2,7 G/cm3
Odpowiedź: 2,7 G/cm3.
Przykład 2. Jaki jest ciężar płytki ołowianej o wymiarach 5 cm x
X 2 cm X 12 cm?
Rozwiązanie. Objętość płytki wynosi:
5 cm x 2 cm x 12 cm = 120 cm3
Z tabeli I odczytujemy wartość ciężaru właściwego ołowiu, a mia-
nowicie: 11,3 G/cm3.
Zatem;
1 cm3 ołowiu ma ciężar 11,3 G, zaś 120 cm3 ołowiu ma ciężar 120
razy większy:
11,3 G x 120 = 1356 G = 1 kG i 356 G
Odpowiedź: 1 kG i 356 G.
Przykład 3. Ściana z cegły ma wymiary: 0,36 m x 3 m x 4 m. Jaki
jest jej ciężar?
Rozwiązanie. Objętość ściany obliczymy w metrach sześciennych
(m3). Wynosi ona:
0,36 mx3mx4m= 4,32 m3
W tabeli I czytamy, że ciężar właściwy cegły jest 1,5 G/cm3. Znaczy
to, że 1 cm3 cegły posiada ciężar 1,5 G. Ponieważ objętość muru jest po-
dana w metrach sześciennych, musimy ‘więc obliczyć najpierw ciężar
1 m3 muru, a następnie ciężar całej ściany.
Jeden metr sześcienny zawiera milion cm3. Jeżeli ciężar 1 cm3 cegły
równa się 1,5 G, to ciężar 1 m3 będzie milion razy większy. Wyniesie on:
1,5 G x 1 000 000 = 1500 000 G = 1500 kG
Ciężar ściany będzie 4,32 razy większy od ciężaru 1 m3.
Zatem:
Ciężar ściany = 1500 kG X 4,32 = 6480 kG
Duże ciężary wyrażamy w tonach (skrót: T). Przy tym:.
1 T = 1000 kG
Ściana w naszym zadaniu posiada zatem ciężar 6 T i 480 kG.
Odpowiedź: 6 T i 480 kG.
PYTANIA I ZADANIA
1.	Co nazywamy ciężarem właściwym ciała?
2.	Co to znaczy, że ciężar właściwy miedzi wynosi 8,9 G/cm3?
3.	Który z materiałów podanych w tabeli I ma ciężar właściwy naj-
większy, a który najmniejszy?
4.	Jak wyznaczamy ciężar właściwy ciał foremnych?
5.	Jak wyznaczamy ciężar właściwy ciał nieforemnych ?
6.	Cegła ma wymiary 6 cm x 12 cm x 24 cm. Ciężar jej wynosi
2,6 kG. Jaki jest ciężar właściwy cegły?
Odpowiedź: około 1,5 G/cm3.
7.	Jaki jest ciężar deski o wymiarach 3 cm X 20 cm x 200 cm, jeśli
ciężar właściwy drewna równa się 0,8 G/cm3?
Odpowiedź: 9,6 kG.
8.	Dźwig podnosi na budowę płytę betonową o wymiarach: 1,8 m X
X 1,2 m x 0,3 m. Jaki ciężar podnosi dźwig do góry?
Odpowiedź: około 1 T i 555 kG.
25. O środku ciężkości ciał
We włoskim mieście Piza istnieje mocno pochylona wieża, która się
jednak nie przewraca. W Toruniu stoi pochylony dom. W domu tym
mieszkają ludzie nie obawiając się jego zawalenia. Inżynierowie bowiem
po sprawdzeniu stanu domu zapewnili mieszkańców, że nie grozi tutaj
Rys. 65. Krzywa wieża w Pizie
Rys. 66. Krzywy dom w Toruniu
53
w
katastrofa budowlana,
stwierdzili ostatnio, ź
Pizie rzecz ma się inaczej,
•	. .	.	- -n budowniczowie
•	.	' wieży grozi zawalenie Na ;«-»•
opierają swoje opinie?	lnzVnierowie
Rys. 67. Piórnik w równowadze oparty na palcu, na ołówku
Piórnik albo linijka oparte na palcu będą się różnie zachowywać w"za-
leżności od miejsca podparcia: będą spadać lub pozostawać w spoczynku.
Możemy wszakże dobrać takie miejsce oparcia piórnika lub linijki, że
będą one na palcu pozostawać w równowadze. Na dolnej (spodniej) ścia-
nie piórnika lub linijki możemy znaleźć nawet taki punkt, że jeśli nasze
Rys. 68. Linijka podparta w śród
ku ciężkości
przedmioty oprzemy w tym punkcie na
ostrzu igły (rys. 68), to będą pozostawać
w spoczynku, w równowadze.
Podobne punkty możemy znaleźć na
górnej (wierzchniej) i bocznych ścianach
piórnika czy linijki. Utrzymanie,równo-
wagi tych przedmiotów przy ich opiera-
niu na ostrzu — jest, szczególnie dla ścian
bocznych, bardzo trudne. Jeżeli natomiast
we właściwym punkcie bocznej ściany
oprzemy piórnik na palcu, to równowagę
będzie można osiągnąć bez trudu. Dla-
czego tak jest, wyjaśnisz sobie później.
Jeżeli wyobrazimy sobie linie pro-
ste łączące punkty podparcia położone
na przeciwległych ścianach piórnika, to
stwierdzimy, że proste te przetną się
w jednym punkcie S, w środku piórnika.
Punkt kT nazywamy środkiem. cięż-
kości.
Każde ciało posiada środek cięż-
kości. W każdym ciele można taki śro-
dek ciężkości znaleźć, wyznaczyć.
Punkt ten posiada ciekawe właści-
wości. Poznamy je wykonując następu-
jące doświadczenie.
Na powierzchni małej kwadratowej
płytki wyciętej z kartonu wyszukajmy
punkt, w którym płytka oparta na ostrzu
igły będzie w równowadze. Podobny
punkt możemy znaleźć i na stronie prze-
ciwległej. W środku odcinka łączącego
te dwa punkty znajduje się środek cięż-
kości kwadratu. Gdy chcemy go po-
Rys. 69. Położenie środka ciężkości
piórnika
deprzeć w innym punkcie ściany — wy- Rys. 70. Tektura w równowadze
wraca się, nie zachowuje równowagi.
Dlaczego jednak kwadracik podparty w
środku ciężkości pozostaje w spoczynku ?
Gdy podeprzemy . nasz kwadracik
w środku ciężkości, to jego siła ciężkości
działa na ostrze pionowo w dół. Ostrze
zaś oddziałuje taką samą siłą, lecz zwró-
coną do góry. Podtrzymuje kwadracik.!
Wiesz już, że siły tak działające rów-
noważą się. Kwadracik pozostaje więc
w spoczynku, nie wywraca się.
Przyjmujemy zatem, że siła ciężkości
działa na ciało w jego środku cięż-
kości.
na ostrzu
Rys. 71. Siły działające na punkt
podparcia tekturki
55
26.	O wyznaczaniu środka ciężkości
W poprzednim paragrafie czytałeś o wyznaczaniu środka ciężkości
ciał przez opieranie ich na ostrzu podstawki.
Znamy jeszcze inne sposoby wyznaczania środka ciężkości. Na przy-
kład środek ciężkości figury płaskiej wyznaczamy w ten sposób że
w dwóch różnych punktach figury, blisko brzegu, wiercimy otworki,
Rys. 72. Wyznaczanie środka ciężkości przez
zawieszenie
Rys. 73. Siły działające
na zawieszoną lampę
przez każdy z nich przewlekamy nić, zawieszamy dwukrotnie figurę na
pręcie statywu i kreślimy na niej proste, stanowiące przedłużenie nici.
Punkt przecięcia wykreślonych prostych jest to właśnie środek ciężkości
figury. Jeżeli oprzemy ją w tym punkcie na ostrzu, to stwierdzimy, że
figura utrzymuje się poziomo i jest w spoczynku, w równowadze. Może-
my nawet naszą figurę lekko obracać dookoła punktu podparcia, zawsze
pozostanie ona w pozycji poziomej — będzie w równowadze.
Podobny punkt można znaleźć i na przeciwległej stronie figury.
Środek ciężkości znajduje się pośrodku linii łączącej punkty wyznaczone
przez nas w doświadczeniu.	.	___
Wytnij z tekturki kolo, trójkąt lub dowolną figurę nieforemną na
przykład kontur kotka, pieska lub inny. Wyznacz, a następniee sprawdź
powyżej podanym sposobem położenie środka ciężkości y ę.
figur.
56
Figura wisi na nici dlatego, że jej siła ciężkości działa na nić w dół,
nić zaś taką samą siłą przeciwdziała do góry. Siły te równoważą się
i zawieszona figura jest w równowadze.
Gdybyśmy na nici zawiesili ciało o dużym ciężarze, to przeciwdzia-
łanie nici nie byłoby w stanie zrównoważyć siły ciężkości. Nić zerwałaby
się.
Lampa zawieszona na haku pod sufitem pozostaje w spoczynku,
w równowadze. Na hak działają dwie siły: siła ciężkości lampy i prze-
ciwdziałania haka. Siły te są sobie równe, działają wzdłuż prostej w strony
przeciwne. Jak wiesz, takie siły równoważą się.
27.	Pewność równowagi
/
Zbadamy teraz, jakim warun-
kom musi odpowiadać ciało po-
chylone, aby się nie wywracało?
Aby odpowiedzieć na to pyta-
nie, wykorzystamy przyrząd przed-
stawiony na rysunku 74.
Krawędzie przyrządu można
dowolnie nachylać. Potrzebne na-
chylenie uzyskujemy przez dokrę-
cenie nakrętek BB. Ze środka cięż-
kości przyrządu zwisa pion. Oka-
zuje się, że przyrząd jest w równo-
wadze (nie wywraca się), gdy pion
znajduje się w obrębie podstawy.
Zatem:
Rys. 74. Przyrząd wskazujący pewność
równowagi
Ciało pozostaje w równowadze, gdy pion wyprowadzony ze
środka ciężkości przecina podstawę, bądź powierzchnię
wyznaczoną przez punkty podparcia.
Wóz z sianem nie wywraca się mimo nachylenia, póki pion wypro-
wadzony ze środka ciężkości znajduje się w obrębie podstawy (rys. 75).
Podstawą jest tu powierzchnia ograniczona kołami wozu.
57
Rys. 75. Dlaczego wóz się nie wywraca?
Krzywy dom w Toruniu, słynna wieża w Pizie nie wywracają się, po-
nieważ piony wyprowadzone z ich środków ciężkości znajdują się
w obrębie podstawy.
Niekiedy dla zapewnienia równowagi pochylonego ciała sztucznie
zwiększamy powierzchnię jego podstawy przez stosowanie podpór.
Zwiększenie pewności równowagi ciała możemy uzyskać także inny-
mi sposobami. Jednym z nich jest sztuczne obniżenie środka ciężkości.
Ustawiamy na desce pusty cylinder metalowy, jak to przedstawia rysu-
nek 76. Podnosząc jeden koniec deski będziemy tym samym nachylać
cylinder, który w pewnej chwili wywróci się. Nastąpi to wtedy, gdy pion
wyprowadzony ze środka ciężkości cylindra znajdzie się poza jego pod-
’ stawą.
Gdy do cylindra nalejemy trochę wody, zobaczymy, że nie będzie się
wywracał przy takim jak poprzednio nachylaniu deski. Nalewając do
cylindra wodę, spowodowaliśmy obniżenie jego środka ciężkości.
Dzięki temu pion może ulegać odchyleniu wewnątrz większego kąta,
a co za tym idzie, również większemu odchyleniu może podlegać cylinder.
Gdy ładujemy wó?, samochód, statek, to na spód (na dno) kładziemy
materiały najcięższe. Środek ciężkości zostaje przez to obniżony, a dzięki
temu zwiększa się pewność równowagi wozu, samochodu, statku.
W samochodach, tramwajach, wagonach kolejowych ciężkie czę
58
Rys. 76. Dlaczego cylinder nachylony
przewraca się ?
Rys. 77. Dlaczego teraz się nie
przewraca ?
mechanizmów, jak silniki, prądnice, akumulatory, urządzenia hamulco- -
we — montuje się pod podłogą. Dzięki temu zostaje obniżony środek
ciężkości pojazdów, a więc zwiększona pewność ich równowagi.
Podobnie lampy stojące lub wazony mają ciężkie i szerokie podstawy,
zwiększające pewność równowagi ciał.
Niektóre budowle zabytkowe chronimy przed zawaleniem się wtry-
skując w ich fundamenty beton. Powiększa się przez to ciężar dolnych
części budowli, środek ciężkości obniża się, fundamenty zostają wzmoc-
nione i usztywnione. W taki sposób zabezpieczono przed zawaleniem
zabytkową wieżę w Płocku.
Często zwiększamy pewność równowagi przez przesuwanie środka
ciężkości w bok. Gdy wóz lub łódka wioząca ludzi bardzo przechyla się
w jedną stronę, odchylają się oni odruchowo w stronę przeciwną. Dzięki
temu środek ciężkości również przesuwa się na bok, w stronę przeciwną
przechyłowi. Pion wyprowadzony ze środka ciężkości nie wychodzi
wtedy poza kontur wozu lub łódki.
Kapitanowie statków na morzu przestrzegają pasażerów przed sku-
pianiem się po jednej stronie statku. Mogłoby to spowodować znaczne
przesunięcie środka ciężkości statku, a co za tym idzie — jego nie-
bezpieczne pochylenie.
59
Gdy w jednej ręce niesiesz ciężką teczkę lub jakiś inny przedmiot
ciężki, na przykład wiadro z wodą, nachylasz się w stronę przeciwną
(wolnej ręki). Wyjaśnij, czemu tak robisz? Jak to wpływa na zachowanie
równowagi ?
Noszenie ciężkich teczek i przedmiotów powoduje u dzieci skrzy-
wienie kręgosłupa. Dlatego higieniczniej jest nosić książki w tornistrze.
Rys. 78. Dlaczego niosący wodę
odchyla się i odsuwa rękę?
Rys. 79. Kij w pozycji piono-
wej na palcu
Spróbuj zabawić się utrzymywaniem drążka w pozycji pionowej, opie-
rając jeden jego koniec na palcu.
Ustawienie to wymaga stałego, odruchowego przesuwania palca w te
stronę, w którą drążek w danej chwili się wywraca. Przesuwanie to
pozwala na utrzymywanie pionu wyprowadzonego ze środka ciężkości
wT obrębie pola powierzchni podstawy drążka. W ten sposób spełniony
zostaje warunek równowagi.
60
28.	O parciu i ciśnieniu
Ustawmy na stole cegłę w pozycjach, jakie wskazuje rysunek 80. Jeśli
na przykład ciężar cegły wynosi 2,6 kG, to w każdym z tych przypadków
uciska ona na stół siłą 2,6 kG. Natomiast powierzchnie nacisku cegły
nie są jednakowe.
Rys 80. Ciśnienie cegły za-
leży od wielkości powierzchni
nacisku
W cylindrze miarowym (menzurce) jest 500 cm3 wody. Naciska ona
na dno menzurki silą równą ciężarowi, czyli wynoszącą 500 G.
Skrzynka ustawiona na podłodze, naciska na nią. Nacisk ten równa
się ciężarowi skrzynki.
Każde ciało spoczywające na jakiejś powierzchni wywiera na tę po-
wierzchnię nacisk równy jego ciężarowi.
Woda spiętrzona w zaporze wywiera parcie nie tylko na dno, ale
także na ścianę zapory. Sprężona para wodna w kotle wywiera nacisk
(parcie) na całą wewnętrzną powierzchnię kotła. Sprężone powietrze
w piłce wywiera parcie na całą wewnętrzną powierzchnię piłki.
Nacisk ciała na powierzchnię nazywamy parciem.
W technice, praktyce i nauce często interesujemy się naciskiem przy-
padającym na 1 cm2 powierzchni.
Parcie na 1 cm2 powierzchni nazywamy ciśnieniem.
Stawiając na stole cegłę rozmaitymi powierzchniami, otrzymywa-
liśmy nacisk na stół zawsze ten sam. Parcie w każdym przypadku było
jednakowe. Obliczmy ciśnienie dla trzech różnych położeń cegły. Gdy
położymy ją na stole powierzchnią o wymiarach 24 cm x 12 cm, to pole
tej powierzchni wyniesie 288 cm2. Parcie wywierane przez cegłę równa
się ciężarowi cegły, czyli 2,6 kG (inaczej: 2600 G).
Aby obliczyć ciśnienie, to jest parcie przypadające na 1 cm2 po-
wierzchni, musimy parcie podzielić przez pole powierzchni. Zatem:
parcie	2600 G	G
ciśnienie =-----:---;—— = -ztt--------	9 —-
powierzchnia	288 cm2	cm2
Gśnienie cegły na stół wynosi w tym przypadku 9 G/cm2.
Wtedy, gdy cegła spoczywa na stole powierzchnią o wymiarach
24 cm X 6 cm, ciężar cegły przypada wówczas na powierzchnię 144 cm2.
Gśnienie równa się teraz 18 G/cm2.
Wreszcie gdy cegła opiera się o stół powierzchnią mającą wymiary
12 cm x 6 cm, wtedy ciśnienie wynosi 36 G/cm2.
Jak widzisz, parcie cegły na stół nie było zależne od wielkości pola
powierzchni. Stale miało tę samą wartość. Gśnienie natomiast zależało
od wielkości powierzchni. Było tym większe, im mniejsza była powierz-
chnia.

Woda w menzurce wywiera parcie na dno równe ciężarowi wody.
Ryt. 81. Czy w każdym z tych przypadków
parcie i ciśnienie są jednakowe?
Jej ciśnienie na dno obliczy-
my dzieląc parcie przez po-
wierzchnię tego dna.
Gdy wodę z menzurki
przelejemy do szerokiego na-
czynia, parcie wody na dno
nie ulegnie zmianie (rysunek
81). Gśnienie natomiast
zmniejszy się, gdyż parcie
rozłożone zostało na większa
powierzchnię.
Przykład 1. Silnik o cię-
żarze 200 kG spoczywa na
powierzchni 200 cm2. Jakie
jest ciśnienie silnika na fun-
dament ?
62
Rozwiązanie, Ciśnienie obliczymy dzieląc parcie przez powierz-
chnię. Zatem:
,	. parcie
ciśnienie =
200 kG
powierzchnia 200 cm2 ~ * kG/cm
Odpowiedź: 1 kG/cm2.
Ciśnienie wynoszące 1 kG/cm2 nazywa się atmosferą tech-
niczną lub po prostu atmosferą (w skrócie: 1 at).
Jeżeli ciśnienie powietrza w oponie samochodu wynosi 1,7 kG/cm2,
to należy rozumieć, że na każdy cm2 wewnętrznej powierzchni opony
działa nacisk 1,7 kG. Mówimy też, że ciśnienie w oponie wynosi 1,7 at-
mosfery. Gdy ciśnienie w zbiorniku gazu wynosi 10 atmosfer, znaczy to,
że na każdy cm2 wewnętrznej powierzchni tego zbiornika działa parcie
10 kG.
Na wsi coraz częściej używa się wozów na kołach ogumionych. Po-
wierzchnia styku takich kół z ziemią jest większa niż w wypadku kół
o obręczach żelaznych. Ciężar wozu rozkłada się na większą powierzchnię
i ciśnienie wywierane przez wóz na drogę jest mniejsze. Koła ogumione
nie zagłębiają się tak bardzo w błotnistą lub piaszczystą drogę, jak koła
z obręczami żelaznymi.
Koła samochodów, ciągników mają opony o dużej powierzchni.
Dlaczego ?
Rys. 82. Czołg posuwa się na gąsienicach
63
Ryt H3. Spychacz rut gąsienicach
Podobrue czołgi, spychacze, dźwigi poruszają się na gąsienicach o du-
żych powierzchniach.
Człowiek idacv po głębokim śniegu, zapada się w nim. Trudno mu
człowieka, \arciarz natomiast swobodnie przesuwa się po śniegowej
piaŁzczvzrue, zagłębiając narty tylko nieznacznie. Ciężar narciarza (parcie)
działa dozą powierzchnią nart na śnieg i dlatego ciśnienie jest teraz
mniejsze mz ciśnienie na śnieg nóg me uzbrojonych w narty.
Zapewne słyszałeś o zadziwiających publiczność pokazach fakirów.
Fakir swobodnie kładzie się w cienkim ubraniu na desce, z której gęsto
fakira rozkłada się na bardzo dużą ilość gwoździ, ciśnienie na me
hx sądzisz, czy fakir zdecydowałby się oprzeć całym ciężarem swego
ciała na jednym gwoździu wbitym w deskę?
Przykład 2. bciana z cegły o wymiarach 30 cm x 4 m x ? m «>p
na fundamencie najmmeifzą powierzchnią. Oblicz parcie i ciśnienie
tetam na f un ia mer t
(4)
<4
R oiw 14 z4 n ic. Aby obliczyć parcie '•ciiny na fundament, trzeba
znać ciężar tej kiany, ObjęnHĆ jej obliczymy mnożąc OJ m przez 4 m.
• następnie przez 5 m, Otrzymamy objętość 6 n?.
\X* tabeli I wyszukajmy ciężar właściwy cegły Wynotl on 1,5 G cm1.
Znaczy to, że I cm1 cegły ma ciężar 1,5 G. Jeden metr sześcienny cegły
będzie miał ciężar milion razy większy, czyli l 560 000 G łub 1560 kG.
Z kolei: 6 m* cegły posiadać będzie ciężar 6 razy większy.
Ciężar ściany ® 1500 kG x 6 « 9000 kG
Parcie ściany z cegły na fundament wynosi 9(XX) kG.
Najmniejszą powierzchnią ściany jest ta. której wymiar; wynoszą:
30 cm x 400 cm. Pole tej powierzchni równa się 12 000 cm1. Ciśnienie
obliczymy ze wzoru:
Ciśnienie —
powierzchnia
9000 kG
iToÓOcm*
=0,75 kG cm*=0,75 atmosfery
Odpowiedz: 9000 kG; 0,75 «Ł
Przykład 3. Wewnętrzna powierzchnia kotła parowego wynosi r m*.
Ciśnienie pary w kotle ma wartość 3 atmosfer. Jakie jest parcie pan na
kocioł ?
Rozwiązanie. Parcie na l cm* kotła wynosi 3 kG. Powierzęnrta
kotła jest równa 8 m*, czyli 80 000 cm*. Zatem parcie na powierzchnię
kotła będzie się równać:
parcie = 3 kG x 80 000 = 240 000 kG = 240 T
Odpowiedz: 240 T.
PYTANIA I ZADANIA
Wytmj z kartonu koło i wyznacz jego środek ciężkości. W którym
punkcie koła on się znajduje?
Dlaczego ciało wiszące na nici jest w równowadze ?
Kulka metalowa leży na stole. \X jakich warunkach będzie ona
Bjzostawać w spoczynku, a w jakich będzie >ię toczyć po stole?
laczego?
W jaki sposób zwiększamy pewność równowagi ciał? ^CsjaSnij
to na przykładach.
Stań bokiem przy ścianie. Unoś zewnętrzną nogę do góry, trzyma-
jąc stopę drugiej nogi tuz przy ścianie. Dlaczego nie może z utrzy-
5 ~ w. VI
6.	Dlaczego przy potknięciu padamy w przód, a przy pośliźnięciu
— do tyłu?	•
7.	Co nazywamy parciem ? Podaj przykłady.
8.	Co nazywamy ciśnieniem ?
9.	Jak obliczamy ciśnienie?
10.	Jakie znasz jednostki ciśnienia?
11.	Blok żelaza o ciężarze 600 kG spoczywa na wózku przylegając doń
powierzchnią o wymiarach 20 cm X 15 cm. Jakie ciśnienie wy-
wiera blok na wózek?	Odpowiedź: 2 at.
12.	Książka o powierzchni 14 cm X 21 cm i ciężarze 300 G leży na
stole. Jakie ciśnienie wywiera na stół?
Odpowiedź: około 1 G/cm2.
13.	Prasa wywiera ciśnienie 20 atmosfer na blachę o powierzchni
75 cm2. Jakie parcie działa na blachę?
Odpowiedź: 1500 kG.
I
i
i
III. O CIECZACH I GAZACH
29.	O ciężarze i ciężarze właściwym cieczy
Wszyscy wiecie już o tym, że na każde ciało działa siła ciężkości,
zwana ciężarem ciała. Siła ta zaczepiona jest zwykle w punkcie zwanym
środkiem ciężkości ciała i skierowana jest wzdłuż pionu ku dołowi.
Wiadomości o ciężarze ciał dotyczą zarówno ciał stałych, jak cieczy
i gazów. Dotychczas jednak zajmowaliśmy się pomiarem ciężaru ciał
stałych. Z kolei zajmierny się wyznaczaniem ciężaru cieczy, a później —
gazów. ' —	’	'	•
Przygotuj trzy szklane zlewki i za pomocą ^ągi^wyznacz ich ciężary..
Do pierwszej zlewki nalej 10 cm3 wody, do drugiej — 10 cm3 nafty,'a do’
trzeciej — 10 cm3 rtęci. Wyznacz powtórnie za pomocą wagi ciężar każdej
z napełnionych zlewek. Oblicz ciężar 1 cm3 tych cieczy.
Otrzymane wyniki zapisz w tabeli. Jeżeli pomiary i obliczenia wyko-
nałeś prawidłowo, to twoja tabela powinna wyglądać tak:
Ustaliłeś, że:
1 cm3 nafty ma ciężar 0,8 G
1 cm3 wody ma ciężar 1 G
1 cm3 rtęci ma ciężar 13,6 G
Przypomnij sobie i odpowiedz na pytanie, jak nazywamy ciężar 1 cm3
danego ciała?
W ostatniej kolumnie tabeli II zapisałeś ciężary właściwe nafty, wody
i rtęci.
Wyniki pomiarów zapisane w tej kolumnie możesz teraz odczytać
następująco: ciężar właściwy wody wynosi 1 G/cm3, ciężar właściwy
nafty wynosi 0,8 G/cm3, a ciężar właściwy rtęci wynosi 13,6 G/cm3.
67
W yznaczyłeś więc ciężary trzech różnych cieczy, a następnie ich cię-
żary właściwe. Jakie czynności musialeś wykonać w tym celu? Wyzna-
czyłeś za pomocą wagi ciężary nafty, wody i rtęci, a następnie podzieliłeś
ciężar całkowity każdej cieczy przez jej objętość. Wtedy otrzymałeś ciężar
właściwy, czyli ciężar 1 cm3 każdej cieczy.
Odpowiesz teraz bez trudu na pytanie:
Jak wyznaczamy ciężar właściwy cieczy i w jakich jednostkach on się
wvraża ?
J
Ciężar właściwy, to wielkość fizyczna bardzo ważna, charakterystyczna
dla danego ciała. Tabela I na str. 51 zawiera ciężary właściwe ciał stałych.
\X tabeli III podajemy ciężary właściwe kilku cieczy.
Przykład 2. W zbiorniku znajduje się 21,6 ton nafty. Jaka jest jej
objętość?
Rozwiązanie
21,6 ton = 21600000 G.
Ponieważ 1 cm3 nafty ma ciężar 0,8 G, przeto, aby się dowiedzieć,
ile cm3 wynosi objętość tej nafty, należy 21600000 G podzielić przez
Objętość nafty = 21600000 G:0,8
G
cm3
= 27000000 cm3 = 27 m3
Odpowiedź: Objętość nafty w zbiorniku wynosi 27 m3.
TABELA III
Ciecz
Ciężar właściwy
W zakładach petrochemicznych w Płocku znajdują się ogromne zbior-
niki do ropy naftowej, przesyłanej za pomocą rurociągu ze Związku Ra-
dzieckiego. Jak można by obliczyć ciężar ropy zawartej w takim zbiorniku ?
Te i podobne przykłady wykazują, że znajomość ciężaru właściwego
cieczy jest bardzo cenna i umożliwia nam rozwiązywanie wielu zagadnień.
Benzyna
Eter
Alkohol
Nafta
Woda
Gliceryna
*
Rtęć
0,68 G cm3
0,72 „
0,79 „
0,80 „
1 „
1,26 „
13,6 „
Przykład 1. Zbiornik samochodu zawiera 45 1 benzyny. Jaki jest
jej ciężar?
Rozwiązanie (pierwszy sposób)
45 1 = 45 000 cm3
•u
1 cm3 benzyny ma ciężar 0,68 G
45 000 cm3 benzyny ma ciężar: 0,68 G x 45 000 = 30 600 G =
= 30,6 kG.
Odpowiedź: Ciężar benzyny zawartej w zbiorniku wynosi 30,6 kG.
Rozwiązanie (drugi sposób)
1 cm3 benzyny ma ciężar 0,68 G, a więc 1 1 tej benzyny, czyli
1000 cm3 ma ciężar: 0,68 G x 1000 = 680 G.
45 1 benzyny ma więc ciężar: 680 G X 45 = 30 600 G = 30,6 kG.
PYTANIA I ZADANIA
1.	Zbiornik samochodu warszawa 223 zawiera 40 litrów benzyny.
Oblicz jej ciężar.	Odpowiedź: 27,2 kG.
2.	W zbiorniczku lampy naftowej mieści się 0,72 1 nafty. Jaki jest
ciężar nafty wypełniającej zbiorniczek?
Odpowiedź: 0,576 kG = 576 G.
3.	W składnicy chemicznej zakupiono bańkę gliceryny. Ciężar tej
gliceryny wynosił 4,5 kG. Jaka była jej objętość?
Odpowiedź: około 3,6 litra.
30. O ciężarze i ciężarze właściwym gazu
Z kolei zajmiemy się wyznaczaniem ciężaru całkowitego i ciężaru
właściwego gazów. Spośród różnych gazów najbardziej dostępne dla nas
jest powietrze i dlatego wyznaczymy ciężar całkowity, a następnie ciężar
właściwy powietrza. Pomiar, do którego przystępujemy, jest dość trudny,
ale bardzo ciekawy.
Kolbkę o pojemności około 1 litra zamykamy szczelnym korkiem
gumowym, przez który przeprowadzona jest rurka z kranikiem (rysu-
nek 84). Kolbkę wraz z zawartym w niej powietrzem dokładnie waży-
my. Następnie za pomocą pompy usuwamy z niej powietrze i ważymy
69
68
Rys. 84. Ważymy powietrze
ponownie; otrzymamy teraz cię-
żar kolbki prawie bez powietrza.
Będzie on mniejszy od poprzed-
niego ciężaru o około 1,3 G. Ta
różnica ciężarów jest to oczywiś-
cie ciężar powietrza, które po-
przednio znajdowało się w kolb-
ce i zostało z niej usunięte za
pomocą pompy. Aby z kolei
określić objętość tego powie-
trza, nasadzamy rurkę gumową
na koniec zamkniętego kranika,
wprowadzamy ją do naczynia
z wodą i otwieramy kranik.
Wtedy woda z naczynia wejdzie
do kolbki na miejsce usuniętego z niej powietrza. Przelewamy tę wodę
do menzurki i mierzymy jej objętość; wyniesie ona około 1000 cm3.
Powtórzymy teraz:
Jaki był ciężar powietrza zawartego w kolbce?
Jaka była objętość tego powietrza?
Jak wyznaczyć ciężar właściwy powietrza?
W jednej ze szkół otrzymano wyniki następujące:
Ciężar powietrza w kolbce = 1,24 G
Objętość powietrza w kolbce = 960 cm3
Ciężar właściwy powietrza = 1,24 G: 960 cm3 = 0,0013 G/cm3.
Jak widzicie z dokonanych pomiarów, ciężar właściwy powietrza jest
bardzo mały.
Ciężar właściwy powietrza i innych gazów podajemy w tabeli IV.
Wartości te odnoszą się do temperatury 0°. Trzeba pamiętać, że ciężar
właściwy gazu zmienia się wyraźnie wraz ze zmianą temperatury.
Mówimy często, że gazy są lekkie; mówiąc tak rozumiemy, że ich
ciężar właściwy jest bardzo mały. Dla wygody ciężar właściwy gazów
wyrażamy często nie w G/cm3, lecz w G/l. Wartości z tabeli IV odpo-
wiednio przeliczone przedstawiają się następująco:
TABELA V
Gaz
Wodór
Azot
Powietrze
Tlen
Ciężar właściwy
0,089 G/l
1,25 „
1,3 „
1,429^
• Pamiętając, że 1 litr = 1000 cm3 odpowiedz, w jaki sposób otrzyma-
liśmy zapisane powyżej wyniki.
Przykład 1. Sala szkolna (prostopadłościenna) ma wymiary: 8 mx
X 4 m X 4,5 m. Oblicz ciężar zawartego w nfej powietrza.
Rozwiązanie. Objętość sali(a raczej jej pojemność)wynosi: 8 m X
X 4m x 4,5 m = 144 m3.
1 litr powietrza ma ciężar 1,3 G, a więc 1 m3 powietrza ma ciężar
1000 razy większy, czyli 1,3 kG.
Ciężar powietrza zawartego w pokoju wynosi więc:
1,3 kG x 144 = 187,2 kG.
Odpowiedź: Ciężar powietrza zawartego w pokoju wynosi 187,2 kG.
Przykład ten wskazuje, że ciężar powietrza zawartego w pokoju jest
duży, choć ciężar właściwy jest nieznaczny.
PYTANIA I ZADANIA
1.	Jak wyznaczałeś ciężar właściwy powietrza ? Opisz dokładnie wszy-
stkie czynności.	-
2.	Za pomocą taśmy mierniczej zmierz długość, szerokość i wyso-
kość pokoju w twoim mieszkaniu i wyznacz ciężar zawartego
w tym pokoju powietrza.
3.	Pojemność balonu wynosi 2000 m3. Balon ten jest napełniony wo-
dorem. Oblicz ciężar wodoru wypełniającego balon.
Odpowiedź: 178 kG.
71
70
31. Co to jest parcie hydrostatyczne
Mówiliśmy poprzednio o ciężarze cieczy. Postaw na dłoni szklankę.
Wywiera ona na twoją dłoń nacisk, który, jak wiesz, nazywa się parciem.
Nalej do tej szklanki trochę wody. Parcie na twoją dłoń powiększy się.
Dlaczego? Oto woda wywiera teraz parcie na dno szklanki, ono zaś na
twoją dłoń. Odczuwasz teraz parcie szklanki na twoją dłoń, zwiększone
o parcie wody na dno szklanki.
To proste doświadczenie na pewno prze-
konuje was wszystkich, że woda, a także każda
inna ciecz, wywiera parcie na dno naczynia,
w którym się znajduje.
Powinniśmy odpowiedzieć na pytanie, od
czego zależy to parcie? Aby się tego dowie-
dzieć, wykonaj następujące doświadczenie.
 DOŚWIADCZENIE. Cylinder szklany
obustronnie otwarty obwiąż z jednego koń-
ca kawałkiem cienkiej gumy lub pęcherza
zwierzęcego i nalej do tak powstałego na-
czynia trochę wody. Zaobserwuj teraz, jaki
jest kształt sprężystego dna cylindra? Co
się stało z tym dnem ? Dolej teraz wody do
cylindra. Zaobserwuj kształt sprężystego
dna. Czy coś się zmieniło ? Co i dlaczego ?
Powtórz to samo doświadczenie używając
Rvs. 85. Co wskazuje ta	.	....
strzałka?	zamiast wody innej cieczy. ,
W wykonanych doświadczeniach sprężyste
«
dno cylindra odkształcało się pod działaniem parcia cieczy. Parcie to
jest powodowane ciężarem cieczy (rysunek 85).
Parcie cieczy nazywa się parciem hydrostatycznym (nazwa ta pochodzi
z języka greckiego).
Przykład 1. Naczynie cylindryczne ma dno o polu powierzchni
25 cm2. Do tego naczynia nalano wody do wysokości 18 cm. Oblicz
parcie wody na dno.
Rozwiązanie. Parcie w naczyniu cylindrycznym równacie ciężaro-
wi słupa wody, przeto obliczenie prowadzimy w następującej kolejności:
72
Objętość słupa wody w cylindrze: 25 cm2 x 18 cm = 450 cm3.
Ciężar słupa wody w cylindrze: 1 G/cm3 x 450 cm3 = 450 G.
Odpowiedź: Parcie wody na dno wynosi 450 G.
Przykład 2. W naczyniu prostopadłościennym o polu powierzchni
dna 36 cm2 znajduje się słuff gliceryny o wysokości 25 cm. Oblicz parcie
tej cieczy na dno.
Rozwiązanie. Objętość słupa gliceryny wynosi: 36 cm2x25 cm =
= 900 cm3. Z tabeli na str. 68 odczytujemy ciężar właściwy gliceryny;
wynosi on 1,26 G/cm3.
Ciężar słupa gliceryny wynosi: 1,26 G/cm3x’900 cm3 = 1134 G.
Odpowiedź: Parcie gliceryny na dno naczynia wynosi 1134 G.
Z przykładów tych wynika, że do obliczenia wartości parcia cieczy na
dno naczynia konieczna jest znajomość następujących danych: pola po-
wierzchni dna naczynia, wysokości słupa cieczy i jej ciężaru właściwego.
Z wykonanych doświadczeń i przerobionych przykładów wynika nastę-
pująca reguła, dotycząca obliczania parcia hydrostatycznego na dno:
Parcie cieczy na dno naczynia obliczamy mnożąc pole po-
wierzchni dna przez wysokość słupa cieczy i przez jej ciężar
właściwy.
UW
Prawo to możemy zapisać inaczej, znacznie krócej, sposobem często
stosowanym w fizyce.
Oznaczmy pole powierzchni dna naczynia literą S, wysokość słupa
cieczy w tym naczyniu — literą h, a ciężar właściwy cieczy — literą D.
Oznaczając parcie cieczy na dno naczynia literą P otrzymamy:
P = S-h^D
Napisaliśmy wzór fizyczny, wyrażający w skróconej formie ważną re-
gułę, określającą wielkość parcia hydrostatycznego na dno naczynia.
Przykład 3. W naczyniu cylindrycznym o polu powierzchni dna
= 48 cm2 znajduje się słup nafty o wysokości h = 144 cm. Jak wielkie
parcie wywiera nafta na dno naczynia?
Rozwiązanie. Zgodnie z podanym poprzednio wzorem mamy:
P = 5'h'D = 48 cm2 x 144 cm x 0,8 G/cm3 = 5529,6 G.
73
Przypomnij sobie i powtórz, co nazywasz ciśnieniem na daną Po
wierzchnie (patrz § 28 na str. 61). W jakich jednostkach nauczyłeś się
wyrażać ciśnienie ? Co to znaczy, że ciśnienie wynosi 1 atmosferę tech
niczną, 5 atmosfer technicznych, 12 atmosfer technicznych?
Poprzednio mówiliśmy głównie o ciśnieniu ciała stałego na podstawę
Wspominaliśmy również o ciśnieniu cieczy na dno naczynia. Obecnie zba-
damy dokładniej to ciśnienie, zwane także ciśnieniem hydrostatycznym
X
Ciśnieniem cieczy na dno naczynia nazywamy parcie na 1 cm2
pola powierzchni tego dna.
o
Przykład 1. Parcie cieczy na dno naczynia wynosi 1800 G, a pole po-
wierzchni tego dna — 40 cm2. Oblicz ciśnienie hydrostatyczne na dno.
Rozwiązanie. Ponieważ na 40 cm2 pola powierzchni dna działa par-
cie 1800 G, przeto parcie na 1 cm2, czyli ciśnienie hydrostatyczne wynosi:
1800 p:40 cm2 = 45 G/cm2
ł	*
Odpowiedź: Ciśnienie na dno wynosi 45 G/cm2.
Przykład ten wskazuje, że ciśnienie hydrostatyczne na dno obliczamy
dzieląc parcie hydrostatyczne na dno przez pole powierzchni dna. Ozna-
czając ciśnienie hydrostatyczne literą />, parcie hydrostatyczne na dno —
literą P (jak poprzednio) oraz pole powierzchni dna — literą S, otrzy-
mujemy następujący wzór fizyczny:
Odpowiedz na pytanie, co wyraża ten wzór?
Przykład 2. W zbiorniku o polu powierzchni dna wynoszącym 19,2m2
znajduje się nafta do wysokości 10,5 m. Oblicz parcie i ciśnienie nafty
na dno zbiornika, czyli parcie i ciśnienie hydrostatyczne nafty na dno.
Rozwiązanie. Obliczamy parcie hydrostatyczne według wzoru wy-
prowadzonego na str. 73.
P= S-h'D = 19,2m2x 10,5 m x 0,8 G/cm3 = 201,6m3 X 0,8T/m3 =
Następnie obliczamy ciśnienie hydrostatyczne:
P 161,28 T 161 280 kG
? = T = 19,2 m2 = 192 000 cm2 = °’84 kG/cm* = °>84 at
Odpowiedź: Parcie nafty na dno zbiornika wynosi 161,28 T, czyli
161 280 kG, a ciśnienie — 0,84 kG/cm2 lub 0,84 at.
Ciśnienie słupa nafty na dno zbiornika możemy obliczyć prościej.
Pomnóżmy w tym celu wysokość słupa nafty przez jej ciężar właściwy:
p = h-D = 10,5 m X 0,8 G/cm3 = 1050 cm x 0,8 G/cm3 = 840 G/cm2 =
= 0,84 kG/cm2 = 0,84 at.
Otrzymaliśmy ten sam wynik, co poprzednio, ale sposobem znacznie
prostszym. Zapamiętajmy więc następującą regułę:
Uzasadnienie tej reguły poznasz w czasie dalszej nauki.
Używając poprzednio wprowadzonych oznaczeń literowych, możemy
tę ważną regułę napisać w postaci następującego wzoru fizycznego:
p = h-D
Przykład 3. Wysokość słupa rtęci w rurce wynosi 76 cm. Oblicz ciś-
nienie rtęci na dno rurki.
Rozwiązanie. Ciężar właściwy rtęci wynosi 13,6 G/cm3. Zgodnie
z przyjętym wzorem otrzymamy:
p = h D = 76 cm X 13,6 G/cm3 = 1033,6 G/cm2 = 1,0336 kG/cm2 =
= 1,0336 at
I
Ciśnienie 1,0336 kG/cm2 nazywa się ciśnieniem atmosfery nor-
malnej (w skrócie: 1 atm). Dowiesz się wkrótce, skąd pochodzi ta
nazwa.
Rozwiąż samodzielnie jeszcze jeden przykład.
Przykład 4. Wysokość słupa nafty w zbiorniku wynosi 6,8 m, a ciężar
właściwy nafty równa się 0,8 G/cm3. Oblicz ciśnienie nafty na dno.
•	Odpowiedź: 544 G/cm2.
33.	Od czego zależy parcie cieczy na dno
Dowiedziałeś się, od czego zależy parcie cieczy na dno naczynia
Wspólnie z kolegą wykonaj ponownie doświadczenie opisane na str
72 i zaobserwuj wygięcie (odkształcenie) sprężystego dna cylindra.
Rys. 86. Naczynie do wykazywa-
nia parcia cieczy na dno
DOŚWIADCZENIE. Zrobimy te-
raz inne doświadczenie używając do
niego naczynia złożonego z dwóch
części, dolną część stanowi cylinder
szklany o niewielkiej wysokości,
z dnem ze sprężystej błony; część
górna, to naczynie cylindryczne u do-
łu otwarte, o przekroju poprzecz-
nym takim jak w naczyniu dolnym,
ale które ku górze znacznie się zwę-
ża (rysunek 86). Obie części łączy-
my za pomocą łącznika gumowego
i do utworzonego tak naczynia prze-
lewamy wodę użytą w poprzednim
doświadczeniu. Zaobserwuj wygięcie
dna naczynia i odpowiedz na na-
stępujące pytania:
Czy ilość cieczy (objętość) w doświad-
czeniu drugim jest taka sama jak
w pierwszym?
Jaka jest wysokość słupa cieczy w do-
świadczeniu drugim w porównaniu
z wysokością słupa cieczy w doświad-
czeniu pierwszym?
Jakie jest parcie cieczy na dno naczynia w doświadczeniu drugim
w porównaniu z doświadczeniem pierwszym?
Jak widzisz, wysokość słupa cieczy znacznie wzrosła.
.Aby dokładniej zrozumieć tę właściwość cieczy, zapoznaj się z nastę-
pującym przykładem, który opiera się na wykonanym poprzednio do-
świadczeniu.
Przykład 1. W naczyniu takiego kształtu jak na rysunku 86 znajduje
się słup nafty o wysokości h = 24 cm; pole powierzchni dna wynosi 5 =
= 20 cm2. Jakie jest ciśnienie i parcie nafty na dno naczynia?
Rozwiązanie. Jak już się dowiedziałeś (patrz str. 75), ciśnienie słupa
cieczy na dno, czyli ciśnienie hydrostatyczne obliczamy mnożąc wysokosc
76

słupa cieczy przez jej ciężar właściwy:
p = h'D = 24 cm x 0,8 G/cm3 = 19,2 G/cm2
Oznacza to, że na każdy cm2 pola powierzchni dna działa parcie
19,2 G. Pole powierzchni dna wynosi 20 cm2, a więc całkowite parcie na
dno otrzymamy mnożąc ciśnienie przez pole powierzchni dna:
P = p • = 19,2 G/cm2 x 20 cm2 = 384 G.
Odpowiedź: Parcie cieczy na dno wynosi więc 384 G.
A teraz dla porównania oblicz parcie nafty na dno naczynia cylin-
drycznego (czyli o przekroju jednakowym na każdej wysokości naczynia)
o polu powierzchni dna ó' = 20 cm2 i wysokości słupa cieczy h = 24 cm;
zastosuj wzór fizyczny, który poznałeś już poprzednio, wyrażający wiel-
kość parcia cieczy na dno (patrz str. 73).
Otrzymasz P = S • h -D = 20 cm2 X 24 cm X 0,8 G/cm3 =
= 480 cm3 X 0,8 G/cm3 = 384 G
Parcie na dno tego naczynia jest takie samo jak na dno naczynia po-
przedniego, mimo że ilość (objętość) cieczy jest znacznie większa.
Aby jeszcze dokładniej zbadać właściwości cieczy, użyj przyrządu
przedstawionego na rysunku 87. Przyrząd ten składa się z belki Wa-
gowej, na której jednym koń-
cu wisi szalka do odważ-
ników, a na drugim przy-
mocowane jest poziome den-
ko. Denko to może być do-
ciskane do naczyń o różnym
kształcie, ale o jednakowym
polu powierzchni dna. Za-
czynamy od naczynia cylin-
drycznego i po dociśnięciu
denka do brzegów tego na-
czynia nalewamy doń wody
do wysokości na przykład
20 cm. Następnie na szalkę
przyrządu kładziemy tyle ob-
ciążników, aby można było
odsunąć palce przytrzymujące
denko. Odważniki, za pomo-
cą których dociskamy denko
Rys. 87. Przyrząd do badania parcia cieczy na dno
ra
wygięta
78
do naczynia wskazują więc wartość parcia wody na denko. Wylewamy te-
raz wodę i wkręcamy w nasadę przyrządu drugie naczynie — rozszerza-
jące się ku górze. Dociskamy denko i nalewamy wody do tej samej wyso-
kości, co poprzednio. Stwierdzamy, że do zrównoważenia parcia wody
na denko potrzeba tych samych odważników, co poprzednio. A więc
parcie cieczy na dno nie uległo zmianie, mimo że ilość wody w naczyniu
była większa niż poprzednio. Wkręcamy teraz w nasadę przyrządu naczy-
nie zwężające się ku górze, a więc zawierające mniej cieczy niż poprzed-
nio. lak przedtem tak i teraz stwierdzimy, że pąrcie cieczy na dno pozo-
stanie bez zmiany, o ile nie zmieni się wysokość jej słupa.
Wykonane doświadczenia i obserwacje oraz przytoczone powyżej
przykłady ukazały nam ważną właściwość cieczy, a mianowicie:
Parcie cieczy na dno naczynia zależy od wielkości dna, od
ciężaru właściwego cieczy i od wysokości słupa cieczy w na-
czyniu; kształt naczynia, a więc i objętość cieczy w nim za-
wartej przy tej samej wysokości słupa nie mają wpływu na
wartość parcia cieczy na dno.
Rys. 88. Ciecz wywiera parcie na
boczne ściany naczynia
34.	Jeszcze o parciu cieczy
Dowiedziałeś się już, że ciecz wywie-
parcie na dno naczynia; nazywa się
ono parciem hydrostatycznym na dno.
Wykonaj teraz doświadczenie, które
cię pouczy, że ciecz wywiera parcie nie
tylko na dno, ale także na boczne ściany
naczynia.
Do tego doświadczenia potrzebne
jest naczynie szklane o wysokości
40—50 cm, zbudowane tak jak na rysunku
88. Rurki boczne zamknięte są sprężysty-
mi błonami. Napełnij teraz naczynie wodą
lub inną cieczą i zaobserwuj odkształce-
nie błon.
Która z nich jest bardziej
(odkształcona) ?
Jaki wniosek możesz z tego wyciągnąć?
Zamknij teraz naczynie szczelnym korkiem i odwróć je do góry
dnem. Zaobserwuj odkształcenie błon.	6 7
Jak zobaczyłeś w tym doświadczeniu, błony zamykające wyloty bocz-
nych rurek uległy odkształceniu dlatego, że woda wywiera na nie parcie. 
A więc woda (a także każda inna ciecz) wywiera parcie nie tylko na dno
naczynia, lecz także na jego ściany boczne. Jak zaobserwowałeś, więk-
szemu odkształceniu uległa błona zamykająca rurkę boczną, znajdującą
się głębiej pod swobodną powierzchnią cieczy.
Za pomocą dokładnych przyrządów, o których będziesz się uczył
później, można się przekonać, że parcie cieczy na boczne ściany naczynia
jest tym większe, im wyższy jest słup cieczy. Należy także pamiętać, że
wysokość słupa cieczy liczymy od danego miejsca na bocznej ścianie
naczynia do swobodnej powierzchni cieczy.
Z wykonanych doświadczeń wynika, że:
Parcie cieczy na dane miejsce bocznej ściany naczynia jest tym
większe, im wyższy jest słup cieczy wznoszący się ponad tym
miejscem.
Gecz różni się pod tym względem od ciał stałych. Gdybyś na przykład
do naczynia takiego jak na rysunku 88 wsunął dopasowany doń walec,
powiedzmy z żelaza, to wywierałby on parcie jedynie na dno naczynia.
Gecz natomiast wywiera parcie nie tylko na dno, ale i na boczne ściany
naczynia.
35.	O bardzo dziwnym doświadczeniu z wodą
Przeszło 300 lat temu żył we Francji uczony o nazwisku Blaise Pascal
(czytaj: Blez Paskal). Był on znakomitym matematykiem i fizykiem. Badał
właściwości cieczy, a w szczególności zajmował się pytaniem, od czego
zależy parcie hydrostatyczne. Pascal stwierdził, że nie zależy ono od ilości
(objętości) cieczy, lecz od wysokości jej słupa. Pokazując tę właściwość
cieczy, uczony wykonał słynne doświadczenie, które w zdumienie wpra-
wiło współczesnych mu ludzi. Oto w górne dno mocnej beczki (rysunek
89) Pascal wmontował długą, pionową rurkę o niewielkim przekroju.
Beczkę napełniono całkowicie wodą, po czym wlewano wodę do pio-
nowej rurki. Gdy wysokość słupa wody w rurce stała się dostatecznie
duża, beczka pękła. Niewielka ilość cm3 wody wlanej do wąskiej rurki
79
<i
= 1200 cm X 1 G/cm3 =
= 1200G/cm2 = l,2kG/cm2
Parcie na dno i ściany beczki '
wynosi:
wywarła tak wielkie parcie na
ściany beczki, że rozleciała się
Rys. 89. Tak wyglądało słynne doświadczenie
Pascala
= 1,2 kG/cm2 X 10 000 cm2 =
= 12 000 kG

Wydaje ci się to zapewne
bardzo dziwne. Wykonaj jednak
dokładne obliczenie związane
z tym doświadczeniem, a prze-
staniesz się dziwić.
Przykład 1. Pole powierzch-
ni dna i ścian beczki wynosiło
10 000 cm2. Wysokość słupa wo-
dy w rurce wmontowanej w
górne dno beczki była równa
12 m. Oblicz parcie cieczy na
dno i ściany beczki.
Rozwiązanie. Ciśnienie
słupa wody:

Jak widzisz z tego przykładu, parcie niewielkiej ilości wody sięgającej
w rurce do znacznej wysokości — jest olbrzymie. Nic więc dziwnego,
że pod działaniem tego parcia beczka pękła.

36.	Co jeszcze nauka zawdzięcza Pascalowi
Z § 35 na str. 79 dowiedziałeś się już, kim był Pascal. Zapoznałeś
się także z jego słynnym doświadczeniem, które wprawiło w zdumienie
współczesnych mu ludzi.
Uczony ten wykrył jeszcze inną właściwość cieczy, z którą się teraz
Na stół lub inny sprzęt w pokoju wywrzyj parcie, skierowane na przy-
kład od okna do drzwi. Sprzęt przesunie się w tym kierunku, w którym
działa wywarte parcie.
Przekonasz się teraz, że ciecze (a także gazy) zachowują się pod tym
względem inaczej. Przyjrzyj się uważnie przyrządowi, którego teraz
użyjemy (rysunek 90), i opisz przedstawione na rysunku doświadczenie.
 DOŚWIADCZENIE. Na-
czynie kuliste mające na
powierzchni szereg ma-
ych otworków napełnia-
my wodą lub inną cieczą
i za pomocą tłoczka wy-
wieramy na nią parcie skie-
rowane z góry do dołu.
Jaki to wywoła skutek?
Czy ciecz tryska tylko z
otworka dolnego, czy też
ze wszystkich otworków
na powierzchni naczynia?
Zaobserwuj jeszcze, jak są
skierowane strugi wytry-
skujące z poszczególnych
otworków.
Obserwacja zachodzącego
zjawiska powinna nas dopro-
wadzić do następujących
wniosków. Oto, jak zoba-
czysz, ciecz będzie wytryski-
wać jednakowo ze wszystkich
otworków, a strugi wytrysku-
jącej cieczy będą skierowane
prostopadle do powierzchni
kuli.
Tę ważną właściwość cie-
czy (a także, jak się przeko-
nasz później, gazów) wykrył
właśnie Pascal. Właściwość
ta polega na tym, że:
Rys. 90. Wyjaśnij, co wskazują strzałki na tym
rysunku
81
— Fizyka, ki. VI
Ciśnienie zewnętrzne wywarte na ciecz działa w niej we
wszystkich kierunkach jednakowo i skierowane jest zawsze
prostopadle do ścian naczynia, w którym się ciecz znajduje.
Jest to treść prawa Pascala.
Teraz łatwo zrozumieć, że parcie wywarte przez wodę w rurce wmon
towanej w górne dno beczki działa w wodzie zawartej w tej beczce (patrz
str. 79) — równomiernie we wszystkie strony i prostopadle do ścian
beczki. Ponieważ nacisk ten (parcie) jest tym większy, im większe jest
pole powierzchni całej beczki, więc łączne parcie na ściany beczki jest
tak wielkie, że beczka go nie wytrzymuje i pęka.
37.	Jeszcze o parciu hydrostatycznym
Właściwości cieczy poznajesz stopniowo przez różne obserwacje i do-
świadczenia. Dowiedziałeś się z nich dotychczas, że:

ciecz wywiera parcie na dno naczynia; parcie to nie zależy od ilości
(objętości) cieczy, lecz od wysokości jej słupa, od wielkości pola
powierzchni dna i od ciężaru
właściwego cieczy;
ciecz wywiera parcie na boczne
ściany naczynia; jest ono tym więk-
sze, im wyższy jest słup cieczy, mie-
rzony od wybranego miejsca w
bocznej ścianie naczynia do górne-
go poziomu cieczy; zależy ono
także od wielkości pola powierzch-
ni tej ściany i ciężaru właściwego
cieczy;
ciśnienie zewnętrzne wywarte
na ciecz działa w niej równo-
miernie na wszystkie strony i pros-
topadle do ścian naczynia.
Aby uzupełnić wiadomości o
ciśnieniu i o parciu hydrostatycz-
nym, przyjrzyj się jeszcze przebie-
gowi następującego doświadczenia.
Rys. 91. Ciecz wywiera na górną błonę
parcie skierowane do góry
I
DOŚWIADCZENIE. Należy do
niego użyć naczynia takiego
jak na rysunku 91. Po całkowi-
tym wypełnieniu tego naczynia
wodą obwiąż jego wylot sprę-
żystą błoną, taką jaka zamyka
wyloty rurek w jego bocznych
ścianach. Błona ta początkowo
nie będzie wypchnięta, co wska-
zuje, że ciecz nie wywiera na
nią żadnego parcia. Teraz wpy-
chaj dłonią w głąb naczynia bło-
nę zamykającą otwór dolnej rurki.
Jak zachowuje się błona zamy-
kająca wylot tego naczynia ? Tę
samą czynność wykonaj z błoną
zamykającą otwór górnej rurki.
Wywrzyj wreszcie nacisk na bło-
ny zamykające otwory dolnej i
górnej rurki. Jak zachowuje się
błona zamykająca wylot naczynia
(rys. 92) ? Jak można to wyjaśnić ?
Rys. 92. Rozchodzenie się ciśnienia
w cieczy
Powyższe doświadczenie dostarcza nam nowych wiadomości o parciu
hydrostatycznym.
Naciskając na błony zamykające wyloty rurek w bocznej ścianie naczy-
nia', wywierałeś parcie na ciecz w nim zawartą. Z kolei ciecz ta wywierała
parcie na błonę zamykającą otwór drugiej rurki i na błonę zamykającą
wylot naczynia. Ten ostatni nacisk był skierowany z dołu do góry. Z do-
świadczenia tego wynika, że ciecz wywiera parcie hydrostatyczne nie
tylko na boczne ściany naczynia, ale także parcie skierowane z dołu do
góry. Kierunek tego nacisku zaznaczony jest na rysunku strzałkami.
38.	Jak wykorzystano odkrytą przez Pascala właściwość
cieczy
Poznane poprzednio właściwości cieczy zostały praktycznie wyko-
rzystane w konstrukcji i działaniu kilku ważnych urządzeń. A oto one.
Prasa hydrauliczna. Zasadę działania tego szeroko stosowanego dziś
urządzenia przedstawia rysunek 93 a. Widzimy tu dwie połączone ze sobą
rury o niejednakowym przekroju, wypełnione wodą, lub inną specjalnie
83
1,25 kG/cm*
i
wierala ciecz tej prasy na du-
ży jej tłok o polu poprzecz-
—
Pewną odmianą prasy hydraulicznej jest tak zwany podnośnik hy dra*
uliczny, stosowany do podnoszenia samochodów na staćjach obsługi (r)
sunek 94). Niekiedy używa się też małych podnośników h\ drauliczm ch do
częściowego podnoszenia samochodu, na przykład w celu u\mianv ko a.
- ciecz
na tłok o
parcie
z pra-
— z dołu do
Rozwiązanie. Mały rłok wywierał na ciecz ciśnienie:
_ Ą 1H kG
14,4 cm1
Ciśnienie tej samej wielkości działa z kolei na duży tłok i skierowane
jest z dołu do góry. Parcie na całą powierzchnię dużego tłoka wynosi więc:

dej rurze zamknięta jest do-
kiem. Parcie wywarte na tłok
o mniejszym poprzecznym
przekroju udzieli się cieczy w
węższej rurze; z kolei ta cier->
wywierać będzie i
większym przekroje
skierowane zgodnie
wcm Pascala
góry, i tyle razy zwiększon
• a

-r - - V —'
szego tłoka jest większe od
pola przekroju tłoka mniej-
szego. Na naszym rysunku
parcie to zaznaczone jest
strzałką skierowaną do góry.
Tłok o większym przekroju
wywiera potężne parcie na
przykład na prasowaną sło-
Tak więc parcie zostało zwielokrotnione.
Potężne prasy hydrauliczne stosowane są dziś powszechnie w hutach
żelaza, w fabrykach samochodów do wytłaczania karoserii samochodo-
wych (na przykład w Fabryce Samochodów Osobowych na Żeraniu
w Warszawie), w fabrykach wagonów (na przykład w Państwowe)
Fabryce Wagonów „Pafawag” we Wrocławiu) i w wielu innych zakła-
dach przemysłowych. Rysunek 93b przedstawia właśnie prasę hydrauiiczną
fabryczną; wąska rura po lewej stronic służy do wytwarzania dużego
ciśnienia, które ulega uwielokrotnieniu w szerokiej rurze środkowej.
jest cegiełki opałowe z miału
węglowego i odpowiedniego
materiału zlepiającego (zwa-
nego lepiszczem), na produ-
kowaną sklejkę, czyli dyktę
na wytłaczane z blachy części
karoserii samochodowej, sło-
wem ma wielkie zastosowa-
nie praktyczne.
Przykład 1. Na mniejszy
dok prasy hydraulicznej o po-
lu poprzecznego przekroju
Rys. 94. Hydrauliczny
podnoinik na stacji obsługi
samochodów



Hamulce hydrauliczne są dziś powszechni
chodach osobowych, lżejszych samochodach ci
autobusach. Działanie takich hamulców ।
samochodu naciskając nogą pedał hamul-
specjalnej pompy nacisk (parcie) ___ liai
wypełniającą zbiornik i przewody hamul
e stosowa
ciężarowych i
«
ne w
w mniejszych
, że kierowca
nuicowy wywiera za pośrednictwem
na ciecz hamulcową (tak zwany hydrol),
j._ 1 'cowe. Nacisk ten, zgodnie
Sarno,
Rys. 95. lak są zbudowane hamulce hydrauliczne w samochodzie
z prawem Pascala, wielokrotnie wzmocniony na tej samej zasadzie, co
w prasie hydraulicznej, działa na odpowiednie szczęki, dociskane do
bębnów hamulcowych, umocowanych na kołach samochodu, i powo-
duje ich hamowanie. We współczesnym samochodzie hamulce działają
jednocześnie i jednakowo silnie na wszystkie koła (rysunek 95).
PYTANIA I ZADANIA
1.	Co to jest parcie, a co ciśnienie hydrostatyczne?
2.	jak się oblicza parcie'hydrostatyczne na dno naczynia cylindrycz-
nego ?
3.	Iloma sposobami potrafisz obliczyć ciśnienie hydrostatyczne na
dno ? Podaj odpowiednie wzory literowe.
4.	W zbiorniku mającym kształt cylindra o polu powierzchni pod-
stawy J = 75 m2 znajduje się nafta do wysokości h = .7,2 rn.
Stosując dwa poznane sposoby, oblicz parcie oraz ciśnienie nafty
na dno tego zbiornika
Odpowiedź: parcie = 432000 k
ciśnienie = 576 G/cm*
5	Naczynie ma kształt kielicha rozszerzającego się ku górze, o polu
powierzchni podstawy S = 28,8 cm2. Do tego kielicha nalano gli-
ceryny do wysokości h = 16 cm. Oblicz ciśnienie i parcie gliceryny
na dno kielicha.
Odpowiedź: ciśnienie = 20,16 G/cm2.
parcie = 580,6 G (w przybliżeniu).
6	Opowiedz, jak się przekonałeś, że ciecz wywiera parcie na boczne
ściany naczynia. Od czego zależy wielkość tego parcia?
7.	lak brzmi prawo Pascala?
8	Jakie są praktyczne zastosowania prawa Pascala? .
9	Na mały tłok prasy hydraulicznej o polu poprzecznego przekroju
S = 19,2 cm2 wywarto parcie Px = 24 kG. Jak wielkie parcie
działać będzie na duży tłok tej prasy o polu poprzecznego prze-
kroju S, = 720 cm2 i jak będzie ono skierowane?
1	2	Odpowiedź: 900 kG.
39. O naczyniach połączonych
i
Rys. 96. Naczynia połączone
87
O jeszcze innych właściwościach cieczy dowiesz się, obserwując ich
zachowanie się w naczyniach połączonych.
Najprostsze naczynia połączone otrzy-
mamy łącząc gumowym wężem dwie
rurki szklane o jednakowym przekroju
i ustawiając je pionowo (rysunek 96).
Nalej teraz wody lub innej cieczy do
jednej z tych rurek. Ciecz przejdzie do
drugiej rurki. Zaobserwuj teraz, do ja-
kiego poziomu sięgać będzie ciecz w obu
rurkach, czyli w obu ramionach naczyń
połączonych ?
Odpowiedź na to pytanie nie sprawi
ci trudności, prawda?
A teraz skonstruuj naczynia połączo-
ne łącząc gumowym wężem na przykład
rurkę taką jak poprzednio i lejek szklany
(rysunek 97). Do tak otrzymanych na-
czyń połączonych nalej wody. Będzie ona
sięgać znowu do jednakowego poziomu
w obu ramionach naczyń.
86
Ryv Niczym* połączone o różnym
kształcie
Cza to me dziwne ?' Wszak ilość tej wody w cm3 (a tym samym jej cię-
żar u ramienu pnaw\m jest znacznie większa niż w ramieniu lewym.
leaeli w waszej wrkoie jest taki przyrząd jak na rysunku 98, to można
uru r: c '.acr-nia połączone o różnych ramionach, przy czym ramiona
tc beda n iah me tylko różne poprzeczne przekroje, ale i różny kształt.
Xaxs do takich naczyń wody lub innej cieczy i zaobserwuj, do jakiego
pozKMi a Męgic ona będzie w każdym ramieniu.
Tc dosu adczema i obserwacje pokazują ci, ze ciecz pozostająca w rów-
u a... r w nacz mach połączonych sięga w każdym ramieniu tych na-
; . : jo tedoaKOwej wysokości, czyli do jednakowego poziomu, nieza-
*e. :nc d tego, czy przekroje i kształt ramion są jednakowe, czy różne.
Loia ciecz\ w poszczególnych ramionach naczyń były w tych doświad-
czer. ach ednakowe, bądź tez bardzo się od siebie różniły — me miało to
ednak wpa u na równow agę cieczy w naczyniach połączonych. Nato-
-ruav 'j. sokc >ci slupów cieczy, mierzone wzdłuż pionu, były w każdym
wąpadku jednakowe.
Gdvbj biorąc pod uwagę naczynia połączone takie jak na rysunku
98, przeprowadź:! w jakimś miejscu poziomy przekrój Af i umocouał na
tego u soko<ci w każdym ramieniu naczyń sprężystą przegrodę, to na
każdą 7 nich działałby slup cieczy o jednakowej wysokości, czyli ciśnienie
cieczy na każdą z tvch błon byłoby jednakowe; wszak w § 32 na str —
UowiediitW <ię, cHnicme cieczy zalety od wywkoki jej dupa
W rzccsy wiucHci tych błon sprężystych nic ma, porucwiz jednak-
ko<ci słupów cieczy pozostającej w równowadze w ntczynudi poląao
nvch M jednakowe, przeto cKnicnic cieczy w każdym ramieniu naczyń na
lvm samym poziomie jest takie urno, niezależnie od kształtu rurek '*'a
. tcych te naczynia. Tę właściwość cieczy obrazuje rówruez trunek 9K
\a równowagę cieczy w naczyniach połączonrh me wpłv-s ikH-
w cm1) ani ciężar cieczy w poszczególnych ramionach naczyń, lecz o rr
równowadze decyduje jedynie wywkoic dupa cieczy Pamiętajmy
słupów cieczy są równe; oznacza to, że ciśnienie decey rui
40. Jak praktycznie wykorzystujemy naczynia połączone
Naczynia połączone wykorzystujemy w codziennym r:.u w wie-
cennych zastosowaniach praktycznych.
Oto najważniejsze spośród nich.
Sieć wodociągowa. Przyjrzyj się
uważnie rysunkowa 99. Przedstawia
on naczynia połączone o niejednako-
wym przekroju. Na lewym (wąskim)
ramieniu osadzony jest kran. Jak
wiesz, woda w naczyniach połączo-
nych sięga w obu ramionach do jedna
kowego poziomu. Podnosząc — przez
dolewanie — poziom w
w ramie-
niu ył (szerokim), spowodujemy, ze
jej poziom w ramieniu B także będzie
się podnosił. Gdy woda sięgnie do
kranu K, zamykającego teraz wylot
tego ramienia, me może się dalej
podnosić; cząstki cieczy przylegające
do kranu podlegają parciu przez cząs-
tki położone dalej od wylotu, w wy-
niku czego na Krąp będzie działać pew-
Rt< 99 TłM	A
8*
Rys. 100. Zasada działania wodociągu
ne cenienie. Gdy kran tcn 2
otwarty, woda wytryśnie z Otw0 u
tym Silniej, im wyższy będzie jej D()
ziom w ramieniu A w porównaniu
z poziomem w ramieniu B
Sieć wodociągowa, tak ważna
dla normalnego życia dużych sku
pisk ludności, jest właśnie syste-
mem naczyń połączonych. Przyj _
rżyj się rysunkowi 100. Zbiornik
wody K połączony jest z pionową
rurą Z>, zamkniętą u góry. Patrząc
na ten rysunek odpowiedz na na-
stępujące pytania:
Co tworzą: zbiornik K i rura L ?
Jak zachowywać się będzie wo-
da w zbiorniku K i rurze A?
Rura L jest niższa od zbiornika
A i jest u góry zamknięta, a w jej boczne ściany są wmontowane krany.
Czy poziomy wody w zbiorniku K i rurze L, mogą się wyrównać ?
Co się stanie, jeżeli otworzymy poszczególne krany, wmontowane
w ścianę rury A?
Z którego kranu nastąpi najsilniejszy wytrysk wody?
Jak wiesz, woda wywiera parcie na boczne ściany naczynia. Będzie
więc naciskała na boczne ściany naczynia tym silniej, im większa jest
różnica jej poziomów w zbiorniku K i rurze Ł.
Zasadę działania miejskiej sieci wodociągowej obrazuje rysunek 101.
Odpowiednie pompy A tłoczą wodę (wyciągniętą uprzednio z głębokich
studni lub z pobliskich rzek, po jej oczyszczeniu za pomocą tak zwanych
filtrów) do wieży ciśnień, w której znajduje się zbiornik B wody położony
wyżej od wszystkich punktów, do których ma ona dopływać. Zbiornik
ten, razem z siecią przewodów doprowadzających wodę do mieszkań,
tworzy system naczyń połączonych; woda w poszczególnych przewo ac
powinna sięgać do tej samej wysokości, co w zbiorniku. Ponieważ
przewody te znajdują się niżej niż zbiornik, przeto woda wywiera na i
ściany parcie. Gdy w którymkolwiek miejscu sieci wodociągowej otwo
rżymy kran Club/?, woda wypływa z niego tym silniej, im niżej zna)
się to miejsce w porównaniu z położeniem zbiornika.
90

w nowoczesnej sieci wodociągowej często już nie stosuje się wie-
ży ciśnień, a ciśnienie wody w przewodach wytwarzają odpowiednie
pompy-
Sieć wodociągowa w wielkich miastach dociera do wszystkich dzielnic
i dostarcza mieszkańcom zdrowej wody do picia. W wielkim skupisku
ludzi, jakim jest miasto, wodociągi muszą działać niezawodnie, przez
całą dobę bez przerwy. Przerwa taka utrudniłaby, a nawet uniemożliwiła,
normalne życie w mieście. Woda potrzebna jest bowiem nie tylko do
użytku domowego ludności, ale musi stale dopływać do szpitali, zakła-
dów leczniczych, przedszkoli, szkół i innych instytucji; ponadto ogromne
ilości wody są zużywane przez zakłady przemysłowe, elektrownie i tym
podobne obiekty na terenie wielkiego miasta.
Stolica naszego kraju — Warszawa — zużywa w ciągu doby ponad
400 000 m3, to jest ponad 400 milionów litrów wody i zapotrzebowanie na
nią ustawicznie rośnie. Toteż stołeczna sieć wodociągowa jest stale rozbu-
dowywana; czerpie ona wodę głównie z Wisły. Łódź, drugie co do wiel-
kości miasto polskie, pobiera wodę za pośrednictwem dwóch specjalnych
rurociągów z rzeki Pilicy, oddalonej o około 50 km. Górnośląski Okręg
Przemysłowy także odczuwa braki w zaopatrzeniu w wodę swych miast
Rys. 101. Miejska sieć wodociągowa: A — stacja pomp, B — wieża ciśnień, C studnia
uliczna, D — sieć wodociągowa w budynku mieszkalnym
na Wiśle zapo^
-wic,
i osiedli. W Goczałkowicach na Śląsku zbudowano
która spiętrza wodę i zapewnia dostateczny jej dopływ do Kato^'
Chorzowa i innych miast Okręgu Górnośląskiego.
Wodę należy oszczędzać. Jest nam ona niezbędnie potrzebna do * ’
a ile jej się bezużytecznie marnuje wskutek niedokładnego dokręcani*
kranów wodociągowych! Zwróć na to uwagę w swoim mieszkaniu *
Kotłowa rurka wodowskazowa. W zakładach fabrycznych w do
mowej instalacji centralnego ogrzewania, w parowozach stosuje się
kotły parowe, w których ogrzewa się wodę. Palacz obsługujący kocioł
parowy musi kontrolować, czy poziom wody w kotle jest dostatecznie
wysoki. Kontrolę tę umożliwia kotłowa rurka wodowskazowa. Zasadę
działania kotłowej rurki wodowskazowej pokazano na rysunku 102.
Rys. 102. Kocioł z rurką wodowskazową
w nich są jednakowe. Dzięki
temu obsługa kotła obserwu-
jąc rurkę wodowskazową w
każdej chwili może spraw-
dzić, jaki jest w nim poziom
wody.
We współczesnej technice
stosuje się dziś kotły-olbrzy-
my, dostarczające od 500 do
1000 ton pary na godzinę.
Takie kotły działają na przy-
kład w wielkiej elektrowni
w Turoszowie na Dolnym
Śląsku. Para wytwarzana w
kotłach porusza potężne tur-
biny, napędzające generatory
prądu. Ponieważ ciśnienie pa-
ry w tych kotłach jest ogrom-
ne, sięga bowiem 150 atmo-
sfer, ponadto zaś kocioł tego
rodzaju ma budowę bardzo
złożoną, przeto do badania
Główną częścią tego urządzenia jest grubościenna rurka szklana, zwa-
na niekiedy szkłem wodowskazowym, wmontowana w boczną ścianę
kotła. Kocioł i rurka stanowią naczynia połączone, a więc poziomy wody
awartości w nim wody nie używa się szkieł wodowskazowych, lecz
wykorzystuje się inne urządzenia, oparte na innych zasadach.
Studnia artezyjska. Jest to bardzo pożyteczne urządzenie, częściowo
zbudowane przez człowieka, a częściowo stanowiące dzieło przyrody.
Studnia artezyjska dostarcza zdrowej wody do picia w miasteczkach,
małych osiedlach i we wsiach. Rysunek 103 przedstawia przekrój takiej
Rys. 103. Studnia artezyjska stanowi odmianę naczyń połączonych
studni. Widzimy tu tak zwaną warstwę wodonośną ll^, objętą od dołu
i od góry warstwami K nieprzepuszczalnymi dla wody. Warstwa wodo-
nośna nie jest ustawiona poziomo, lecz w zależności od ukształtowania
terenu przebiega pochyło, tak że tworzy swojego rodzaju naczynia
połączone. Zgodnie z poznaną właściwością tych naczyń, woda dąży do
zajęcia jednakowego poziomu na całej ich długości. Jeżeli więc przebity
zostanie do warstwy wodonośnej otwór i wprowadzony doń odpowiedni
przewód, to woda będzie z niego wypływać samorzutnie; tworzy on
przecież z warstwą wodonośną system naczyń połączonych.
Śluza kanałowa. Zapewne słyszałeś, że na Wiśle w pobliżu \X locław
(znajdź to miasto na mapie) została zbudowana zapora, spiętrzająca
93
urnożlixvi-
- się
przed zaporą
przy zaporze została
przegrody
prze-
wodęrzeki. Wpłynęło to korzystnie na uregulowanie jej nurtu i
ło wybudowanie przy zaporze elektrowni wodnej, czyli hydroelekt '
Zapytasz może, w jaki sposób po wybudowaniu zapory bed'0^
odbywać żegluga na Wiśle, skoro poziom wody spiętrzonej * *
będzie znacznie wyższy od poziomu poza nią > Otóż r ~
zbudowana tak zwana śluza, umożliwiaj,ca przepływanie s.iik" T"
barek z wyższego poziomu wody na niższy i odwrotnie ’ dz‘
Działanie Śluzy „piet. się na zasadzie równowagi cieczy w	.
połączonych. Aby to zrozumieć, przyjrzyj się uważnie rysunkowi X
przedstawiającemu śluzę.	? W1 1U4>
iNa rzece lub kanale zbudowane są dwie mocne, betonowe przegrody
— A i L - dzielące nurt rzeki (kanału) na trzy części: P, R i J. W prze-
grodach znajdują się ruchome zasuwy M i N, za pomocą których można
ączyć części nurtu rzeki ze sobą. Niech zapora wybudowana będzie na ka-
nale łączącym dwa jeziora; w jednym z nich poziom wody jest taki jak
w części P kanału, a w drugim taki jak w części S tegoż kanału. Statek
płynie z jeziora o niższym poziomie wody do jeziora o wyższym pozio-
mie i dopływa wtedy do przegrody K. Za tą przegrodą poziom wody jest
taki jak w części S, czyli wyższy niż w części P (na rysunku poziom ten
jest zaznaczony linią kreskowaną). Wtedy obsługa śluzy zamyka zasuwę
w przegrodzie L oddzielając w ten sposób części R i 5 rzeki (lub kanału),
a otwiera zasuwę w przegrodzie K. Części P i R stają się naczyniami po-
104. Statek przepływa z jeziora o niższym poziomie wody na jezioro o poziom
wody wyższym

łączonymi i poziom wody w nich stopniowo się wyrównuje. Gdy pozio-
my się wyrównają, otwiera się przegrodę K i statek z części P przepływa
do R. Jaki jest teraz poziom wody w częściach P i R w stosunku do
części 5?
Co należy zrobić, aby statek, gdy dopłynie do przegrody L, mógł pły-
nąć dalej ?
Obsługa śluzy zamyka teraz zasuwę w przegrodzie K, a otwiera
w przegrodzie L. Co się wtedy dzieje? Kiedy statek będzie mógł płynąć
dalej ?
Wiesz z lekcji geografii, że w Polsce i w innych krajach istnieją liczne
kanały, łączące ze sobą rzeki, jeziora, a nawet morza. Często poziom wody
w dwóch jeziorach czy rzekach połączonych kanałem jest niejednakowy:
Iw jednym zbiorniku wodnym wyższy, a w drugim niższy. Bezpośrednie
połączenie takich jezior czy rzek byłoby niemożliwe, bo wytworzyłby
się wtedy silny prąd wodny ze zbiornika o poziomie wody wyższym do
zbiornika o poziomie niższym. Żegluga na kanale łączącym takie jeziora
czy rzeki byłaby niebezpieczna zarówno „z prądem” jak i „pod prąd”.
Wtedy właśnie konieczne jest zbudowanie jednej lub kilku śluz.
Na wielu wielkich kanałach istnieją słynne urządzenia śluzowe; na
przykład w Ameryce Środkowej na Kanale Panamskim łączącym dwa
oceany: Atlantycki i Spokojny; w Związku Radzieckim na kanale imienia
Włodzimierza Lenina, łączącym dwie wielkie rzeki: Wołgę i Don.
W Polsce oddano niedawno do użytku Kanał Żerański; łączy on bezpo-
średnio Bug i Narew z Wisłą. Przy ujściu tego kanału do Wisły, w po-
bliżu żerańskiej elektrociepłowni znajduje się nowoczesne urządzenie
śluzowe. Inne polskie kanały: Bydgoski, Augustowski, Elbląski mają
również takie urządzenia.
PYTANIA I ZADANIA
L Jaki jest warunek równowagi cieczy w naczyniach połączonych?
2. Przypatrz się czajnikowi do gotowania wody i wskaż w nim na-
czynia połączone. Dlaczego przechylasz czajnik, gdy chcesz nalać
trochę wody do szklanki?
•	Podaj inne przykłady naczyń połączonych występujących w twoim
otoczeniu i opisz ich działanie.
•	Jakie zastosowanie naczyń połączonych poznałeś?
•	Patrząc na rysunek 104, przedstawiający schemat śluzy, opisz, jak
odbywa się ruch statku w kierunku odwrotnym, to jest od
przez R do P.
	-	95
Rys. 105. Cylinder szkla-
ny z ruchomym dnem
... uuuia ciecz na ciało
w niej zanurzone
Z dotychczasowej nauki dowiedział
ciecz wywiera parcie i ciśnienie *
ściany boczne naczynia; parcie to i ci
być także skierowane z dołu do góry.
Zaobserwuj zachowanie się ciała sti
nurzonego w cieczy.
na dno i na
i ciśnienie mogą
o za-
DOŚWIADCZENIE. W tym celu użyj cy-
lindra szklanego o ruchomym dnie (rysunek
105). To ruchome denko przyciskane jest do
brzegów cylindra, gdy ciągniemy go nitką.
Zanurzaj teraz cylinder pionowo do wody
lub do innej cieczy (rysunek 106).
Czy przytrzymywanie denka przy brzegach
cylindra za pomocą nitki jest nadal potrzebne?
Jaka siła działa na denko?- Jaki
zwrot?
Doświadczenie to wykazuje, że ciecz wywiera no	.• .
parcie skierowane z dołu do góry. O wielkości tego parcia m<?
przekonać sposobem wskazanym na rysunku 107. Im	Slę
będzie denko, tym większy napotkasz opór odpychając ie ' ZanUr20ne
cylindra. Wielkość tego parcia można nawet wyznaczyć Ot rZ?8°W
ostrożnie do cylindra wodę. Będzie się ona w nim zbierać wywTerZc
na denko coraz większe parcie.	/orając
Jak będzie ono skierowane?
Do jakiej wysokości należy nalać wody do cylindra, aby denko od
padło od jego brzegów?	y n ° od"
Jakie i jak skierowane siły będą wtedy działać na denko >
Z tego doświadczenia możesz wyciągnąć wniosek że
na denko parcie skierowane z dołu do giry równa5 ono n T*
o wysokości równej głębokości	“ fa ‘
wymaganedoklad.
Rys. 106. Dlaczego ruchome denko nie od-
pada od brzegów cylindra ?
ma ona
Rys. 107. Pręcikiem pokonujemy parcie
cieczy na denko cylindra
42. Doświadczenie z dyna-
mometrem i obciążni-
kami
 DOŚWIADCZENIE. Do dy-
namometru dostosowanego do
największego obciążenia 500 G
doczep kolejno jeden po dru-
gim 5 obciążników takich jak
na rysunku 108. Ciężar każdego
z nich wynosi 50 G, a więc łącz-
ne obciążenie dynamometru bę-
dzie równe 250 G. Oznacza to,
że na zaczep dynamometru dzia-
ła siła ciężkości obciążników
wynosząca 250 G, skierowana
— jak wiesz — wzdłuż pionu
ku dołowi. Siła ta będzie zrów-
noważona siłą sprężystości sprę-
żyny dynamometru.
Podsuń teraz pod obciążniki na-
czynie z wodą tak, aby się w
niej całkowicie zanurzyły i ob-
serwuj wskazówkę dynamome-
tru.
Rys. 108. Obciążenie dynamometru przez
obciążniki nie zanurzone i zanurzone w
wodzie
(6)
Fizyka, kl. VI
96


jakie obciążenie wskaże dynamometr, gdy obciążniki zanurzą sj
Jak zachowa się ona w czasie zanurzania obciążników w •
Jakie obciążenie wskaże dynamometr, gdy obciążniki zanurzą2*6'
całkowicie?	• Slę
f
Przekonasz się, że obciążniki zanurzone w wodzie słabiej rozciąg '
sprężynę dynamometru niż te same obciążniki nie zanurzone w wodzie
Czy przez zanurzenie obciążników w wodzie zmniejszył się ich ciężar ? Na
pewno nie, przecież Ziemia przyciąga je z taką samą siłą jak przed zanu-
rzeniem. Widocznie na zanurzone w wodzie obciążniki działa dodatkowo
siła skierowana przeciwnie niż ciężar, a więc skierowana z dołu do góry
Siła ta nazywa się siłą wyporu lub wyporem cieczy.
Postaraj się o drewniany, prostopadłościenny klocek i wkręć w jego
ściankę dwa haczyki, a następnie zanurz go w wodzie tak, jak wskazuje
rysunek 109.
Rys. 109. Klocek, pływa w wodzie coraz głębiej zanurzony
Czy klocek zanurzy się w wodzie całkowicie?
Na klocek działa siła jego ciężaru, skierowana ku dołowi. Ponadto
działa na klocek druga siła, skierowana pionowo do góry, przeciwdzia-
łająca jego zanurzeniu się. W wyniku działania tych dwóch sił klocek
będzie pływał w wodzie, częściowo w niej zanurzony. Wyjmij teraz
klocek z wody, przyczep do każdego haczyka po dwa obciążniki i zanurz
w wodzie klocek z obciążnikami.
Jak teraz zanurzy się klocek w porównaniu z poprzednim przypad
kiem?
Jaki jest obecnie jego całkowity ciężar w porównaniu z doświadczę
niem poprzednim?
Dlaczego klocek nie zatonie?
*
11
Na klocek działają dwie siły: siła ciężkości (ciężar) skierowana ku do-
łowi i siła wyporu (lub wypór) cieczy skierowana ku górze. Ta właśnie
siła wyporu nie pozwala klockowi zatonąć.
Teraz rozumiesz, dlaczego nie odpadło od brzegów cylindra ruchome
denko: działa na nie siła wyporu wody skierowana ku górze, a więc
przytrzymująca denko przy brzegach cylindra.
X	'
43. O pewnym starożytnym mędrca i jego pracy naukowej
Dlaczego obciążniki przyczepione do dynamometru rozciągają jego
sprężynę bardziej wtedy, gdy nie są zanurzone w wodzie niż wtedy, gdy
są w niej zanurzone? Potrafisz bez trudu odpowiedzieć na to pytanie,
jeśli uważnie przeczytałeś treść rozważań i doświadczeń poprzednich.
Oto dlatego, że na obciążniki zanurzone w wodzie działa siła wyporu
skierowana przeciwnie niż ich ciężar, a więc zmniejszająca rozciągnięcie
sprężyny dynamometru.
Jak wielka jest ta siła wyporu?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, wykonaj ponownie doświadczenie
z dynamometrem i obciążnikami. W tym celu przyczepiaj do czułego
dynamometru kolejno 2, 3, 4 i 5 obciążników, odczytuj z dynamometru
ich ciężar, a następnie za każdym razem odczytaj obciążenie sprężyny
dynamometru, gdy obciążniki będą zanurzone w wodzie. Oblicz różnicę
wskazań dynamometru. Ponadto wyznacz za pomocą menzurki objętość
doczepionych obciążników. Staraj się zrobić to jak najdokładniej.
Doświadczenie takie wykonano i jego wyniki wpisano do tabeli. Bę-
dzie ci ona pomocna jako wzór przy robieniu doświadczenia przez ciebie.
r ...	-
\ ' 
*
v .
Liczba
obciąż-
ników
Ich ciężar
przed zanu
rżeniem
w wodzie
n

2
5

100 G
150 „
200 „
250 ..
Wskazania
dynamometru
po zanurzeniu
obciążników
Różnica

wskazań
dynamometru
Objętość wo
dy wypartej
przez
obciążniki

ni
132,
176 .

12 G
18 „
24 ,,
30,,

 .............-
12 cni
18 „
24 „
30..
Ciężar wody
wypartej przez
obciążniki
VI
18 o
24.,
30..

99
r
Z wyników zapisanych w tej tabeli możesz wyciągnąć pouczają
wnioski.
Postaraj się samodzielnie odpowiedzieć na następujące pytania-
Dlaczego obciążenie sprężyny przez obciążniki zanurzone w wodzie
jest mniejsze od ich ciężaru?
Co otrzymasz odejmując od ciężaru obciążników wskazanie dynamo
metru po zanurzeniu obciążników w wodzie?
Co wobec tego zawiera kolumna IV powyższej tabeli ?
Porównaj wyniki zapisane w kolumnach IV i VI
odpowiedni wniosek.
tej tabeli i sformułuj
Kolumna IV zawiera wartość siły wyporu działającej na obciążniki za-
nurzone w wodzie, a kolumna VI — ciężar wody wypartej przez te
obciążniki. Z porównania obu wyników wypływa następujący wniosek:
siła wyporu działająca na obciążniki zanurzone w wodzie równa się cię-
żarowi wypartej przez nie wody.
Jest to ważne prawo przyrody, mające bardzo szerokie zastosowanie
w praktyce i w technice. Prawo to zostało wykryte w odległej starożytno-
ści — w III wieku przed naszą erą — przez znakomitego mędrca greckiego
Archimedesa,żyjącego wtedy i pracującego w mieście Syrakuzy na Sycylii.
Czy prawo Archimedesa odnosi się tylko do wody ? Łatwo będziesz
się mógł przekonać, że odnosi się ono do każdego ciała zanurzonego
w dowolnej cieczy. Wykonaj i zaobserwuj przebieg następującego
doświadczenia:
 DOŚWIADCZENIE. Bryłkę metalu, na przykład kawałek żelaza, !
zawieś na czułym dynamometrze i odczytaj ciężar. Następnie wyznacz
objętość bryłki za pomocą menzurki. Zanurz teraz tę bryłkę w nafcie
(stale.przyczepioną do dynamometru) i odczytaj jego wskazanie. Ob-
licz wreszcie różnicę wskazań dynamometru, gdy bryłka była nie
zanurzona i zanurzona w cieczy; będzie to siła wyporu, działająca na
bryłkę zanurzoną w nafcie. Następnie wyznacz ciężar nafty wypartej
przez bryłkę i porównaj z siłą wyporu.	|
Co otrzymasz ? Jaki wniosek możesz wyciągnąć z tego doświadczenia ?
W jednej ze szkół wykonano takie doświadczenie i otrzymano wyniki |
następujące:	|
Objętość bryłki żelaza = 100 cm3	?
Ciężar tej bryłki odczytany z dynamometru = 780 G	!
Obciążenie dynamometru przez bryłkę zanurzoną w nafcie = 700 G I
Różnica obciążeń, czyli siła wyporu nafty = 80 G	,
100
Objętość wypartej przez bryłkę nafty =
Objętość wypartej przez bryłkę nafty = 100 cm3
Ciężar wypartej nafty = 0,8 G/cm3 x 100 cm3 = 80 G.
Sprawdzono w ten sposób, że siła wyporu nafty działająca na bryłkę
żelaza równa się ciężarowi nafty wypartej przez bryłkę.
Można by wykonać podobne doświadczenie z bryłkami innych me-
tali lub innych ciał zanurzając je do różnych cieczy. Za każdym razem
przekonałbyś się, że siła wyporu, działająca na ciało zanurzone w cieczy,
równa się ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało.
Prawo Archimedesa ma zatem treść następującą:
Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu cieczy
skierowana ku górze (a więc przeciwnie niż siła ciężkości)
i równa .ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało.
Odpowiedz teraz na następujące pytania:
Jaka siła działa na każde ciało i jak ona jest skierowana?
Czy siła ciężkości i siła wyporu, działające na ciało zanurzone w cieczy,
sumują się, czy też się odejmują?
Jaką siłę wskazuje dynamometr, do którego zaczepione jest ciało za-
nurzone w cieczy?
Przykład 1. Do dynamometru przyczepiono bryłkę ołowiu o obję-
tości 40 cm3. Jakie obciążenie wskaże dynamometr? Jakie obciążenie
wskaże ten przyrząd, gdy bryłkę zanurzymy w alkoholu?
Rozwiązanie. Ciężar bryłki ołowiu wynosi:
11,3 G/cm3 x 40 cm3 = 452 G i takie obciążenie wskaże dynamo-
metr.
Ciężar wypartego przez bryłę alkoholu wynosi:
0,79 G/cm3 x 40 cm3 = 31,6 G.
Zgodnie z prawem Archimedesa, siła wyporu alkoholu, działająca na
bryłkę, równa się ciężarowi wypartego alkoholu = 31,6 G.
Pozorny ciężar bryłki po zanurzeniu jej w alkoholu:
452 G—31,6 G = 420,4 G.
Pod nazwą: pozorny ciężar bryłki rozumiemy jej ciężar zmniejszony
o siłę wyporu alkoholu. Tak więc po zanurzeniu bryłki w alkoholu
dynamometr wskaże obciążenie 420,4 G.
•!
Uh. O pływoniu ciał
o w
\X vmicń kilka znanych ci ciał, które pływają w wodzie, częściow
mej zanurzone. W v mień z kolei kilka znanych ci ciał, które toną w w od
Dlaczego klocek drewniany z obciążnikami z dołu (patrz strona 9^
był głębiej zanurzony niż klocek bez obciążników? Co by się stal
(przekonał sic o tym), gdybyś doczepił doń jeszcze więcej obciążników?
Odpowiedzi na te pytania mogą ci sprawić pewną trudność Zasta
nów się jednak ponownie, jakie siły działają na ciało zanurzone w cieczy?
Dowiedziałeś się, że działają na nie dwie siły: siła ciężkości (ciężar ciała)
skierowana ku dołowi, a więc wciągająca ciało w głąb cieczy, i siła
wyporu skierowana ku górze, przeciwdziałająca zanurzeniu sic ciała.
Teraz powinieneś odpowiedzieć na trzecie pytanie. Klocek pływa
w wodzie częściowo w niej zanurzony, bo jego ciężar, wciągający g0
w głąb cieczy, równa się sile wyporu wody skierowanej — jak wiesz -
ku górze. Gdy klocek obciążymy dodatkowo, jego ciężar wzrośnie
i dlatego zanurzy się on głębiej. Działająca nań siła wyporu, równa
ciężarowa wypartej wody, także wzrośnie, bo klocek będzie teraz wy-
pierał więcej wody. Przy pewnej głębokości zanurzenia te siły się zrów-
noważą i tdocek będzie pływał w wodzie bardziej w niej zanurzony.
A jeżeli dodamy jeszcze więcej obciążników? Wtedy siła ciężkości
stanie się większa od siły wyporu i klocek zatonie, czyli spadnie na dno.
Kiedy więc ciało pływa w wodzie lub w innej cieczy (mniej lub więcej
w niej zanurzone)? Oczywiście wtedy, gdy jego ciężar równa się sile
wyporu wody. A kiedy ciało tonie w cieczy? Tome wtedy, gdy jego
ciężar jest większy od siły wyporu cieczy.
jak wiesz —
Przykład 1. Wzięto dwie kulki: drewnianą i żelazną, o objętości
100 cm3 każda i wpuszczono je do wody. Jakie i jak wielkie siły działają
na każdą z nich ?
Rozwiązanie. Na każdą z kulek wpuszczonych do wody działają
dwTie siły: siła ciężkości skierowana ku dołowi i siła wyporu wrody skie-
rowana do gór}’. Obliczmy je.
Ciężar kulki żelaznej obliczamy mnożąc ciężar właściwy żelaza przez
objętość kulki, czyli:
7,8 G/cm3 x 100 cm3 = 780 G
Podobnie obliczamy ciężar kulki drewnianej:
0,6 G/cm3 x 100 cm3 == 60 G
102
objętość
kulki
ciężar
kulki
objęt<4ć
wy partej
wody
ciężar
wypartej
wudy
siła
wyporu
wody
Jak widać z podanego zestawienia, na kulkę drewnianą, zanurzoną całko-
wicie w wodzie działa siła wyporu równa 100 G, znacznie większa od jej
siły ciężkości i dlatego kulka drewniana wypływa ku górze i pływa w wo-
dzie częściowo w niej zanurzona. Siła wyporu działająca na kulkę żela-
zną wynosi także 100 G, ale jest ona znacznie mniejsza od siły ciężkości
i dlatego kulka tonie w wodzie, a więc opada na dno naczynia.
Przykład 2. Do bryłki ołowiu o objętości 10 cm3 przyczepiono
kawałki korka o łącznej objętości 103 cm3 i całą bryłę, złożoną z ołowiu
i z korka, wpuszczono do wody. Wykaż rachunkiem, że korek obciążony
ołowiem opadnie na dno naczynia, czyli zatonie.
Rozwiązanie. Obliczamy ciężar całej tej bryłki oraz działającą na
nią siłę wyporu:
Ciężar bryłki ołowiu = 11,3 G/cm3X 10 cm3 = 113 G
„ korka = 0,24 „ X 103 „ 24,72 G
Łączny ciężar ołowiu i korka	= 137,72 G
Tak wielka jest siła działająca na bryłkę ołowńu i korka, skierowana
pionowo ku dołowi. Obliczmy teraz siłę wyporu równą jak wiesz —
ciężarowi wypartej wody.
Bryłka ołowiu wypiera 10 cm3 wody, a bryłka korka — 103 cm3, ra-
zem więc ołów i korek wypierają 113 cm3 wody; ciężar wypartej wody
wynosi 113 G,bo 1 cm3 wody ma ciężar 1 G. Tak więc siła wyporu wody
działająca na bryłkę ołowiu i korka, skierowana do góry, wwnosi 113 G.
Ponieważ siła ta jest mniejsza od ciężaru bryły, przeto korek obciążony
ołowiem zatonie w wodzie, czyli opadnie na dno naczy ma.
103
45. Żegluga rzeczna i morska
Po uważnym przeczytaniu poprzedniego
chyba, na czym polega pływanie ciał. Pływanie
cieczy opiera się na
wzajemny stosunek ciężaru ciała i siły wyporu cieczy.
Dla utrwalenia swoich wiadomości odpowied2 jeszcze na pytania
Co się dzieje, gdy ciężar ciała jest większy od siły wyporu wob
w objętości zanurzonej części ciała ?	•
Co się dzieje, gdy ciężar ciała jest mniejszy od działającej na nie siłv
wyporu cieczy?
Paragrafu, zrozUmialeś
każdego ciała w każd •
prawie Archimedesa. O zjawisku pływania decw,
.................................... Mvvyau)e
Jak zachowuje się ciało w cieczy, gdy jego ciężar równa się sile wy
poru cieczy, czyli równa się ciężarowi cieczy wypartej przez zanurzona
część ciała ? Czy to ciało tonie, czy wypływa z cieczy ?
Wiesz zapewne o tym, że kadłuby współczesnych statków handlo-
wych i pasażerskich oraz okrętów wojennych są budowane ze stali.
Kawałek stali tonie jednak w wodzie, natomiast kadłub statku pływa
zanurzony częściowo; ma bowiem taki kształt, że całkowity ciężar
statku równa się ciężarowi wody wypartej przez zanurzoną część kadłuba.
Jeżeli statek pasażerski, taki jak na przykład nasz „Stefan Batory” (fot.
110), ma w przybliżeniu wyporność 15000 Ton, to znaczy, że ciężar wody
wypartej przez zanurzoną część kadłuba przy maksymalnym dopuszczal-
nym obciążeniu wynosi 15000 Ton. Czy można to obciążenie powiększyć?
Gdyby zostało ono zwiększone, statek zanurzyłby się głębiej i wyparłby
więcej wody; zwiększyłby się ciężar statku, ale także zwiększeniu uległa-
by siła wyporu. Nadmierne obciążenie statku nie jest jednak dopuszczalne
i jest regulowane przepisami, związanymi z bezpieczeństwem żeglugi.
Dolną część kadłuba statku maluje się czerwoną barwą ochronną. Gdy do
portu wpływa statek pusty (po ładunek), kadłub jego jest znacznie wynu-
rzony z wody, a pokład wznosi się wysoko ponad jej poziom. Pas ochron-
ny jest wtedy dobrze widoczny. Przy załadowywaniu statku jego ciężar
wzrasta i kadłub zanurza się coraz głębiej, wypierając coraz więcej wody.
Rośnie wtedy ciężar statku, ale równocześnie coraz większa staje się siła
wyporu wody i statek pływa w wodzie, coraz głębiej w niej zanurzony.
Na tej samej zasadzie opiera się pływanie okrętów podwodnych, za-
nurzonych częściowo lub całkowicie. W przypadku, kiedy okręt pod-
wodny zanurzony jest częściowo, całkowity jego ciężar równa się cięza-
104
Rys. 110. „Stefan Batory”, polski transatlantyk
rowi wody wypartej przez część zanurzoną. Gdy zachodzi potrzeba
„zejścia pod wodę”, czyli całkowitego zanurzenia się okrętu, załoga
wpuszcza do specjalnych komór balastowych wodę, zwiększając przez
to jego ciężar. Zanurza się on wtedy coraz bardziej, aż wreszcie całkowicie
znika w wodzie; wtedy całkowity ciężar okrętu wraz z wodą balastową
równa się oczywiście ciężarowi wypartej przez niego wody. Gdy zachodzi
potrzeba wynurzenia okrętu, usuwa się wodę balastową z komór za
pomocą sprężonego powietrza, a następnie, po wynurzeniu się wieży
uruchamia się potężne pompy, za pomocą których usuwa się z komór
balastowych resztę wody; zmniejsza się przez to ciężar okrętu, który
pod działaniem siły wyporu wypływa na powierzchnię.
Dziś pomimo ogromnego rozwoju komunikacji lotniczej pływają po
oceanach świata coraz większe statki, np. między Francją i Stanami
Zjednoczonymi pływa regularnie olbrzym transoceaniczny „France ,
o wyporności 80000 ton; oznacza to, że zanurzona część jego kadłuba
wypiera 80000 m3 wody morskiej (w zaokrągleniu).
Szybko rozbudowuje się także polska flota handlowa; łączna po-
105
handlowych przekroczyła już milion BRt
t.\ • -**><• *•/> I • <	_ 1_ A >	•	-	** •
L1duje się
w Odań-
Posiadamy trzy wielkie stocznie, u> pi z.uuauy, w których buduje ‘
statki: w Gdańsku, w Szczecinie i w Gdyni. Stocznia im. Lenina „ G
sku specjalizuje się w montażu baz rybackich oraz przetwórni. W Stocz'''
im. Komuny Paryskiej w Gdyni, która wyposażona jest w suche dok”'
buduje się statki o wyporności przekraczającej 100000 ton (tzw. droi*’
nicowce i zbiornikowce). \X Stoczni im. Warskiego w Szczecinie budu'
się inne, nieco mniejsze statki.	1L
PYTANIA I ZADANIA
1.	Kawałek żelaza ma objętość 500 cm’. Co wskaże dynamometr
ociązony tą bryłką metalu? (Ciężar właściwy żelaza — patrz tabe-
la 1 na stronie 51). Jaka siła wyporu działać bedzie na tę bryłko
przy zanurzeniu: a) w wodzie, b) w nafcie? Co w obu wypadkach
wskaże dynamometr?	'
w
Odpowiedź: Dynamometr wskaże ciężar bryłki = 3900 G. Siła
wyporu wody = 500 G, a dynamometr wskaże wtedy obciążenie
= 3400 G; siła wyporu nafty = 400 G, a dynamometr wskaże
wtedy obciążenie = 3500 G.
2.	Ciężar bryłki ołowiu wynosi 565 G (ciężar właściwy ołowiu —
patrz tabela I na stronie 51). Jaka jest objętość tej bryłki? Ile cm3
wody będzie ona wypierać po zanurzeniu? Jaki jest ciężar wy-
partej wody i ile wynosi siła wyporu ? Jakie obciążenie wskazywać
będzie dynamometr, gdy doczepimy doń bryłkę i zanurzymy ją
w wodzie?
Odpowiedź: Objętość bryłki = 50 cm3, objętość wypartej wody =
— 50 cm3, ciężar wypartej wody = 50 G, a siła wyporu także —
50 G. Dynamometr wskaże obciążenie 515 G.
3.	Gdy podnosisz kamień z dna rzeki, wydaje ci się, że jest lżejszy niż
wtedy, gdy jest już wyjęty z wody. Jak to wytłumaczysz powo-
łując się na prawo Archimedesa?
4.	Bryłka miedzi ma ciężar 3520 G, zanurzona zaś w wodzie ma cię-
żar — 3120 G. Ile wynosi siła wyporu wody? Jaka jest objętość
bryłki? Wyznacz na tej podstawie ciężar właściwy miedzi i
sprawdź, czy wynik twojego rachunku zgadza się z wartością po-
daną w tabeli I na stronie 51.
Odpowiedź: Siła wyporu wody = 400 G, objętość bryłki wynosi
400 cm3, a ciężar właściwy miedzi 8,8 G/cm3.
5.	Wzięto 100 cm3 ołowiu i przyczepiono doń kawałek drewna o ob-
jętości 2575 cm3. Wykaż, że drewno i ołów będą pływać w wodzie
106
całkowicie w niej zanurzone. Rozwiązanie gruntownie objaśnij.
Ciężar właściwy ołowiu wynosi 11,3 G/cm3, a ciężar właściwy drew-
na _ 0,6 G/cm3.
6 Co wiesz o rozwoju polskiej floty handlowej i o pracy portów pol-
46.	O ściśliwości i rozprężliwości powietrza
Przystępując do uczenia się fizyki dowiedziałeś sic, że w twoim oto-
czeniu istnieją ciała fizyczne, które dzielą się na ciała stale, ciecze i gazy.
Spośród gazów stale stykasz się z powietrzem. Dlatego od powietrza
zaczniemy badanie właściwości gazów.
Używasz zapewne w swojej praktyce pompki rowerowej.
Wykorzystaj ją teraz do następującego doświadczenia.
g DOŚWIADCZENIE. Wyciągnij tłoczek pompki tak daleko, jak
tylko można. Co wchodzi za tłoczkiem do wnętrza pompki ? A teraz
jej wylot zamknij palcem i wpychaj tłoczek do wnętrza. Co odczu-
wasz ? Czy wpychanie tłoczka staje się coraz łatwiejsze czy trudniejsze ?
Czy zdołasz wepchnąć tłoczek aż do końca?
Na każde z tych pytań łatwo odpowiesz, skoro wykonasz doświadcze-
nie. W miarę wpychania tłoczka w głąb pompki, powietrze, które się
w niej znajduje, zajmuje coraz mniejszą objętość. To zmniejszanie ob-
jętości powietrza jest możliwe, bo powietrze (a także inne gazy, jak się
o tym przekonasz) jest ściśliwe. W miarę zmniejszania się objętości po-
wietrza, zwiększa się jednak stawiany przez nie opór.
| DOŚWIADCZENIE. Wepchnij tłoczek w głąb pompki tak głęboko
jak tylko ci się to uda przy starannie zamkniętym jej wylocie, odsuń
teraz od tłoczka dłoń, za pomocą której wpychałeś go w głąb pomp-
ki. Co się stanie?
Zachowaj pewną ostrożność, bo ściśnięte pod tłoczkiem powietrze
wypchnie go gwałtownie do góry; gdy nacisk twojej dłoni na tłoczek
ustanie, ściśnięte (lub — jak często mówimy — sprężone) pod nim
powietrze gwałtownie się rozpręży zajmując większą niż poprzednio
objętość. Powietrze jest bowiem rozprężliwe, to znaczy dąży do zaję-
cia objętości jak największej.
Te proste doświadczenia wykazały ci zatem, że powietrze jest ściśli-
we i rozprężliwe.
107

Rys. 111. Powietrze nie
wpuszcza wody do cylindra
Ściśliwość i rozprężliwość, to dwie ważne
właściwości powietrza, a także innych gazów
A oto jeszcze jedno doświadczenie.
 DOŚWIADCZENIE. Do szerokiego cy-
lindra napełnionego do pewnej wysokości
wodą (rysunek Ul) wpychaj odwrócony
do góry dnem inny, węższy cylinder szkla-
ny. Czy woda wchodzi do węższego cy-
lindra w miarę jego zanurzania do wody?
Wepchnij węższy cylinder do wody cał-
kowicie i zaobserwuj, do jakiej wysokości
weszła ona do niego. Dlaczego nie wcho-
dzi ona swobodnie do jego wnętrza? Co
się dzieje z powietrzem wypełniającym
cylinder przed zanurzeniem? Puść teraz
ten cylinder. Wypłynie on szybko do gó-
ry. Dlaczego? Co się stało z powietrzem
sprężonym w jego wnętrzu przez wodę?
Czy to doświadczenie przekonało cię, że
powietrze jest ściśliwe? Gdyby nie było ściśli-
we, to czy woda weszłaby do cylindra do tej wysokości, jaką zaobserwo-
wałeś? Gdyby zaś powietrze nie było rozprężliwe, to czy cylinder został-
by wypchnięty do góry?
47.	Żyjemy na dnie oceanu powietrzneg
Zapoznałeś się z dwiema ważnymi właściwościami powietrza: ściśli-
ością i rozpręż iwością. Nie dziwisz się zapewne, że zajęliśmy się zba-
daniem właściwości powietrza, wszak stykamy się z nim stale. Bez po-
za życie nasze, życie zwierząt i roślin nie byłoby możliwe.
Nr lernla )est otoc2ona warstwą powietrza o grubości ponad 100 km.
usta ono jeszcze dokładnie grubości tej warstwy. Nazywa się ona
atmos erą Ziemi. Otóż my i cała otaczająca nas na Ziemi przyroda:
zwierzęta i rośliny żyjemy na dnie tego oceanu powietrznego, jakim jest
atmosfera ziemska.
W atmosferze ziemskiej wyróżniamy pewne warstwy, zależnie od
wyso ości ponad powierzchnią Ziemi. Warstwa powietrza przylegająca
108
• rzchni Ziemi i sięgająca do wysokości około 12 km nazywa się
doP°^ie następna warstwa sięgająca od 12 do 70 km ponad po-
tr°PoS . ’ ziemi nazywa się stratosferą; wreszcie najwyższa warstwa
W*erZLżej 70 km nazywa się jonosferą.
" T7 niedawna, w celu zbadania wyższych warstw atmosfery, ludzie
szczali olbrzymie balony stratosferyczne z człowiekiem na pokła-
także balony bez człowieka, zaopatrzone w aparaty pomiarowe,
k’wiesz od roku 1957 organizowane są loty kosmiczne przy użyciu
^kieT kosmicznych. Rakiety te, z człowiekiem na pokładzie, osiągają
dużo większe wysokości niż balony stratosferyczne, przekraczają znacz-
ni wysokość 100 km ponad powierzchnią Ziemi. Do obecnej chwili
odbyło się już wiele lotów kosmicznych człowieka.
Woda w morzach i oceanach wywiera na dno wielkie ciśnienie, które
nazwaliśmy ciśnieniem hydrostatycznym. Podobnie powietrze wywiera
na nas, na powierzchnię Ziemi i na wszystkie znajdujące się na niej ciała
ciśnienie, zwane ciśnieniem atmosferycznym.
na nas, na
48.	Przekonajmy się o istnieniu ciśnienia atmosferycznego
I
Za pomocą prostych i łatwych do wy-
konania doświadczeń możesz się prze-
konać o występowaniu ciśnienia atmo-
sferycznego.
Oto niektóre z nich; staraj się wyko-
nać je samodzielnie.
 DOŚWIADCZENIE. Szklankę o do-
brze wygładzonych brzegach napę
nij całkowicie wodą (rysunek 112),
następnie przykryj ją arkusikiem szty-
wnego papieru i odwróć do g°rY
dnem przytrzymując arkusik dłonią,
wreszcie odsuń dłoń przytrzymującą
papier. Czy odpadnie on od brzegów
szklanki i czy woda się z niej wyleje.
Przekonasz się, że nie. Dlaczego.
Przecież na pewno nie przytrzymywa
jej papier.
brzegów szkiuum
109

Rys. 113. Dlaczego woda nie wy-
lewa się z cylindra ?
Otóż wodę w szklance utrzymywalo
ciśnienie powietrza, skierowane 7 j
do góry Na arkusik papieru pnyl° "
jący do brzegów szklanki działają dwie
siły: silą ciężkości wody skierowana
z góry na dól oraz parcie powietrza skie
rowane z dołu do góry. Skoro papier nie'
odpada i woda się nie wylewa, jest to
dowodem, że parcie powietrza jest
większe od ciężaru wody.
A oto inne pouczające doświadczenie.
DOŚWIADCZENIE. Cylinder szklą-
ny napełnij całkowicie wodą, zamknij
starannie jego wylot dłonią i od-
wróć go do góry dnem; następnie
wylot cylindra wraz z zakrywającą
go dłonią zanurz w wodzie w innym,
szerokim naczyniu. Teraz możesz usu-
nąć dłoń. Czy woda wyleje się z cy-
lindra? Co przeciwdziała jej wylaniu
się z niego?
Wylewaniu się wody przeciwdziała
parcie powietrza, działające na powierz-
chnię wody w szerokim naczyniu (rysu-
nek 113).
Rys. 114. Ciśnienie atmosferyczne
wpycha wodę za tłoczkiem do rurki
 DOŚWIADCZENIE. Postaraj się
wreszcie o niezbyt szeroką, obustron-
nie otwartą rurkę szklaną o długości
około 60 cm i dopasuj do niej szczel-
ny tłoczek z kawałka gumy lub waty,
umocowany na pręciku lub drucie.
Zanurz teraz tę rurkę pionowo w wo-
dzie i postaraj się doprowadzić tłoczek
do zetknięcia się z jej powierzchnią
(rysunek 114). Następnie wyciągaj
tłoczek powoli ku górze. Co zauwa-
żysz ? Dlaczego woda wchodzi coraz
wyżej do rurki za tłoczkiem ? Co po-
wstawałoby między tłoczkiem i wodą,
110
Na powierzchnię wody w szerokim naczyniu działa parcie powietrza;
od działaniem tego parcia woda wchodzi za tłoczkiem do rurki.
49.	Jak zmierzono ciśnienie atmosferyczne
Zjawisko opisane w ostatnim doświadczeniu znano już od dawna
i wykorzystywano do wyciągania wody z pewnej głębokości. Urządzenie
przedstawione na rysunku 114 przedstawia ssące działanie tłoka. Gdy na
początku XVII wieku usiłowano we Florencji za pomocą takiego urzą-
dzenia wyciągnąć wodę z dość dużej głębokości, przekonano się, że woda
za tłokiem dochodziła w rurze do wysokości około 10 m, a wvżei mimo
dalszego wyciągania tłoka już sic nie podnosiła. Żył wtedy we Włoszech
znakomity uczony, Galileusz, który wyjaśnił, że ten 10-metrowy słup
wody utrzymywany jest w równowadze przez ciśnienie atmosferyczne.
Ciśnienie atmosferyczne równa się zatem ciśnieniu słupa wody
o wysokości około 10 m. Aby więc dowiedzieć się, jak wielkie jest
ciśnienie atmosferyczne, wystarczy obliczyć ciśnienie słupa wrody o wy-
sokości 10 m.
Obliczmy je (porównaj paragraf 32 na stronicy 74).
p =h-D = 10 m X 1 G/cm3 = 1000 cm X 1 G/cm -
= 1000 G/cm2 = 1 kG/cm2
Z tego rozumowania wynika, że ciśnienie atmosferyczne jest bliskie
1000 G/cm2, czyli 1 kG/cm2. W związku z tym, ciśnienie 1 kG.cm
nazwaliśmy ciśnieniem 1 atmosfery	ku słvnne do-
Uczeń Galileusza, Torncelli wykonał w XVII
świadczenie.	.	na-
Rurkę szklaną o długości około 1 m z	do góry końcem
pełnił całkowicie rtęcią, zamknął wylot palcem, i	z rtęcią, po
zatopionym i koniec zamknięty palcem zanurzy w . ji Wvso-
czym odsunął palec (rysunek 115). Rtęć w rurce częsciow
kość słupka rtęci, który utrzymał sie w rurce, wyniosą	w o.
Jeżeli uważnie obserwowałeś przebieg doświa	Torricellego
przednim paragrafie, to zrozumiesz, ze słupek rtęci	działające
jest utrzymywany w równowadze przez ciśnienie p atrnosferyczne
na powierzchnię rtęci w miseczce. Zatem,	gobie równe.
i ciśnienie słupka rtęci o wysokości około c

(7)
112
B — Fizyka, łd. VI
Rys. 115. Tak przebiega doświadczenie lorriccllcgo
Wielkość ciśnienia atmosferycznego wyznaczamy obliczając ciśnienie
słupka rtęci o podanej wyżej wysokości. Obliczmy je:
= 1033,6 G/cm2
p = h'D = 76 cm x 13,6 G/cm3
Tyle wynosi normalnie ciśnienie atmosferyczne, a więc nieco więcej,
niż wynikało z rachunku poprzedniego.
Ciśnienie 1033,6 G/cm2, czyli 1,0336 kG/cm2 nazywamy ciśnie-
niem atmosfery normalnej.
Powyższy wynik oznacza, że na każdy cm2 powierzchni dowolnego
ciała, znajdującego się na Ziemi, działa nacisk 1033,6 G, to znaczy
nacisk 1 kG i 33,6 G. Ponieważ powierzchnia ciała człowieka wynosi
przeciętnie około 15 000 cm2, przeto powietrze wywiera na ciało ludzkie
romny nacisk około 15 000 kG. Dlaczego ludzie i zwierzęta nic zostają
rzez ten nacisk zgnieccni ? Otóż ciało człowieka czy zwierzęcia jest do-
stosowane do życia na dnie „oceanu powietrznego”. Dużą rolę odgrywa
* ciśnienie krwi w żyłach człowieka lub zwierzęcia.
Rys. 116. Barometr rtę-
ciowy naczyniowy
Rys. 117. Barometr rtę-
ciowy lewarowy
50. O barometrze
Torricclli przez wyko-
nanie swojego słynnego
doświadczenia potwierdził
pogląd Galileusza. Wyka-
zał, że istnieje ciśnienie
powietrza, czyli ciśnienie
atmosferyczne, oraz wy-
znaczył jego wartość
stwierdzając, że równa się
ono ciśnieniu słupa rtęci
o wysokości bliskiej 76 cm,
czyli 760 mm.
Uczony ten zbudował
także przyrząd, za pomocą
którego można wyzna-
czyć wartość ciśnienia at-
mosferycznego. Jest to
barometr. Ponieważ Tor-
ricelli użył do swego do-
świadczenia rtęci, przeto
zbudowany przez niego
przyrząd nazywa się ba-
rometrem rtęciowym.
Często używa się nazwy:
barometr rtęciowy naczyniowy. Jest on przedstawiony na rysunku 116.
Na podzialce, umieszczonej w górnej części rurki baromctrycznej, mo-
żna odczytać wysokość słupka rtęci w tej rurce i tym samym obliczyć
wartość ciśnienia atmosferycznego.
Inny rodzaj barometru rtęciowego mamy na rysunku 117. Jest to tak
zwany barometr lewarowy. Na powierzchnię rtęci w prawym rozszerzo-
113
nym ramieniu tego przyrządu działa ciśnienie powietrza; jest ono - '
noważone ciśnieniem słupa rtęci wznoszącego się w lewym ramien''
przyrządu. Rurka barometryczna jest umieszczona na skali milimet U
wej, której punkt zerowy (0) znajduje się na poziomie rtęci w
j • i •	*	•	• 1 v	• K rIdwyrn
jest ono zrów-
ramieniu; dzięki temu w górnej części skali odczytujemy wysokość sł
rtęci, równoważącego ciśnienie atmosferyczne. Poziom rtęci w prawym
ramieniu nieznacznie się zmienia i dlatego trzeba regulować poziom 0 skali
Ciśnienie atmosferyczne normalne równa się ciśnieniu słupa rtęci
o wysokości 76 cm, czyli 760 mm. Ciśnienie to z różnych przyczyn zmie-
nia się w pewnych granicach. Wiesz zapewne, że wzrost ciśnienia atmo-
sferycznego jest zapowiedzią pogody słonecznej, a jego spadek zapo-
wiada deszcz, a nawet burzę.
W praktyce ciśnienie atmosferyczne wyrażane jest często w milime-
Przykład 1. Ciśnienie atmosferyczne wynosi 748 mm słupa rtęci;
wyraź je w G/cm2.
Rozwiązanie. 748 mm = 74,8 cm
p = h*D = 74,8 cm X 13,6 G/cm3 = 1017,28 G/cm2
Gdy ciśnienie atmosferyczne wynosi 760 mm słupa rtęci, nazywa się
ciśnieniem normalnym. Wiesz o tym, że równa się ono wtedy
1033,6 G/cm2; takie ciśnienie nazywa się atmosferą normalną lub fizycz-
ną. Zatem:
1 atmosfera fizyczna (1 atm) = 1,0336 kG/cm
1033,6 G/cm2
Atmosfera fizyczna jest więc nieznacznie większa od technicznej.
51. O innych barometrach
Przyjrzyj się w pracowni fizycznej twojej szkoły barometrowi rtęcio-
wemu, odczytaj z niego wartość ciśnienia atmosferycznego w mm słupa
rtęci i wyraź tę wartość w G/cm2. Czy barometr rtęciowy jest wygodny
w użyciu ?
Barometr rtęciowy wskazuje dokładnie wartość ciśnienia atmosferycz-
nego jest jednak bardzo niewygodny w użyciu; w szczególności nie
nadaje się do przenoszenia.
Znacznie wygodniejszy w użyciu jest barometr sprężynowy, zwany
aneroidem. Działanie tego przyrządu zrozumiesz, gdy przyjrzysz się
114
rvsunkowi 118. Zasadniczą
częścią aneroidu jest puszka
metalowa K o ścianach z fa-
listej, sprężystej blachy, wy-
pełniona rozrzedzonym po-
wietrzeni. Gdy ciśnienie at-
mosferyczne wzrasta, blacha
nieznacznie się ugina, gdy zaś
ciśnienie maleje, blacha wsku-
tek sprężystości wraca do
kształtu pierwotnego. Ruchy
blachy przenoszą się za po-
średnictwem dźwigni L i
sprężyn M na wskazówkę N,
która na skali wskazuje war-
Rys. 118. Zasada działania aneroidu
Rys. 119. Ancroid — wygląd zewnętrzny
115
tość ciśnienia atmosferycznego (w mm słupa rtęci). Skalę spor
przez porównanie w danej chwili wskazań aneroidu ze wskazaniami^^
rometru rtęciowego. Wygląd aneroidu jest przedstawiony na rysunku "119
W praktyce często stosuje się aneroidy, które na taśmie zapisu
w postaci wykresu wartość ciśnienia atmosferycznego. Wskazówka
rządu zakończona jest rysikiem, który dotyka ruchomej taśmv '
•	• • a. •	11	•	•	.	'	*1 dpicro-
WCJ, nawinięte) na walec obracający się powolnym ruchem pod dział -
niem sprężyny (mechanizm zegarowy); rysik kreśli na taśmie krzywą
która się wznosi lub opada w zależności od tego, czy rośnie lub spada
ciśnienie atmosferyczne. Z krzywej tej można w każdej chwili odczytać
wartość ciśnienia atmosferycznego. Wykres taki widzisz na rysunku 120
Odczytaj z niego wartość ciśnienia atmosferycznego o godzinie 12,18 i 24
Przyrząd taki nazywa się barografem.
Rys. 120. Wykres ciśnienia z barografu
Kiedy wznosimy się ku górze ponad powierzchnię Ziemi, następuje
spadek ciśnienia atmosferycznego. Przekonał się o tym już Pasca
w XVII wieku. Na szczytach gór ciśnienie jest niższe niż w dolinac •
Obliczono, że na każde 10 m wzniesienia przypada spadek ciśnienia
116
atmosferycznego przeciętnie o 1 mm. Dotyczy to wysokości do 3000 m •
powyżej 3000 m spadek ciśnienia jest powolniejszy. Wartości ciśnienia
atmosferycznego na różnych wysokościach przedstawia tabela VII.
Wysokość nad poziomem
morza
Ciśnienie atmosferyczne
0 m
100 ,
500,
1000 ł(
30OO„
5000 „
10000,,
20 000,.
760
751
iló
675.1
525,8
405,1
198,2
41
mm słupa rtęci
Na podstawie takiej tabeli można wycechowaćaneroid nie w mm słupa
rtęci, lecz w metrach wysokości nad poziomem morza. Na przykład
na skali aneroidu, w miejscu, gdzie powinno być 716 mm słupa rtęci, na-
piszemy 500 m; w miejscu, gdzie powinno być 675 mm — napiszemy
1000 m — i tak dalej. Tak wycechowany aneroid nazywa się wysokościo-
mierzem i stosowany jest powszechnie w lotnictwie. Na wskazania aneroi-
dów i wysokościomierzy mają wpływ zmiany temperatury.
Na dużych wysokościach powietrze jest tak rozrzedzone, że normalne
oddychanie człowieka staje się niemożliwe. Nadciśnienie krwi w orga-
nizmie ludzkim, czyli nadwyżka ciśnienia krwi nad ciśnieniem atmosfe-
rycznym waha się w granicach od 110 mm do 200 mm słupa rtęci. Czasem
nadciśnienie przekracza tę górną granicę, ale jest to już objawem choroby
człowieka. Gdyby człowiek wzniósł się na taką wysokość, na której
ciśnienie atmosferyczne spadłoby za bardzo poniżej ciśnienia krwi w ży-
łach, groziłoby to rozerwaniem żył, a tym samym śmiercią. Dlatego loty
na wysokościach ponad 7000 m odbywają się w hermetycznie zamknię-
tych kabinach, w których sztucznie wytwarzane jest normalne ciśnienie
powietrza. Takie szczelne kabiny budowane są obecnie w samolotach
odrzutowych odbywających loty na wysokościach ponad 10 000 m, a
także w rakietach dostosowanych do lotów kosmicznych, gdzie osiąga
się wysokości znacznie przekraczające 100 km ponad powierzchnią Ziemi.
117
PYTANIA I ZADANIA
cienia atmosferycznego. Przypatrz się t^u
Dlaczego za pomocą urządzenia pokazanego
można wyciągnąć wodę najwyżej na wysokość około* 10 rr
jaką wysokość można by za pomocą takiego urządzenia wvei
L ^_3 4 S“nek 121 P7cdsu^ia doświadczenie, potwierdzające istnienie
j yy konaj
P°™Cąa ura’.d2cnia Pokazanego'^a TysSu 1 j 4
" m? Na
— wyciągnąć
Rys. 121. Dlaczego woda nie wylewa się
z rurki?
Rys. 122. Półkule magdeburskie
3. Co to jest wyż, a co niż barometryczny ? Jeśli nie umiesz odpowie-
dzieć na to pytanie, poproś o wyjaśnienie na lekcji geografii.
4. Rysunek 122 przedstawia tak zwane półkule magdeburskie. Przyjrzyj
się im uważnie. Można zestawić z nich kule i wypompować z jej
wnętrza powietrze za pomocą pompy przedstawionej na rysunku
135. Czy półkule te dadzą się wtedy od siebie oderwać? Wyjaśnij
to zjawisko.
5. Rysunek 123 przedstawia słynne doświadczenie wykonane z ta-
kimi półkulami w XVII wieku przez burmistrza miasta Magde-
burga, Ottona von Guericke. Patrząc na nasz rysunek opisz wyko-
nane doświadczenie. Wywoływało ono zdumienie u współczesnych.
118
Rys. 123. Słynne doświadczenie burmistrza z Magdeburga
61 Z aneroidu odczytano ciśnienie atmosferyczne wynoszące 745 mm
słupa rtęci. Wyraź je w G/cm2.
Odpowiedź: 1013,2 G/cm1.
52* O ciśnieniu powietrza w zbiornikach zamkniętych
W paragrafie 46 na stronie 107 dowiedziałeś się, że powietrze (a także
inne gazy) jest ściśliwe i rozprężliwe. Dzięki tej właściwości możesz na
przykład do dętki rowerowej wtłoczyć dużo powietrza; w miarę tłocze-
nia powietrze będzie wywierać coraz większe ciśnienie.
A co się stanie, gdy dętka zostanie przebita?
Ciśnienie powietrza w dętkach nie może być ani zbyt duże, ani zbyt
małe. Co by się stało, gdyby powietrze w dętce motocyklowej wywierało
za duże ciśnienie ? A co by nastąpiło, gdyby ilość powietrza w dętce na
kole autobusu była zbyt mała ?
Rowerzysta, motocyklista, kierowca samochodu powinien wiedzieć
jakie jest ciśnienie „w kole” pojazdu. Podobnie spawacz, który używa do
spawania sprężonego w butlach tlenu, obserwuje przyrząd wskazujący
ciśnienie gazu w butli. Palacz, który obsługuje kocioł parowy, także
powinien w każdej chwili wiedzieć, jakie ciśnienie wywiera para na ściany
kotła.
119
mt powiem* i innych goów w ''
nuch zamkniętych narvwai« „
_____ k	* mino
metrami. Mprostwy w budowlcid?u
limu |M manometr rtęciowy (hmic-l
124'. Manometr ten, tu naczynia poi,
czone, wypełnione do pcwnei wisokośo
rtęcu. Prawe ramię połączone |«t ?r
zbiornikiem gazu, a leue pozoitaie u R1;.
rv otwarte. Jakie ciśnienie działa na nvc
w ramieniu otwartym, a |akie w ramieniu
połączonym ze zbiornikiem gazu? lit-
wynosi ciśnienie gazu w zbiorniku, gd\
poziomy rtęci w obu ramionach prz\rzą-
du są równe? Jak wielkie jest ciśnienie
gazu, gdy różnica poziomów rtęci w obu
ramionach |est taka |ak na rysunku 124?
Jezcb poziorm rtęci w obu ramionach przyrządu są jednakowe, to
cenienie gazu w zbiorniku równa się ciśnieniu atmosferycznemu. Jeżeli
poziom rtcci w lewym ramieniu jest (jak na rysunku) o 4 cm wyższy od
poziomu w prawym ramieniu, to znaczy, że ciśnienie gazu w zbiorniku
Ryv 125 Man«xnetr metalowy
jest większe od ciśnienia atmosferyczne-
go o 4 cm, czyli o 40 mm słupa rtęci;
wynosi więc:
760 mm-b40 mm =
=s 800 mm słupa rtęci.
Częściej są stosowane manometry me
zawierające rtęci ani innej cieczy. Są to
tzw. manometry metalowe (rysunek
125). Zasadniczą częścią manometru me-
talowego jest rurka metalowa zgięta
w kształcie okręgu koła, na kontu
zamknięta. Łączymy tę rurkę ze zbiorm
kiem pow ietrza lub innego gazu, którego
ciśnienie chcemy zmierzyć: pod działa
niem ciśnienia tego gazu rurka się odgi
na, i to tym więcej, im większe jest ciś
f20
Wygięcie »*« rurk* Pfzrno*' •'« 04 *»kazówkę, która pokazuje
skali przeważnie w atmnłfrrarh technicznych, czyli w kG/cm*.
nicnic
takiego manometru jest tak zwany ciśnieniomierz, uzy-
do jpicrzenia ciśnienia powietrza w dętkach motocyklowych lub
tamochodowych.
53. Jak człowiek wykorzystuje praktycznie ciśnienie
atmosferyczne
Ciśnieme atmosferyczne zostało przez człowieka wykorzystane w kon-
strukcji różnych pożytecznych przyrządów.
Zapoznaj się z działaniem kilku z nich.
ni. opisanego na stronie 110. W miarę wyciągania tłoczka szczelnie przy-
legającego do rurki, woda wchodziła do niej za tłoczkiem pod dziaiimerr.
parcia atmosferycznego.
W pompie ssącej stosowanej w praktyce (rysunek 126), w nuże ssącej
A porusza su z góry na d< .11 z .	-	. ,	, _ r> -o r
na dole zawór L, który może się podnosić jedynie do góry. P”c-'d,
prowadzi do zbiornika wody. Gdy tłok w rurze A podnosi sir * .woda
otwiera zawór L i wznosi się wyżej pod działaniem parcia irnwtferya-
dołu do góry szczelny tłok A', rurę zamyka
Rys 126 BU-I..W4 I iulKwr P! ‘MMI
121
nego. Po osiągnięciu przez tłok najwyższej pozycji w rurze ssn^' n x
on-wpychany ku dołowi. Wtedy pod działaniem parcia hydrośt b ’’eSt
zawór L zamyka się (c), a otwiera się zawór N w tłoku (takż aty<jZne8°
góry) i woda zgromadzona w tej rurze przelewa się ponad tłok rl°
teraz tłok będzie się podnosił do góry (d), nowa porcja wody z nr, /
5 będzie za mm wchodziła do rury ssącej, a woda, która przelała 7°^
nad tłok, zamyka swym parciem zawór N i podnosi się do gór ' T
osiągme poziom wylotu P - wylewa się na zewnątrz do podstaw onSk
naczyn.	r
Za pomocą takiej pompy można, jak wiesz, wyciągnąć wodę z okk
kości najwyżej 10 m.	^Do‘
Gdy zachodzi konieczność podniesienia wody wyżej niż do 10 m
poziom wody w zbiorniku, stosuje się tak zwane pompy ssąco-tłoczące
(rysunek 127). Pompa tego rodzaju składa się z rury ssącej A, w którei
porusza się z góry na dół i z dołu do góry pełny tłok L i z połączonej
z nią drugiej rury — B, oddzielonej zaworem M, podnoszącym się jedy-
nie do góry. Rura ssąca oddzielona jest od przewodu wodnego d', pro-
wadzącego do zbiornika wody, zaworem K, który otwiera się tylko do
góry. Gdy wyciągamy tłok ku górze, woda pod działaniem parcia atmo-
sferycznego wchodzi za nim. Przy opuszczaniu tłoka ku dołowi, zawór K
Rys. 127. Tak jest zbudowana pompa
ssąco-t tocząca
zamyka się pod działa-
niem parcia wody; wo-
da ta, na którą działa
parcie tłoka A, otwiera
zawór M i wchodzi do
rury B. Gdy tłok L pod-
nosimy z kolei ku górze,
do rury ssącej wchodzi
nowa porcja wody, na-
tomiast woda w rurze
B zamyka swoim par-
ciem zawór M. Ruch
tłoka L w dół powodu-
♦
je przepychanie nowej
porcji wody do rury B\
woda ta podnosi się w
rurze B stopniowo aż
do poziomu wylotu.
122
Za pomocą takiej pompy można wyciągnąć wodę z głębokości
znacznie większej niż 10 m, pod warunkiem, że część pompy z rucho-
mym tłokiem będzie umieszczona na poziomie oddalonym o mniej niż
10 m od „lustra” wody.
Lewar prosty. Stanowi on jeszcze inne urzą-
dzenie, za pomocą którego człowiek wykorzys-
tuje ciśnienie atmosferyczne. Lewar, to rurka
szklana zwężająca się ku dołowi. Aby do takiej
rurki mogła wejść woda lub inna ciecz, należy z
niej usunąć powietrze całkowicie lub częściowo.
Z najprostszą odmianą lewara prostego mo-
żesz się zapoznać praktycznie. Weź obustron-
nie otwartą rurkę o długości około 20 cm
i zanurz ją do pewnej głębokości w cieczy;
następnie zamknij palcem jej górny wylot
i wyjmij ją z cieczy. Czy całkowicie wypłynie
ona z rurki? Jak powinieneś postąpić, aby tę
ciecz, która utrzymała się w rurce, przelać do
innego naczynia? Jakie praktyczne zastoso-
wanie może mieć ten prosty przyrząd w pra-
Rys. 128. W kra plącze
cowni szkolnej (rysunek 121)?
Inną odmianę lewara stanowi tak zwany wkraplacz (rysunek 128),
często stosowany przy odmierzaniu określonej ilości kropli płynnego
leku, przy zapuszczaniu choremu kroplami leku do nosa, oczu, uszu lub
przełyku. Opisz, jak wygląda i z czego się składa taki wkraplacz ? Jak
należy postąpić, aby do wkraplacza weszła pewna porcja danej cieczy ?
Jaką rolę spełnia gumka nasadzona na górną*część rurki? Co należ}
zrobić, aby ciecz wypływała z rurki kroplami ?
Na tej- samej zasadzie, co wkraplacz, opiera się napełnianie atra
mentem tak zwanych piór wiecznych, coraz rzadziej zresztą używanych.
W takim piórze (rysunek 129) zbiorniczkiem jest gumka; skoro za pomocą
Rys. 129. Przekrój pióra ,,wiecznego’ z gumką
Rys 13(1. Strzykawka
ie karska
•	* '	' I '-'tirze, a rUM
pme z.nunymy wylot pióra w atramencie i 2Wf ।
mmv ucisk sprężynki, gumka odzyaka d71,d
swe) sprężystości pierwotny kształt; wskutek tę
pow.etrze zawarte w dolnej części rurki wchodź,'
do gumki; w stosunku do powietrza atmosferźcŹ'
nego jest ono rozrzedzone. Dlatego pod działa
niem ciśnienia atmosferycznego atrament wcho-
dzi do zbiorniczka.
Strzykawka lekarska, używana przez lekarzy
do robienia chorym zastrzyków, także stanowi
odmianę lewara prostego. Przyjrzyj się rysunkowi
130, który przedstawia strzykawkę lekarską. Co
się stanie, gdy jej tłoczek możliwie najniżej prze-
suniemy ku dołowi ? Gdy to zrobimy, zanurzamy
zaostrzony wylot strzykawki w leku. Co należy
uczynić z kolei, aby porcja leku weszła do zbior-
niczka strzykawki ? Jakie czynności wykonuje le-
karz, gdy robi zastrzyk choremu ?
Podobny lewar ma zastosowanie w konstrukcji
innego niż wyżej opisany rodzaju piór wiecznych.
Takie pióro napełniamy atramentem przez wycią-
ganie ku górze tłoczka, dopasowanego do ścian
Ryi. 131. Przekrój pióra ,,wiecznego” z tłoczkiem
zbiornika. Przyjrzyj się rysunkowi 131 i opisz dokładnie, jak się odbywa
napełnianie takich piór. Porównaj to z doświadczeniem na stronie 110.
124
o prawie Archimedeia w odniesieniu
do powietrza
Powiedziałeś się już, że na ciało zanurzone w cieczy działają dwie siły
(patrz stronica 98). Przypomnij sobie, jakie to tą siły i jak są one skie-
rowane? Odpowiedz na pytanie, dlaczego korek wepchnięty patyczkiem
do wody wypływa z niej na powierzchnię, a żelazo tonie, czyli opada na
dno naczynia.
Na pewno wielokrotnie obserwowałeś kolorowe baloniki, unoszące
się w powietrzu ku górze. Dlaczego unoszą się one do góry? Otóż dla-
tego, że na każde ciało znajdujące się w powietrzu lub w innym gazie
działają dwie siły: siła ciężkości (czyli ciężar ciała), skierowana ku dołowi
i siła wyporu powietrza, skierowana ku górze; siła wyporu równa się
ciężarowi powietrza wypartego przez dane ciało i może przewyższyć
ciężar balonika wraz z zawartym w nim, lżejszym od powietrza gazem.
Wiesz już o tym, że powietrze i inne gazy są bardzo lekkie, czyli, że ich
ciężar właściwy jest mały. Na przykład ciężar właściwy powietrza wynosi
1,3 G/l, co oznacza, że 1 litr powietrza ma ciężar 1,3 G. Ciężar właściwy
wodoru jest prawie 14 razy mniejszy, wynosi bowiem 0,089 G/l. Po-
nieważ siła wyporu powietrza lub
innego gazu równa się — zgodnie
z prawem Archimedesa — cięża-
rowi wypartego przez dane ciało
powietrza (gazu), więc wynika
stąd, że siła wyporu jest w gazach
na ogół niewielka. Aby tę silę
odpowiednio powiększyć, konstru-
uje się balony o objętości wielu
tysięcy m3.
Przykład 1. Dynamometr, do
którego przyczepiono kulę szklaną
o objętości 7,5 litrów, wykazuje
obciążenie 450 G. Jaką silę on wy-
kazuje ? Co się stanie gdy ten dy-
namometr wraz z przyczepioną doń
kulą wstawimy pod klosz pompy
klosza powietrze
rozrzedzającej i usuniemy z niego
powietrze ?
125
Rozwiązanie. Dynamometr wskazuje ciężar kuli
wyporu powietrza, która jest skierowana ku górze. Gdy spod’ kłos'*-
tru powiększy się o tyle, ile wynosił ciężar wypartego przedtem powietrza
Kula wypiera 7,5 litrów powietrza.
Ciężar wypartego powierza wynosi 1,3 G/l x 7,5 1 = 9 75 q
Obciążenie dynamometru wzrośnie więc o 9,75 G i wyniesie 4<wi r .
_lo r, _ aco n	'-•WUU+
zmniejszony 0 silę
„•	•	" --------i “pGu klosza Usn
niemy powietrze, siła wyporu przestanie działać i obciążenie dvnam
fm nnu’inl'C7vcio	______.1	•_________ .	' mome*
O słuszności prawa Archimedesa w odniesieniu do powietrza możesz
się przekonać za pomocą przyrządu, zwanego baroskopem (rysunek
132). Składa się on z dźwigni (wagi), na której jednym końcu wisi dość
duża kula szklana, a na drugim znajduje się obciążnik, równoważący jej
ciężar. Gdy umieścimy ten przyrząd pod kloszem pompy i usuniemy
spod niego powietrze, dźwignia przechyli się na stronę kuli szklanej.
Dlaczego? Jeśli uważnie przeczytałeś poprzedni przykład, odpowiesz bez
trudu na to pytanie.
Rys. 133. Balon
55. O balonach
Balon unosi się w powietrzu
podobnie, jak okręt podwodny
pływa całkowicie zanurzony w wo-
dzie morskiej (rysunek 133).
Przypomnij sobie treść prawa
Archimedesa i odpowiedz na nastę-
pujące pytania:
Jakie siły działają na balon uno-
szący się w powietrzu ?
Jak się nazywa siła działająca na
ten balon, skierowana pionowo
w dół ku środkowi Ziemi ?
Jak się nazywa druga siła dzia-
łająca na tenże balon, skierowana
ku górze?
Czemu się ona równa ? Na
balon unoszący się w powietrzu
126

Rys. 134. Pierwszy wzlot balonem
L;
•<
działają dwie siły: siła ciężkości (czyli ciężar balonu), skierowana ku doło-
wi i siła wyporu powietrza, skierowana ku górze, równa ciężarowi
powietrza wypartego przez balon.
Balony wypełnia się obecnie wodorem lub helem; są to gazy mające
znacznie mniejszy ciężar właściwy niż powietrze. Dzięki temu siła wyporu
powietrza skierowana do góry może być większa od siły ciężkości balonu
skierowanej w dół. Jeżeli od siły wyporu powietrza odejmicmy całkowity
ciężar balonu, a więc ciężar powłoki, wypełniającego ją gazu, gondoli
•i załogi, to otrzymamy tak zwaną siłę nośną balonu. Wznosi się on do
góry właśnie pod działaniem swej siły nośnej. Pierwsze balony wypełnia-
no gorącym powietrzem, które ma też mniejszy ciężar właściwy niż
powietrze zimne. Taki balon widzicie na rysunku 134.
pojemności 1000 m3 jest wypełniony wodorem.
540 kG. Oblicz silę nośną balonu.
. Siła wyporu powietrza, równa jego ciężarowi wy-
ię 1,3 G/l X 1000 m3 = 1,3 G/l X
Przykład 1. Balon o
Powłoka i gondola mają łączny ciężar
Rozwiązanie
partemu przez balon, równa się
X 1 000 000 1 = 1 300 000 G = 1300 kG.
127
Ciężar wodoru wypełniającego balon wynosi:
0,089 G/l x 1 000^ 000 1 = 89 000 G = 89 kG
Ciężar gondoli i powłoki	= 540 kG
Razem ciężar balonu	= 629 kG
Siła nośna balonu wynosi: 1300 kG—629 kG = 671 kG
• W miarę wznoszenia się balonu ku górze, powietrze staje się COr
rzadsze, a więc ciężar wypartego przez balon powietrza zmniejsza się^
nośna balonu maleje w miarę jego wznoszenia się. Osiąga on wreszcie
taką wysokość, na której jego całkowity ciężar staje się równy ciężarowi
wypartego powietrza; wtedy siła nośna balonu maleje do zera, balon
wyżej się już nie wznosi, lecz „pływa” w powietrzu, podobnie jak okręt
podwodny w wodzie.
Co musi uczynić pilot, aby sprowadzić balon na ziemię?
Balony z załogą mają dziś niewielkie zastosowanie. Balony bez załogi
służą do badania górnych warstw atmosfery (balony-sondy) oraz są sto-
sowane w wojsku jako punkty obserwacyjne.
Za pomocą balonu człowiek po raz pierwszy oderwał się od powierz-
chni Ziemi. Dlatego balony odegrały poważną rolę w dziejach ludzkości.
Pierwszego lotu na bardzo prymitywnym balonie dokonali w roku
1783 w Paryżu bracia Montgolfier (rysunek 134).
PYTANIA I ZADANIA
1.	Co to znaczy, że powietrze i inne gazy są ściśliwe i rozprężliwe?
2.	Z jakiej właściwości powietrza korzystasz, gdy napełniasz po-
wietrzem dętkę rowerową lub motocyklową? Jaka właściwość
powietrza występuje, gdy pęknie dętka na kole twojego roweru
1 ub motocykla ?
3.	Co to znaczy, że ciśnienie pary w kotle parowozu wynosi 18 atmo-
sfer? Pole powierzchni tłoka w cylindrze parowozu równa się
1256 cm2. Jak wielkie parcie wywiera para na ten tłok?
Odpowiedź: 18 kG/cm2; 22 608 kG.
4.	Jaka jest różnica pomiędzy barometrem i manometrem.
5.	Kula szklana o objętości 600 cm3 ma w powietrzu ciężar 3	•
Jaki jest jej ciężar pod kloszem, spod którego usunięto
Odpowiedź: 360,/o
6.	Jaka jest siła nośna balonu o pojemności 2000 m3, napełnionego
wodorem, jeżeli ciężar powłoki i gondoli wynosi 625 kG.
Odpowiedź: 179/ K
(8)
128
56 Jak działa pompa powietrzna rozrzedzająca
doświadczeniu z baroskopem, opisanym na stronie 126, należało
- onipy do usunięcia powietrza spod klosza. Wygląd takiej pompy
UZy<dstawia rysunek 135. Zasadę jej działania zrozumiesz z rysunku 136.
P- lindrze A porusza się szczelnie dopasowany tłok B, w środku którego
Rys. 135. Pompa rozrzedzająca
Rys. 136. Tak działa pompa rozrzedzająca
9 — Fizyka, kl. VI
129
owa jest
: po-
zna jduje się zawór C, otwierający się jedynie ku górze. Rura tłok
połączona przewodem/? z kloszem E, spod którego chcemy usunąć
wietrze; przewód D jest oddzielony od rury tłokowej zaworem F któr'
może się otwierać także tylko do góry. Gdy tłok B podnosimy, powietrze
spod klosza otwiera sobie zawór F i wchodzi pod ten tłok; zawór C '
wtedy zamknięty przez parcie powietrza, znajdującego się ponad tłokiem
Gdy tłok opuszcza się teraz ku dołowi, zawór Fzamyka się pod działaniem
powietrza, które przedtem napłynęło pod tłok, a zawór C otwiera się do
góry i powietrze spod\tloka wypływa powyżej niego. Gdy tłok z kolei
posuwa się znowu do góry, nowa porcja powietrza wchodzi do niego spod
klosza przez zawór F; zawór Cjest teraz zamknięty, a powietrze, znajdu-
jące się ponad tłokiem, zostaje usunięte na zewnątrz przez otwór K
Rys. 137. Pompka rowe-
rowa
Za pomocą takiej pompy można znacznie roz-
rzedzić powietrze pod kloszem, ale nie można go
usunąć całkowicie. W nauce i w technice stoso-
wane są inne odmiany pomp rozrzedzających, za
pomocą których można uzyskać znacznie większe
rozrzedzenie powietrza. O ich konstrukcji i za-
stosowaniu dowiesz się później. Technika otrzy-
mywania dużych rozrzedzeń ma dziś wielkie zna-
czenie w nauce i w przemyśle; osiągane dziś roz-
rzedzenia dochodzą do 0,00001 mm słupa rtęci.
57. Pompa zgęszczająca, czyli sprężarka
Najprostszym typem sprężarki jest pompka
rowerowa lub motocyklowa. Składa się ona
z rury blaszanej i dopasowanego do mej tłoczka
metalowego, obitego skórą lub gumą (rysunek
137). Wylot pompki łączy się, jak wiesz, z wylo-
tem dętki rowerowej lub motocyklowej. Gdy tło-
czek pompki wyciągamy, powietrze cisnące nań
z góry ugina jego brzegi i przedostaje się pod
niego wypełniając stopniowo całą rurę tłokową.
Przy ruchu tłoczka w dół, powietrze ulega stop
niowemu sprężaniu, rośnie wiec jego ciśnienie,
brzegi tłoczka wyprostowują się pod działaniem
parcia powietrza i przylegając szczelnie do ścianę
130
rury tłokowej, nie pozwalają na wypłynięcie powietrza spod tłoka. Gdy
ciśnienie powietrza pod tłokiem stanie się większe niż w dętce rowero-
wej lub motocyklowej (samochodowej), powietrze rozpręża gumkę
zamykającą otwór wlotowy dętki i wchodzi do niej.
W miarę tego, jak ciśnienie w dętce rośnie, pompowanie staje się coraz
trudniejsze. Napełnienie powietrzem dętki samochodowej do stosowa-
nego ciśnienia 3, 4, a nawet 5 atmosfer, wymaga wielkiego wysiłku.
Dlatego do pompowania dętek samochodowych używa się dziś coraz
powszechniej pomp-spręźarek poruszanych przez silniki elektryczne.
Pompy takie nazywane są niekiedy kompresorami.
Działanie najprostszego kompresora tłokowego zrozumiesz z rysunku
138. Przyjrzyj mu się uważnie, a szczególnie zwróć uwagę na rozmieszcze-
nie zaworów. Jak mogą się one ot
wierać? Gdy tłok podnosi się do
góry, zrobiony w nim zawór K od-
chyla się ku dołowi pod działa-
niem parcia powietrza i wchodzi
ono pod tłok; równocześnie powie-
trze wepchnięte poprzednio do cy-
lindra M zamyka otwór L. Gdy
tłok porusza się teraz ku dołowi,
zawór K jest zamknięty (dlaczego ?),
a pod działaniem sprężonego po-
wietrza pod tłokiem otwiera się
zawór L i nowa porcja powietrza
wchodzi do cylindra M.
W praktyce tłok poruszany jest
w takim kompresorze nie ręcznie,
lecz za pomocą silnika. Obok kom-
presorów tłokowych używa się
zresztą sprężarek o innej kon-
strukcji.
Rys. 138. Zasada działania kompresora
powietrznego
Sprężarki (kompresory) są dziś bardzo szeroko stosowane. Powietrze
sprężone do wysokiego ciśnienia znajduje liczne zastosowanie w technice.
Zasadniczą częścią silnika odrzutowego, stosowanego — jak wiesz — do
napędu samolotów, jest właśnie kompresor, sprężający powietrze do ciś-
nienia około 10 atmosfer.
9*
131
58. Zastosowanie sprężonego powietrza
pociągów, samochodów ciężarowych i autobusów.
Rys. 140. Górnik ze świdrem powietrznym
Hamulce pneumatyczne (powietrzne) są stosowane do hamowa '
* * ca
Na parowozie (elektrowozie) znajduje się sprężarka (kompresor!
wtłaczająca powietrze do zbiornika. Z tego zbiornika prowadzi przewód
rurowy (A) aż do końcowego wagonu pociągu (rysunek 139); łączy si
on za pomocą odprowadzeń (5) i (51) ze zbiornikiem sprężonego powie-
trza (0 i cylindrem hamulcowym (Z?), umieszczonymi pod każdym wa-
gonem. Na tłok (£) w cylindrze hamulcowym działa obustronnie jedna-
kowe ciśnienie powietrza. Klocek hamulcowy (0 jest odciągany od koła
przez sprężynę (0 i hamowanie nie następuje. Po uruchomieniu hamulca
i montażowniach do nitowa-
nia, wkręcania lub wykręca-
nia śrub, wiercenia otworów
w tworzywie metalicznym
i w wielu innych zastosowa-
niach. Rysunek 140 przedsta-
wia górnika przy pracy ze
świdrem powietrznym, a ry-
sunek 141 — wiertło do wier-
cenia otworów w metalu. Do
robót drogowych używa się
dziś kompresorów przenoś-
nych zmontowanych na pod-
woziach (rysunek 142), które
są poruszane przez silniki spa-
linowe.







	
__________.
-______ ,, ' . —ZZ
W. /
Rys. 139. Zasada działania hamulca powietrznego
(//) powietrze z cylindra hamulcowego (Z?) uchodzi, obniżając przez to
ciśnienie z prawej strony tłoka (E). Na ten tłok dziiiła niezmienione ciś-
nienie powietrza ze zbiornika (C7), pod działaniem którego przesuwa się
on z lewej strony ku prawej, dociskając klocek hamulcowy (Z7) do koła
wagonu i hamując przez to jego ruch. Aby przerwać hamowanie, wpusz-
cza się przewodem (B1) powietrze ze zbiornika głównego do cylindra
hamulcowego (Z?) i wyrównuje się ciśnienie po obu stronach tłoka (£)•
Sprężyna odciąga wtedy klocek hamulcowy od koła i hamowanie ustaje.
Młoty i świdry powietrzne są powszechnie używane przy robotac i
drogowych na ulicach wielkich miast, gdy trzeba usunąć fragment e
tonowej jezdni, w kopalniach do odrywania brył węgla, w fabry ac
Rys. 141. Wiertarka powietrzna
Rys. 142. Kompresor na podwoziu
133
132
Rv* H5 Kc*on
zu. ix) zbvt raptowny wzrost
Kesony Mosuwane i.ą wtedy
gdv zachodzi potrzeba opuaz
caenu na dno rzeki lub morza
robotników w celu wykonana
robót przy budowie, na pm
kl.id lilarów mostowych czy Fa
lochrnnów portowych, kon-
strukcję i zasadę działania keso-
nu przedstawia rysunek I43.
Przez przewód a powietrze wtła-
czane jest do wnętrza kesonu
1 stopniowo wytwarza w mm
ciśnienie tak duże, ze woda
zostaje wsparta 1 nie może się
doń wedrzeć. Wtedy do kesonu
opuszczani są robotnicy, którzy
wykonują w mm swe prace.
Opuszczenie robotnika na dno
kesonu nie może nastąpić od ra-
mógłby oddziałać szkodliwie na
organizm; dlatego opuszcza się robotnika najpierw do części b kesonu,
w Której r^nuje ciśnienie trochę zwiększone w porównaniu z atmosfe-
ra czr v t następnie do części 1 o ciśnieniu znowu zwiększonym i wreszcie
do wnętrza kesonu właściwego, gdzie panuje ciśnienie powietrza zależne
od ^lęłMjko^ta zanurzenia. Podobnie stopniow o odb\ w a się wychodzenie
robotni* ow 2 kesonu na zewnątrz Praca w kesonach jest bardzo ciężka
1 wy czerpu ąca, me może tez trwać zbyt długo.
Ubiór nurka i kafander). Zapew ne słyszałeś o trudne, 1 niebezpiecz-
ne prac nurków na dnie rzek 1 mórz przy wydobywaniu zatopionych
statków, reperacji uszkodzeń w statkach, przy różnych pracach ba-
dawcz ch w głębi wód. Woda morska wywiera na zanurzonego w mej
nurka cr.rueme r m większe, ru im większej głębokości jest zanurzony.
Nurek na zejście w głębinę ubiera się w specjalny ubiór zwany skafandrem
(rysunek 144 w konam z metalu 1 gutaperki. Do wnętrza skafandra
wtłacza Tię za pomocą kompresora pcw ietrze tak długo, aż jego ciśnienie
zrówna się z ciśnieniem wod\ na danej głębokości. Głowę nurka chroni
specjalny hełm metalowy. Podobnie jak robotnik do kesonu, nurek mu>i
134
,toplUow<> schodzić w głębinę, przyzwyczaja-
, się do wzrasrającegodtoiema.s potem stup-
'Vwo wchodzić na powierzchnię wody.
Pompy Strażackie (przeciwpożarowe). Si-
ewka strażacka, używana dziś powszechnie
do gaszenia pożarów, jest tak zbudowana, ze
wphwa z niej dalekosiężny i nieprzerwany
strumień wody. Następuje to dzięki zastoso-
waniu sprężonego powietrza. Sikawkę stanowi
pompa ssąco-tłocząca (rysunek 145). Za po-
mocą tłoków .1 i B ssie ona wodę z sadzawki
lub studni i wdacza do zbiornika K-, w mm
ponad wodą znajduje się sprężone przez pompę
pow ietrze. Gśme ono na wodę i wpycha ją do
węza gumowego, odpływowego. Pod działa-
niem tego ciśnienia, z węża wypływa nieprze-
rwany, daleko sięgający strumień wody, który
Ryl 144 4ł uai— aat
rurek opiMłcn wc ni ino
rr-rna,
jest kierowany na płonący lub zagrożony po-
żarem budynek. Podobne sikawki, uruchamiane jednak me ręar.ie, lecz za
pomocą silników, przeważnie spalinowych, nazywają się motopompami.
Inne zastosowanie sprężonego powietrza. Do przepytania listo*,,
małych paczek, puszek z dokumentami z jednego piętra ni druŁ.c - wirl
kich zakładach fabrycznych czy urzędach
pneumatyczną Przesyłki
Ky», 145. Sikawka ttnuiacka (ręuiaO

nalami przez sprężone po-
wietrze. W U irszawie na
tyczna funkcjonuje u cen-
trali Powizecłwej Kisy
Oszczędności (PKO
Inne zastoscu-amc sprę-
______ rw>u.-irtrza nu-
mv u
n
ycL Gromadzi $• f w mch
du2C zapasy powietrza
sprężonego. Służy ono częściowo do oddychania dla załogi gdy l
przez dłuższy czas przebywa pod wodą. Na stronie 105 czytałeś
o tym, jak odbywa się wynurzanie okrętu podwodnego; załoga kieraf2
wtedy do tzw. komór balastowych sprężone powietrze, które
z nich wodę, dzięki czemu okręt może wypłynąć na powierzchnie rrZ"
P\ TANIA I ZADANIA
1	Czym się różni powietrze sprężone od atmosferycznego?
2.	Czsm się różni powietrze rozrzedzone od atmosferycznego5
3.	Przyjrzi । się rysunkom 136, 138 przedstawiającym pompę po-
wietrzn.i rozrzedzającą i pompę zgęszczającą, czyli sprężarkę (kom-
presor) i pow iedz, jaka jest zasadnicza różnica w ich konstrukcji.
4.	Dlaczego do kesonu zatopionego na znacznej głębokości robotnik
musi wchodzić stopniowa i dlaczego w podobny sposób musi
z mego wychodzić na powierzchnię wody?
5.	Co się dzieje, gdy z pędzącego pociągu urwie się na przykład ostat-
ni wagon; czy bieg jego zostanie zahamowany? Wyjaśnij to zja-
wisko.
6.	Dlaczego woda nic wdziera się do wnętrza kesonu, w którym znaj-
dują się robotnicy ?
NAUKA O CIEPLE
I O ŹRÓDŁACH CIEPŁA
59.	Jakie znamy źródła ciepła
jak przyjemnie jest zimą przebywać w ogrzanym pomieszczeniu,
ogrzewać zmarznięte ręce przy piecu, kuchni, kaloryferze lub piecyku
elektrycznym. Także świecąca się żarówka, zapalona lampa nartowa
wydzielają ciepło. Nie moglibyśmy ogrzewać rąk przy piecyku, kuchni,
gdyby nie spalał się w nich węgiel lub drewno. Kaloryfer nie ogrzewałby
pomieszczeń, gdyby mc przepływała przezeń ciepła woda lub para. Piecyk
elektryczny, żarówka nie będą wydzielać ciepła, gdy przez me przestanie
płynąć prąd elektryczny. Palnik w kuchni gazowej wydziela ciepło, gd\ się
w nim spala gaz. Lampa naftowa grzeje wtedy, gdy spala sic w niej nafta.
A więc podczas spalania węgla, drewma, koksu, nafty, gazu wydziela
się ciepło. Materiały te spalając się stanowią źródła ciepła.
Źródłem ciepła jest także rozgrzany do czerwoności drut kuchenki,
piecyka elektrycznego.
Słońce jest także potężnym źródłem ciepła. Ogrzewa ono nie tylko
Ziemię, lecz również Księżyc, Wenus, Marsa i inne planety. Pod działa
niem ciepła słonecznego na Ziemi rozwija się życie, wiatry przenoszą
epłem Słońca. Zimą, w dni słoneczne, również chętnie
W technice i jej praktycznych zastosowaniach jeszcze w mahm stop
pła. Natomiast powszechnie
ręgiel kamienny i bru-
natny, koks, gaz ziemny, gaz świetlny, naftę, alkohol, benzynę. Kraj na.z
bogaty jest w złoża węgla kamiennego i gazu ziemnego. Duże ilości węg
w (»łąb lądów chmury deszczowe, zraszające wodą ziemię. Latem na plaży
nagrzewamy się cii
przebywamy w zasięgu jego promieni.
I
niu korzystamy ze Słońca jako ze źródła cie
stosujemy takie materiały opałowe, jak: drewno, w
i
bogaty jest w
137
W1a, Wałb
kamiennego wydobywa się w okolicy Katowic, Wrocławia W łk
cha i w innych miejscowościach Śląska oraz na Lubelszczyżnie
ziemny występuje najobficiej tam, gdzie istnieją źródła ropy naft
Są to okolice Lubaczowa, Jasła i Krosna w woj. rzeszowskim
ziemny rozprowadzany jest przewodami z rur do miast, osiedli i f k
Rurociąg taki doprowadza gaz ziemny aż do Warszawy, zaopatruj ’
drodze miasta, osiedla, fabryki w tani gaz. W pobliżu kopalni w
kamiennego buduje się koksownie, w których z węgla wytwarza się koi?
oraz gaz świetlny. Koks jest wykorzystywany w hutach żelaza. Używa
się go również do ogrzewania kotłów w ciepłowniach lub kotłów cen-
tralnego ogrzewania w blokach mieszkalnych, małych domkach czy
poszczególnych mieszkaniach. Gaz świetlny rozprowadzany jest rurami
do mieszkań i fabryk.
W 1960 r. przystąpiono u nas.do wydobywania w coraz to większych
ilościach węgla brunatnego. Wykorzystuje się go głównie jako materiał
opałowy. W pobliżu kopalń tego węgla, np. w Turoszowie na Dolnym
Śląsku, w Koninie zbudowano elektrownie zasilane węglem brunatnym.
Rozwozi się go po kraju i wykorzystuje jako materiał opałowy (bru-
natne brykiety). Ostatnio przystąpiono do wydobywania węgla brunat-
nego w okolicach Bełchatowa w woj. łódzkim.
Polska nie ma bogatych złóż ropy naftowej. Sprowadzamy ją głów-
nie ze Związku Radzieckiego. Zbudowano już rurociąg ,,Przyjaźń” do-
prowadzający bezpośrednio ropę ze Związku Radzieckiego do rafinerii
w Płocku; tutaj otrzymuje się z ropy naftę, kilka rodzajów benzyny,
oleje napędowe (do poruszania samochodów ciężarowych, ciągników),
smary, parafinę, asfalt i inne wartościowe artykuły chemiczne.
Węgiel kamienny ma jako surowiec ogromną wartość. Otrzymuje się
z niego oprócz koksu i gazu świetlnego również nawozy sztuczne; le-
karstwa, naftalinę i wiele innych cennych artykułów. Dlatego też stosuje
się węgiel do opalania w stopniu ograniczonym, aby wykorzystywać
go jako cenny surowiec dla przemysłu chemicznego.
Pomieszczenia mieszkalne ogrzewa się niekiedy prądem elektrycznym
otrzymywanym z elektrowni poruszanych wodą rzek. Coraz częściej
ogrzewa się mieszkania ciepłą wodą dostarczaną przez elektrociep o\
nie, w których wykorzystuje się gorsze gatunki węgla.
Zapotrzebowanie na paliwa szybko wzrasta. W związku z tym _
rośnie ich wydobycie. Dla porównania podamy, że wydobycie g
kamiennego wynosiło w Polsce w roku 1946 — 47 milionów ton, w
138
Rys. 146. Fragment Mazowieckich Zakładów Petrochemicznych w Płocku
1960 - 104 miliony ton, a w roku 1973 przekroczyło 150 milionów ton.
Wydobycie to w następnych latach będzie nadal wzrastać.
Wydobycie rópy naftowej wynosiło w Polsce w roku 1946 — 117 ty
sięcy ton, w roku 1960 — 194 tysiące ton, a w roku 1968 — 475 ty sięcy
ton.
W roku 1946 wykorzystano w naszym kraju 149 milionów metrów
sześciennych gazu ziemnego, a w roku 1968 — 2550 milionów metrów
sześciennych.
Duże ilości węgla kamiennego sprzedajemy za granicą. W zamian
otrzymujemy inne potrzebne nam surowce oraz maszyny niezbę ne
rozwoju naszej gospodarki.
130
II. ROZCHODZENIE SIĘ CIEPŁA
60.	O rozchodzeniu się ciepła
Gdy metalową łyżeczką mieszamy gorącą herbatę, czujemy, że łyżecz
ka parzy nam palce. Staje się gorąca. Ciepło z gorącej herbaty dociera do
naszych palców poprzez łyżeczkę. Wrażenia tego nie doznajemy, gdy
będziemy mieszać herbatę łyżeczką z masy plastycznej.
Gdy w klasie lub mieszkaniu siedzimy z dala od ciepłego pieca lub
grzejnika, także czujemy, że w klasie, mieszkaniu jest ciepło.
Słońce ogrzewa Ziemię. Ciepło rozchodzi się od Słońca w postaci tak
zwanego promieniowania.
Ciepło rozchodzi się zatem od źródeł ciepła. Ogrzewa w otoczeniu
przedmioty, znajdujące się niekiedy w dużej odległości od tych źródeł.
Rys. 147. Metale dobrze przewodzą ciepło
Rys. 148. Drewno źle przewodzi ciepło
61.	O przewodnikach
i izolatorach ciepła
Gdy do płomienia palnika wło-
żymy koniec drutu miedzianego,
a drugi koniec będziemy trzymać
ręką, bardzo szybko odczujemy
przejście ciepła do naszej ręki. Gdy
będziemy przesuwać palec po dru-
cie w kierunku płomienia (ostroż-
nie!), będziemy odczuwać, że pręt
jest coraz gorętszy. Blisko pło-
mienia — parzy (rysunek 147).
Podobnie szybko przeszłoby
ciepło po drucie glinowym, że-
laznym lub z innego metalu.
Podobne doświadczenie prze-
prowadzone z prętem drewnianym
lub rurką szklaną wykazałoby, że
ciepło w tych materiałach przecho-
dzi bardzo powoli. Drewienko
będzie się spalać, płomień dojdzie
do naszych palców, a drewno nie
będzie nas parzyło (rysunek 148).
140

Rurka szklana nagrzeje się w płomieniu do czerwoności, a drugi jej
koniec nie będzie parzył naszych palców. Możemy przesunąć palec po
rurce dość daleko w stronę płomienia i dopiero wtedy odczujemy, że jest
gorąca.
Do naszych doświadczeń możemy użyć wielu rozmaitych materiałów.
Okazałoby się, że w metalach ciepło przepływa dobrze, szybko. Przewo-
dzą one ciepło dobrze i dlatego nazywamy je dobrymi przewodnikami
ciepła.
Metale są dobrymi przewodnikami ciepła.
Nie wszystkie metale przewodzą ciepło jednakowo szybko. Naj-
lepszym przewodnikiem ciepła jest srebro, nieco gorszym miedź,
następnie glin, żelazo i inne metale.
W takich ciałach jak drewno, szkło, cegła, wosk, porcelana, papier —
ciepło przepływa bardzo powoli. Materiały te źle przewodzą ciepło. Na-
zywamy je złymi przewodnikami ciepła, inaczej izolatorami.
Zbadamy teraz, jak woda prze-
wodzi ciepło. W tym celu ogrze-
wajmy w płomieniu wylot pro-
bówki napełnionej wodą. Woda
u wylotu będzie wrzeć, my zaś,
trzymając palcami dno probówki,
nie będziemy odczuwać ciepła.
Możemy nawet przed doświadcze-
niem wprowadzić na dno pro-
bówki kawałek wosku lub para-
finy obciążony gwoździkiem, a cia-
ła te podczas ogrzewania wylotu
probówki nie będą się topić (rysu-
nek 149).
Jak widzimy, woda jest złym
przewodnikiem ciepła; jest izolato-
rem ciepła. Złymi przewodnikami ciepła są również inne ciecze, na przy
kład spirytus, benzyna, nafta, oleje. Spośród cieczy dobrym przewodni
kiem ciepła jest rtęć. Jest ona metalem występującym w stanie płynnym.
Jako metal jest dobrym przewodnikiem ciepła.
Złym przewodnikiem ciepła jest powietrze i inne gazy. Można się
o tym przekonać z następującego doświadczenia.
Rys. 149. Woda źle przewodzi ciepło
141
wosku
ogrzewamy ją
Rys. 150. Powietrze źle przewodzi ciepło
DOŚW IADCZENIE. Na dno probówki wrzucamy kawałek
lub parafiny. Trzymając ręką probówkę w pobliżu dna, r _
u wylotu w płomieniu palnika. Wosk, parafina nie będą się topić Od
wylotu ciepło nie przechodzi
przez powietrze zawarte w pro-
bówce do jej dna. Nie ogrze-
wa parafiny lub wosku (rysu-
nek 150).
Właśnie dlatego słoma, sierść,
wełna, sukno są złymi przewodni-
kami ciepła, ponieważ w źdźbłach
słomy i między nimi, a tak samo
pomiędzy włosami sierści czy wełny
oraz nitkami sukna znajduje się
uwięzione powietrze. Przede wszy-
stkim jego obecność czyni te ma-
Rys. 151. Pompa wodna zabezpieczona na
zimę
teriały złymi przewodnikami cie-
pła. Są one dobrymi izolatorami
ciepła.
Zimą ubieramy się w wełniane
swetry i skarpety, w palta na wato-
linie lub futrze. Ubrania te chronią
nasze ciała przed utratą ciepła. Wy-
jaśnij dlaczego?
Na okres zimy nakrywamy sło-
mą, a następnie przysypujemy zie-
mią kopce z ziemniakami i warzy-
wami. Studzienki wodne, pompy
przy studniach, przewody wodo-
ciągowe, a także niektóre delikatne
krzewy okrywamy słomą, aby je
zabezpieczyć przed zmarznięciem-
Słoma i ziemia chronią je przed
utratą ciepła (rysunek 151).
Ściany domów wykładamy nie
kiedy prasowanymi płytami z wió
rów (supremą) lub z trocin. P°
wietrze, które znajduje się mię
142
’ odwójne okna. Uwięzione między nimi powietrze źle przewodzi
mypouw^ .	___
j rola słomy, ziemi, futra, wełny, płyt izolacyjnych jako izolatorów
• 'rami i trocinami, chroni mieszkania przed utratą ciepła. W okresie
'Vl°raużywamy w mieszkaniach podwójnych szyb w oknach lub zakłada-
Z1[11podwójne okna. Uwięzione między nimi powietrze źle przewodzi
my lo toteż nie uchodzi ono zbyt szybko z mieszkań. Na tym właśnie
Colega rola słomy, ziemi, futra, wełny, płyt izolacyjnych jako izolatorów
ciepła Nie materiał, z którego zbudowane są źdźbło, włos, nitka czy
szkło ma tu istotne znaczenie, lecz unieruchomione wśród nich i między
nimi ’ powietrze. Właściwości izolacyjne powietrza wykorzystujemy
w budownictwie używając do bu-
dowy ścian cementowych pusta-
ków, pustaków z prefabrykatów
(siporeks) lub cegły z otworkami.
Powietrze uwięzione w takiej ścia-
nie chroni mieszkanie od utraty
ciepła (rysunek 152).
Na przykład, ściana grubości
Rys. 152. Cegły pustaki
28 cm, zawierająca wewnątrz war-
stwę powietrza grubości 4 cm, pod
względem izolacji cieplnej może zastąpić ścianę jednorodną z cegły o gru-
bości 45 cm. Zamiast zatem budować ścianę o grubości 45 cm z cegły
pełnej, możemy budować ścianę o grubości 28 cm z cegły pustakowej.
Oszczędność materiału budowlanego dość znaczna.
Jako materiału izolacyjnego używa się w budownictwie tak zwanego
szkła piankowego, które podobnie jak korek zawiera wewnątrz pęche-
rzyki powietrza.	i
W fabrykach, kotłowniach, ciepłowniach rury, którymi przechodzi
para wodna, zabezpiecza się korkiem, bandażami nasyconymi gipsem,
azbestem lub innymi izolatorami. Chroni to parę przed utratą ciepła. Rury
rozprowadzające ciepłą wodę z cie-
płowni do budynków (rysunek 153)
owija się tak zwaną watą szklaną,
a następnie na głębokości poniżej
1 metra zakopuje w ziemi. Wata
szklana składająca się z cienkich
włókien szklanych, między który-
mi uwięzione jest powietrze, dosko-
nale chroni wodc w rurach od
*
utraty ciepła.
Rys. 153. Przewody z wodą izolujemy
143
Rrs. 154. Budowa rcrmosu
62. O termosie
Badania wykazały, że powietrze bardzo r
rzedzone źle przewodzi ciepło. Tę wlaściwoe
powietrza wyzyskano przy budowle termosu
Jest to szklane naczynie o podwójnych ścian*.
kach, między którymi znajduje się bardzo
rozrzedzone powietrze (rysunek 154;.
Jeżeli do tego naczynia nalejemy na przy-
kład gorącej herbaty, stygnie ona bardzo po-
woli dzięki doskonalej izolacji cieplnej, jaką
stanowi rozrzedzone powietrze uwięzione
między ściankami termosu. Dla jeszcze lepsze-
go zabezpieczenia cieczy znajdującej się w ter-
mosie przed utratą ciepła, ścianki termosu są
posrebrzane. O znaczeniu tego posrebrzania
dowiesz się niebawem.
Szklane naczynie termosu chroni się przed
stłuczeniem za pomocą odpowiedniej obudowy z blachy lub masy plas-
tycznej. Naczynie szklane termosu posiada zasklepiony wyrostek ze
szkła. |est to pozostałość rurki, którą odpompowano powietrze z termo-
su. Gdy wyrostek ten zostanie skruszony, między ścianki termosu wejdzie
powietrze i wówczas izolacyjne właściwości termosu bardzo maleją.
Latem można przechowywać w termosie napoje chłodzące, a także
lody. Termos chroni je wówczas przed dopływem ciepła z zewnątrz.
W życiu codziennym spotykamy się często z dobrymi i zły mi przeuod
nikami ciepła. Gdy dotkniesz ręką metalowej klamki drzwi wejściowy c»
_________l_______zimniejsza od samych rzwi.
Pochodzi to stąd, że ciepło z naszej ręki szybciej odpływa przez metalo .
klamkę niż przez drewno. Dlatego metal wydaje się nam zau sze zim
r____odnikami ciepła. Pokryw*
uepla. Eskimosi zabezpieczają
śniegu. Płyty kuchenne są 2
czujesz — zwłaszcza zimą — że jest ona
Pochodzi to stąd, że cie
klamkę niż
szy niż drewno, sukno czy cegła.
Lód, a zwłaszcza śnieg, są złymi przew
śnieżna chroni zasiewy przed utratą cie
przed zimnem budując domki ze i
144
(»)

szybko doprowadzać ciepło z paleniska do naczyń, w których
poz*;lla t0 5 Woda przepływająca żelaznymi rurami w palenisku
* ™erz'w’ 1 “mieni“ W T 	.  , •
KOild ' . .	__	/-z^rl^i^nnum i w rernnirr ęrnt,inrjmv w
“"_|c oraz dobre przewodniki ciepła. Częściej jednak sa dla
urzvL/j	. .« •	•	•
pozwala to sz
koda «ybko sic nagrzewa i zamienia w parę.
jak widzimy, w życiu codziennym i w technice stosujemy w zależności
od potrzeby złe oraz dobre przewodniki ciepła. Częściej jednak sa dla
nas pożyteczne złe przewodniki ciepła.
Zwróćmy uwagę na jeszcze jedną sprawę.
Organizm ludzki stale wytwarza ciepło. Im zimniej jest dokoła nas
rym szybciej ciepło odpływa z naszego ciała. Aby temu zapobiec, wkła-
damy ubrania, wykonane z materiałów będących złymi przewodnikami
ciepła. W języku potocznym źle to określamy mówiąc, że zakładamy
ciepłe skarpety, bieliznę, palto. Byłyby cieple, gdybyśmy nagrzali je przv
piecu lub grzejniku. Nakładając ubrania chronimy tylko ciało przed
szybką utratą ciepła. Zatem ubrania nie grzeją nas.
Zapobiegamy również utracie ciepła, gdy wkładamy na siebie kilka
sztuk garderoby. Na przykład koszulkę, koszulę i sweter, dwie pan*
skarpet jedna na drugą i tym podobne. Wówczas warstwy powietrza,
znajdujące się między tymi ubiorami, spełniają rolę izolatorów ciepła.
Te izolatory ciepła (złe przewodniki) przeciwdziałają przechodzeniu
ciepła od naszego ciała, które ma dość wysoką temperaturę, do otoczenia
o temperaturze znacznie niższej. Ciepło bowiem zawsze przechodzi od
ciał o wyższej temperaturze do ciał, które mają temperaturę nizszą.
Warunkiem przepływu ciepła z jednego ciała do drugiego jest właśnie
różnica temperatur.
Podobnie jak ciepło, przepływa także elektryczność.*
Elektryczność w ruchu nazywamy prądem elektrycznym, lak sic już
uczyłeś w poprzedniej klasie, prąd elektryczny płynie przez dobre prze-
wodniki elektryczności, na przykład przez srebro, miedź, aluminium,
żelazo; nie może natomiast przepływać przez złe przewodniki elektrycz-
ności, czyli izolatory. Do takich właśnie izolatorów należy paradna,
szkło, ebonit, guma, kauczuk, mika, porcelana.
Izolatory elektryczności są przeważnie izolatorami ciepła, a metale
są zarówno dobrymi przewodnikami elektryczności jak i ciepła.
Warunek przepływu elektryczności poznacie w klasie VIII.
10 — Fuylu. kl. VI
145
ó4. O rozchodzeniu się ciepła przez unoszenie
Probówkę z wodą możemy ogrzewać płomieniem od dołu, przy
trzymając ją u wylotu palcami. Będziemy wtedy odczuwać coraz to sil*
niejsze nagrzewanie się wody u wylotu probówki (rysunek 155)
Ciepło nie mogło docierać do
górnych warstw wody drogą pr2e.
wodnictwa. Woda jest przecież
złym przewodnikiem ciepła. W jaki
więc sposób ciepło dociera do
powierzchni wody?
Wyjaśni nam to następujące
doświadczenie.
Rys. 155. Ciepło w wodzie rozchodzi się
przez konwekcję

Rys. 156. Ruchy konwekcyjne w wodzie
 DOŚWIADCZENIE. Na dno
dużej kolby 2 wodą wrzućmy
kryształek nadmanganianu po-
tasu. Ogrzewajmy kolbę od do-
łu w miejscu, gdzie znajduje się
ten kryształek (rysunek 156).
Zauważymy unoszenie się ku
górze zabarwionych strug wo-
dy. Strugi te spływają następnie
przy ściankach kolby ku doło-
wi, a wreszcie do miejsca ogrze-
wania. Dowodzi to, że ogrze-
wana woda unosi się do góry,
a na jej miejsce spływa w dół
woda zimna. Woda w naczyniu
ogrzewa się przez mieszanie.
Występuje ruch wody.
Woda ogrzana staje się lżejsza,
zmniejsza się jej ciężar właściwy,
i dzięki temu wypływa, unosi się do
góry. Na jej miejsce spływa woda
chłodniejsza, o większym ciężarze
właściwym. Ciepło dzięki ruchowi
wody przenosi się 2 jednego miej
sca na drugie. Woda ogrzana unosi
się do góry niosąc ze sobą eiep
146
Rys. 157. Wiatraczek wy-
krywa ruch konwekcyjny po-
wietrza
W wodzie, jak w każdej cieczy, rozchodzenie
się ciepła przebiega inaczej niż w ciałach sta-
łych. Opisane powyżej rozchodzenie się ciepła
nazywamy'unoszeniem lub konwekcją cie-
plną.
Unoszenie się ciepła występuje również w
powietrzu oraz w innych gazach. Łatwo może-
my się o tym przekonać w sposób następujący:
Wytnijmy z papieru spiralę, jak to wska-
zuje rysunek 157. Osadźmy ją na ostrzu pod-
stawki i ustawmy nad gorącą kuchenką elek-
tryczną. Spirala będzie się obracać. Ruch ten
jest spowodowany prądem ogrzanego po-
wietrza, unoszącego się sponad kuchenki do
góry. Powietrze ogrzane staje się lżejsze i uno-
sząc się do góry przenosi ciepło. Wynika
z tego, że zjawisko unoszenia ciepła ma miejsce również w powietrzu.
Występuje także w innych gazach.
Istnienie prądów konwekcyjnych powietrza możemy wykazać jeszcze
inaczej. Uchylmy nieco drzwi pro-
wadzące z mieszkania na korytarz.
Ustawmy palącą się świecę u góry,
na dole i w środku szpary (rysu-
nek 158). Okaże się, że u góry pło-
mień świecy będzie się odchylać
w stronę korytarza, u dołu będzie
skierowany w stronę mieszkania,
a w środku szpary płomień nie
będzie się na ogół odchylał.
Powietrze ogrzane odpływa z
mieszkania górą, a na jego miejsce
napływa dołem powietrze chłod-
niejsze.
Podobnie zachowywałby się
płomień świecy umieszczony w
szparze uchylonego okna. Na tej
samej zasadzie odbywa się wietrze-
nie sal, mieszkań, klas. Zużyte,
powietrza
Rys. 158. Ruch konwekcyjny
w mieszkaniu
147
>
Rys. 159.
Ruch konwekcyjny powietrza
gdy piec jest naprzeciw okna
Rys. 160.
Ruch konwekcyjny powietrza,
gdy kaloryfer jest pod oknem
65. Ogrzewanie pomieszczeń
Źródłami ciepła służącymi do ogrzewania pomieszczeń są: kuchenki
piece kaflowe, piecyki żelazne, kaloryfery (grzejniki), piece elektryczne"
Powietrze przez nie ogrzane unosi się do góry, płynie w stronę okna
oziębia się, opada w dół i kieruje się w stronę źródła ciepła. Tam nagrze-
wa się, unosi się do góry i tak dalej.
Mamy więc stały ruch powietrza
od źródła ciepła do góry, a dołem
do źródła ciepła. Dlatego pod
sufitem, pułapem mamy powietrze
najcieplejsze, a nad podłogą naj-
chłodniejsze (rysunek 159).
Jeżeli piec lub kaloryfer są usta-
wione przy ścianie naprzeciw okna,
to w mieszkaniu występuje duża
różnica w nagrzaniu powietrza
przy suficie i podłodze.
Gdy kaloryfer umieścimy pod
oknem, powietrze w mieszkaniu na-
grzewa się bardziej równomiernie.
Okazuje się, że bardziej racjo-
nalne jest ogrzewanie pomieszczeń
przez umieszczenie kaloryfera pod
oknem niż w innym miejscu (ry-
sunek 160). Ponadto ogrzewanie
centralne (kaloryferami) jest bar-
dziej higieniczne niż ogrzewanie
piecami węglowymi, choć to pierw-
sze nie jest też pozbawione pewnych,
wad, jak na przykład powodowa-
nie dużej suchości powietrza w
mieszkaniu (jak temu przeciwdzia-
łamy ?).
ogrzane powietrze odpływa górą na zewnątrz. Dołem napływa pr2e2
okno powietrze świeże, chłodniejsze. Wietrzenie jest konieczne dl
zdrowia. Umożliwia ono normalną pracę człowieka.
Kaloryfery w bloku mieszkalnym są ogrzewane przeważnie płynącą
w nich gorącą wodą lub parą (rzadziej), która dochodzi z kotłów umiesz-
czonych w piwnicy lub w specjalnej kotłowni.
Woda ogrzana w kotle K unosi się przewodem rurowym 1 i poprzez
kaloryfery spływa rurą 3 ponownie do kotła AT. Przepływając przez kalory-
fery woda oddaje ciepło pomieszczeniu i nagrzewa je. Zbiornik 2 spełnia
rolę zabezpieczającą zespół przewodów. W przypadku nadmiernego
ogrzania wody w obwodzie część wody przedostaje się do zbiornika 2,
chroniąc przewody przed rozsadzeniem.
Woda ogrzana w kotle rozprowadza-
na jest z kotłowni do wielu pomieszczeń.
Takie ogrzewanie nazywamy centralnym
lokalnym (rysunek 161).
i
W dużych miastach osiedla mieszka-
niowe są zaopatrywane w wodę, ogrze-
waną w specjalnym budynku, zwanym
kotłownią lub ciepłownią.
Ciepłownia taka wymaga do opalania
dobrych gatunków węgla lub koksu.
Obecnie często wykorzystuje się elektro-
ciepłownie do ogrzewania miast i osiedli.
Elektrociepłownie te, znajdujące się nad
rzekami, przesyłają gorącą wodę do
miejsc przeznaczenia. W Warszawie ele-
ktrociepłownie na Żeraniu, Powiślu
i Siekierkach zaopatrują w gorącą wodę
całe dzielnice, miasta.
Coraz rzadziej stosuje się ogrzewanie
pomieszczeń za pomocą pieców, grzejni-
ków gazowych i elektrycznych. Wpro-
wadza się ogrzewanie powietrzem.
Ogrzane w podziemiach gmachu po-
wietrze wentylatory wtłaczają do po-
szczególnych pomieszczeń przez kanały
znajdujące się w ścianach. Mieszkania
takie nie posiadają pieców ani kaloryfe-
rów.
Rys. 161. Schemat centralnego
ogrzewania
U9
W dużych domach towarowych, jak na przykład w Supersamie war
szawskim, świeże, ogrzane powietrze wtłacza się tuż za drzwiami wejście'
wymi do hal. Powietrze to stanowi barierę cieplną, uniemożliwi ’
przedostawanie się do gmachu zimnego powietrza z zewnątrz W^ten
sposób ogrzewa się pomieszczenia i równocześnie dostarcza się do nich
świeże powietrze.
66. Jak powstają wiatry
Słońce nagrzewa Ziemię. Najbardziej nagrzewają się: piaski, gleby
skały. Najmniej — woda. Niejednakowe ogrzewanie się różnych części
powierzchni Ziemi jest przyczyną powstawania wiatrów. Ogrzane po-
Rys. 162. Wiatr wieje od morza
Rys. 163. Wiatr wieje do morza
wietrze unosi się od powierzchni lądu do góry. Na jego miejsce napływa
znad wód powietrze zimniejsze (rysunek 162). Dzięki temu w czasie
dnia nad brzegiem morza wiatr wieje od strony morza w kierunku
lądu, nocą zaś jest przeciwnie. Piasek stygnie szybciej niż woda w morzu
Powietrze cieplejsze unosi się nad morzem. Na opróżnione miejs
dopływa chłodniejsze powietrze znad lądu. Wiatr wieje zatem o ą u
do morza (rysunek 163).	*	nnrt zwa-
Ruchy cieplne powietrza wykorzystują piloci uprawiający sp ,
ny szybownictwem (rysunek 164). Nad miastami, polami powietrze
się do góry. Występują tak zwane prądy wstępujące powietrz
150
Rys. 164. Szybowiec wykorzystuje ruchy konwekcyjne powietrza
rzekami, lasami, jeziorami powietrze spływa ku dołowi. Mamy wówczas
prądy powietrzne zstępujące. Szybowiec porwany przez prąd wstępujący
wzbija się w górę. Wszedłszy zaś w prąd zstępujący, obniża swój lot.
67. O promieniowaniu
Dotychczas dowiedziałeś się, że ciepło może się rozchodzić przez
przewodnictwo i unoszenie. W pierwszym przypadku ciepło przechodzi
wzdłuż ciała, w drugim — wędruje wraz z cieczą lub gazem. A w jaki
sposób dochodzi do nas ciepło ze Słońca?
Przecież im dalej od Ziemi, tym powietrze jest rzadsze. Kilkaset kilo-
metrów nad Ziemią nie ma go wcale. Ciepło Słońca nie może więc docho-
dzić do Ziemi ani drogą przewodnictwa, ani przez unoszenie. Widocznie
ciepło może się rozchodzić w jeszcze inny sposób. Ten jeszcze ci nieznany
sposób rozchodzenia się ciepła nazywamy promieniowaniem. Słońce
traci ciepło przez promieniowanie.
Promieniowanie cieplne wychodzące ze Słońca nie jest widoczne dla
oka. Gdy pada na jakieś, ciało, ogrzewa je.
Wiosną często obserwujemy, jak pod działaniem promieni słonecz-
nych topnieje śnieg. Natonąiast w rowach, dołach, miejscach zacienionych
utrzymuje się on przez czas dłuższy.
Słońce nagrzewa ciała najsilniej w południe. Wtedy bowiem promienie
słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi kąt większy niż o wschodzie lub
151
Rys. 165. Słońce najsilniej grzeje w południe
Rys. 166. Sople lodu zwisające
z okapu
o zachodzie. Wówczas najsilniej nagrzewają się dachy lub zbocza e '
strony słonecznej.	&orod
Nagrzewanie się ciał przez promieniowanie zależy więc od kąta aki
tworzą promienie z powierzchnią ciała (rysunek 165). Najsilniejsze nagrze-
wanie ma miejsce wówczas-, gdy promie-
nie padają na powierzchnię prostopadle,
czyli tworzą z powierzchnią ogrzewaną
kąt 90°.
Bardzo często w mroźny dzień wczes-
nowiosenny śnieg na dachach topnieje,
gdy nań padają promienie słoneczne.
Woda ściekająca z dachu zamarza pod
wieczór i tworzy sople lodu zwisające
z okapu (rysunek 166).
Plantacje owoców południowych —
winogron, moreli, brzoskwiń dobrze się
rozwijają na zboczach gór od strony
południowej, gdyż mają tu duże nasło-
necznienie (dlaczego?). Owoce w tych
warunkach mogą dojrzewać. ,
Piece, piecyki, kuchenki, żarów i
przez promieniowanie. Gdy staniemy
pło. I to tym bardzie), mi
silniej, im bliżej
lVlJLAVn ****** -j -
większym kątem padają p^1
świecące tracą ciepło również i
blisko nich czujemy, że dochodzi do nas cie
bliżej jesteśmy źródła ciepła. Zapamiętaj:
Ciała nagrzewają się przez promieniowanie tym
znajdują się źródła ciepła oraz pod im _
68. Stygnięcie i ogrzewanie się ciał dzięki promieniowaniu
Szybkość ostygania i ogrzewania ciał dzięki promieniowaniu zależy
od rodzaju ich powierzchni.
Możemy się o tym przekonać z następującego doświadczenia.
Do jednakowych kolbek szklanych, z których jedna jest pomalowana
na czarno, a druga na biało, nalejmy gorącej wody. Mierząc po paru
minutach temperaturę wody w obu kolbach przekonamy się, że w czarnej
jest ona niższa niż w białej (rysunek 167).
Rys. 167. Kolba pomalowana na czar-
no stygnie szybciej niż biała
Rys. 168. Ciała czarne nagrzewają się
szybciej niż białe

Ciała czarne stygną zatem szybciej od białych. Ciała chropowate
również stygną szybciej od gładkich, polerowanych.
A jak nagrzewają się ciała pod działaniem promieniowania?
Aby to zbadać, do prostopadłościennego naczynia metalowego nalej-
my gorącej wody. Dość blisko jednej ze ścian ustawmy termome'tr, któ-
rego naczyńko z rtęcią pomalowano białą farbą lub owinięto cienką
cynfolią. Z drugiej strony naczynia, w tej samej odległości, ustawmy
podobny termometr, lecz z naczyńkiem na rtęć pomalowanym farbą
czarną. Po paru minutach przekonamy się, że termometr z poczernionym
naczyńkiem na rtęć wskaże wyższą temperaturę niż termometr po stronie
przeciwnej, (rysunek 168).
na te ciała.
153
Ciała czarne pochłaniają więcej promieni cieplnych 
i błyszczące. Dlatego bardziej się nagrzewaj,. podobn,e zari””” bl*
ciała chropowate.	zachowują sję
Jak widzimy:
Ciała czarne, chropowate szybciej stygną, ale
nagrzewają niż ciała białe, błyszczące.
równie
wolniej
Piecyk żelazny jest chropowaty. Szybko się nagrzewa, lecz ró
szybko stygnie. Piec kaflowy nagrzewa się wolniej, lecz także
stygnie. Mówimy, że „dłużej trzyma ciepło”.
Latem chętnie nosimy jasne ubrania. Pochłaniają one mało ciepła
Ciało nasze dzięki temu mało się nagrzewa. Rozumiesz teraz, dlaczego
posrebrza się ścianki naczynia termosu.
Hale fabryczne ogrzewa się często parą wodną przepływającą przez
rury, do których są przylutowane żelazne płytki (są to tzw. radiatory).
Ciepło promieniuje przez dużą powierzchnię płytek; dzięki temu więcej
ciepła ogrzewa pomieszczenie (rysunek 169).
Rvs. ^69. Radiatory na rurach z parą do ogrze-
wania. pomieszczeń
r Jra w silniku
Pvs 170. Radiator cylindra
RyS’	motocyklowym
silnikach m°t0cVk * j
1 wraZ Ciepło
chłodzący CieP
W celu szybkiego chłodzeni y	fabryce
z iz 1701 korpusy silników odlewa się
(rysunek 170), korpusy •	powierzchnię cr
chłodzącymi (żebrami). Zwiększa	P
wydzielane w cylindrze szybko promieniuje na zewnątrz. Silnik mniej
się przez to nagrzewa. Wyjaśnij, w jaki jeszcze sposób chłodzi się taki
cylinder w czasie jazdy motocykla?
pytania i zadania
1.	Jakie znasz źródła ciepła ? Jaki materiał opałowy ulega tam spa-
laniu ?
2.	Dlaczego stosowanie węgla do opalania nie jest ekonomiczne ?
3.	Jakie znasz sposoby rozchodzenia się ciepła?
4.	Jakie znasz dobre i złe przewodniki ciepła?
5.	Podaj przykłady zastosowań dobrych przewodników ciepła.
6.	Podaj przykłady zastosowań złych przewodników ciepła.
7.	Dlaczego podłoga z posadzki cementowej lub kamiennej wydaje
się zimniejsza niż podłoga drewniana?
8.	Jak zbudowany jest termos? Do czego on służy? Dlaczego jest
dobrym izolatorem?
9.	Jak rozchodzi się ciepło w cieczach? Podaj przykłady.
10.	Dlaczego w mieszkaniu posiadającym nieszczelne drzwi odczu-
wamy powiew zimnego powietrza po nogach?
11.	Jak urządzone jest ogrzewanie w twoim mieszkaniu? Wyjaśnij
obieg ciepła.
12.	Co to są elektrociepłownie i jakie jest ich zadanie?
13.	Jak powstają wiatry nad morzem?
14.	Jakie ciała stygną szybko, a jakie wolno?
15.	Kiedy promieniowanie słoneczne ogrzewa przedmioty najsilniej?
16.	Powietrze jest złym przewodnikiem ciepła. Dlaczego ciała w* po-
wietrzu stygną?
155
III.	O ROZSZERZALNOŚCI CIEPLNEJ CIAŁ
I TEMPERATURZE
69.	Ognewanie i oziębianie ciał
Bardzo często dla szybkiego ostudzenia ugotowanego jajka wkład
je do naczynia z zimną wodą. Wówczas cieple jajko ogrzewa wod
czynią. U)ko przy tym stygnie, oziębia się.	ni
Spalające się w palenisku węgiel ogrzewa piec. Piec z kolei ogrzew
mieszkanie (pomieszczenie).	a
Gdy woda w wannie jest za zimna, dolewamy wody gorącej. Odda e
ona ciepło wodzie zimnej, oziębia się. Woda zimna natomiast ogrzewa
się. Pobiera ciepło.
Woda w chłodnicy samochodu ogrzewa się ciepłem wydzielanym
przez gorące cylindry silnika i chłodzi je.
70,	Jak zmieniają się ciała pod wpływem ogrzewania
Jeden koniec długiego drutu miedzianego umocujmy w statywie
(rysunek PI). Drugi koniec przerzućmy przez blok i obciążmy obciążni-
kami. Na drucie przed blokiem zamocujemy strzałkę z blachy lub z dru-
Rys. 171. Drut pod wpływem ogrzewania wydłuża sic
tu. Pod nią ustawmy podstawkę z ostrzem. Ogrzewajmy drut wodząc
płomieniem wzdłuż jego długości. Okaże się, że strzałka przesunie się
w prawo. Drut pod wpływem ogrzewania wydłużył się. P° °djęo
płomienia będzie się ochładzał i kurczył. Po krótkim czasie odz
długość pierwotną. Podobnie zachowałby się drut żelazny, z tym je
że — przy tym samym ogrzaniu — wydłużyłby się mniej niż mie z
156
A więc pręty, zwłaszcza metalowe,
pod wpływem ogrzewania wydłużaj się.
Na rysunku 172 widzisz kulę i pier-
ścień tak dobrane, że kula z łatwością
przechodzi przez pierścień.
Jeżeli ją ogrzejemy, to okażc się, że
nie mieści się wewnątrz pierścienia (rysu-
nek 173).
Kula ogrzana rozszerzyła się, zwięk-
szyła swoją objętość i nie mogła przesu-
wać się przez pierścień. Gdy ją ochło-
dzimy, skurczy się. Jej objętość, a więc
i średnica, zmniejszą się. Dzięki temu
znowu swobodnie będzie przechodzić
przez pierścień.
Z wykonanych doświadczeń wynika,
że ciała stałe przy ogrzewaniu rozsze-
rzają się, a przy oziębianiu — kurczą.
Zbadamy teraz, jak pod tym wzglę-
dem zachowuje się woda i inne ciecze.
Kolbę zawierającą zabarwioną wodę
zatkajmy korkiem gumowym ze szklaną
rurką. Trochę wody przy tym powinno
Rys. 173. Kula cgrzaru mc prze-
chodzi przez piertcen
Rys. 174. Woda ogrzana rozszerza się
wejść do rurki. Obejmijrr
kolbę dłońmi. Początkowo
zauważymy opadanie uod\
w rurce, a następnie jej wzno-
szenie się (rysunek 174).
Zjawisko to wyjaśniamy
następująco. Ciepło naszych
rąk ogrzewało początkowo
samą kolbę szklaną. Zaczęła
się ona przeto rozszerzać
i zwiększać swą objętość.
W oda w rurce zaczęła opa-
dać (dlaczego?). Gdy ciepło
157
Rys. 176. Powietrze oziębiane kur-
rozsze-
c S1£ do
zmniejszać
zaczęło następnie dopływać do wody i ją ogrzewać, nastąpiło jej
rzanie się, zwiększanie objętości. Woda w rurce zaczęła podnosić 7
góry. Po odsunięciu dłoni woda w kolbie będzie się oziębiać 	'
swoją objętość. Możemy wstawić kolbę do naczynia z zimną wodą'"w T
w rurce będzie opadać.	’ oda
Podobnie jak woda zachowywałyby się: nafta, spirytus, benz
i inne ciecze.	’ 7ria
Ciecze przy ogrzewaniu zwiększają swoją objętość, rozszerzają si •
a przy oziębianiu zmniejszają swą objętość, kurczą się.
Pozostaje jeszcze zbadanie, jak pod tym względem zachowuje sic
powietrze i inne gazy.
DOŚWIADCZENIE. Użyjemy do doświadczenia kolby jak w przy-
padku poprzednim. Zamiast wody’będzie w niej powietrze. 1 '
Koniec rurki zanurzmy do zlewki z wodą i ogrzewajmy lekko kolbę
płomieniem palnika. Zauważymy wychodzące z rurki (a więc z kolby)
pęcherzyki powietrza (rysunek 175).
Rys. 175. Powietrze ogrzane rozszerza się
Jeżeli odsuniemy palnik od kolby i położymy na niej ściereczkę zwi
żoną wodą lub wprost polewać będziemy zimną wodą, to powietrze
w kolbie będzie się kurczyć. Powietrze zewnętrzne wpychać hę zie
wodę do rurki i kolby (rysunek 176).
Możemy również wykonać doświadczenie następujące.	,
DOŚWIADCZENIE. Kolbę zamykamy korkiem ze zgiętą rurką I
na rysunku 177. W rurce znajduje się kropla zabarwionej wody.
»
Gdy będziemy ogrzewać kolbę
ciepłem naszych rąk, zauważy-
my znaczne przesunięcie się
kropli w rurce w lewo. Powie-
trze rozszerzając się przesuwało
kroplę wody w stronę wylotu
rurki. Gdy oziębimy kolbę, bę-
dziemy tym powodować kur-
czenie się powietrza. Kropla
wody będzie się przesuwać w
prawo, w stronę kolby.
Podobnie jak powietrze zacho-
wują się i inne gazy. Przy ogrze-
waniu rozszerzają się, a przy ozię-
bianiu — kurczą.
Z powyższych doświadczeń do-
wiedziałeś się, że:
Rys. 177. Powietrze ogrzane przesuwa
kroplę wody
Ciała stałe, ciecze i gazy przy ogrzewaniu rozszerzają się,
a przy oziębianiu — kurczą.
Przy tym ciała stałe rozszerzają się nieznacznie, ciecze bardziej, a gazy
najbardziej.
71.	Jak zbudowany jest termometr
Jak wiesz, termometr służy do mierzenia temperatury ciał. Składa
się on z bardzo wąskiej rurki szklanej, z jednej strony zakończonej
zbiorniczkiem z rtęcią, a z drugiej strony zasklepionej (rysunek 178).
Do zbiorniczka dolutowana jest szersza rurka szklana, zasklepiona
u góry. Wewnątrz umocowana jest skala. Termometr nadaje się do
użytku, gdy zanurzony do topniejącego lodu wskazuje 0 skali (rysunek
179), a zanurzony w wodzie wrzącej przy ciśnieniu normalnym — po-
białkę 100 (rysunek 180). Przekonaj się o tym, wstawiając najpierw
dolną część termometru do mieszaniny wody i lodu, a następnie do
pary wrzącej wody tuż nad jej powierzchnią i odczytując w obu przy-
padkach wskazanie termometru. Odległość między 0 i 100 podzielono
na 100 części. Odległość między sąsiednimi podziałkami odpowiada
1 stopniowi w skali Celsjusza (1°C).
159
Rys. 178. Termo-
metr
Rys. 179. Sprawdzanie
zera skali termometru
Rys. 180. Sprawdzanie 100° skali termo-
metru
wskazuje termometr ? Cieczą termometryczną w termometrach laborato-
ryjnych jest rtęć.
Do mierzenia temperatury na zewnątrz pomieszczeń korzystamy z ter-
mometru zaokiennego. Jego zbiorniczek jest wypełniony zabarwionym
spirytusem (rysunek 184).
Aby mierzyć temperaturę ciała człowieka, używa sic termometrów
lekarskich.
Termometr lekarski powszechnie stosowany przedstawia rysunek
185 (str. 162).
Na termometrze lekarskim odległość między stopniami n skali jest
podzielona na 10 części. Posiada 10 kresek.-Odległość między sąsiednimi
kreskami wynosi 0,1 °C. Ze skal wnioskujemy, że temperatura ciała czło-
72. Niektóre rodzaje termometrów
Termometry mają liczne zastosowania w życiu codziennym, w tech-
nice, w nauce i w rolnictwie.
Do badania temperatury pomieszczeń — sal szkolnych, mieszkań,
hal fabrycznych, przechowalni owoców, cieplarni stosuje się termo-
metry ścienne, zwane też pokojowymi. Zbiorniczek w tego rodzaju
termometrach wypełniony jest spirytusem.
Jaką najwyższą i najniższą temperaturę może wskazywać termometr
przedstawiony na rysunku 181?
W celu mierzenia temperatur w laboratoriach, pracowniach nau o
wych, pracowniach szkolnych stosuje się termometry laboratoryjn
(rysunek 182). Jest wiele ich rodzajów, zależnie od przeznaczenia.
Na rysunku 183 widzisz część termometru laboratoryjnego.
Ilu stopniom odpowiada jedna podziałka skali? Jaką temp
(10)
160
Rys. 181. Termometr
pokojowy
Rys. 182. Ter-
mometr labo-
ratoryjny
Rys. 183. Część
termometru labo-
ratoryjnego
Rys. 184. Termometr
zaokienny
11 — Fizyka, kl. VI
161
Rys. 186. Kanahk
W termometrie
Rys. 187. Ostrze
ermocnetrze lęka
iom
Nermalna temperatura cuu ’ud kir^o wynosi xt. b
<!\*zv'Z nieraz, ic chory nu temperaturę na przykład
i 6 kredek lub mówiąc krócej 38 i 6. Oznacza to z-
rerr.pcrarura chorego wynosi 38,6 Termometr lekarski
rst bardzo czub. Wv starczy trzymać go pod pachą tylko
kiego termometru juz w czasie wyjmowania. go i odczr-
rywtnia temperatury nastąpiłoby obniżenie się słupka
nęc . Nie można by dokładnie zbadać temperatur cia-
ła. Pomyślano jednak o tym, aby tę trudność usunąć
W termometrze jednego typu kanalik, któr\ łączy
zbiorniczek na rtęć z rureczką, jest bardzo wąziutki.
Ogrzana w zbiorniczku rtęć przeciska się kanalikiem do
rureczki. Po wyjęciu termometru spod pachy rtęć się
w kanaliku K i nie przedostaje się do zbiorniczka
(nsunck 186). Wysokość słupka rtęci w rurce utrzy-
muje się. Można, jak widzisz, po zmierzeniu „gorączki”
wy |ąć termometr i odczytać go w długi czas po tym
wskazania.
Gdv chcemy użyć tego termo-
metru do zmierzenia temperatury
innego chorego lub po pewnym cza-
sie temperatury własnego ciała, mu-
simy uprzednio termometr wstrzą
snąć. Ruchem tym wtłaczamy do
zbiorniczka rtęć znad kanalika.
W termometrach lekarskich in-
nego rodzaju do dna zbiorniczka
dolutowano ostrze (rysunek 18 •
Przy ogrzewaniu zbiorniczka
rtęć przeciska się do rurki. Przy
oziębianiu — słupek rtęci przery
się w miejscu, gdzie znajduje
ostrze. Rtęć z rurki me mozc
przedostać do zbiorniczka.
162
Takich kanalików i oatrzv mc pmudają inne tern wnetry. Nie mirzy
tern wstrząsać nimi, gdy przyttępu>emy do rmcncoii temperatur
Należy jeszere w^pomrue* o termometrze Wużącym do mierzenia
temperatur) wody w kąpich Nazywa ti< n termometrem kąpielowym.
Właściwy termometr jeat umieszczony wewnątrz drewnianej lub pL ły-
kowej obudowy, dzięki czemu phwa po powierzchni wody,
Opróci wspomnianych i omówionych wyzei termometrów m sto
sowane jeszcze inne ich rodzaje. Poznacz je u na»tępnyrh larach nauki.
73.	Jeszcze o rozszerzalności wody
Omawialiśmy |uz zachowanie się wody przy ogrzewaniu ei oepłem
naszych dłoni. Gdyby <my dokładniej zbadali rozszerzalno c wody w gra-
nicach temperatury od 0 do 4°, stwierdzilibyśmy osobhwre je। zachowanie.
Oziębiając wodę od 10° do 4°
stwierdzilibyśmy, ze woda
kurczy się, zmniejsza swoją
objętość. Natomiast dalsze
oziębianie wody od 4 do 0
będzie pow odować zwiększe-
nie jej objętości (rysunek
188). Zatem przy 4 C woda
posiada objętość najmniej-
szą, a więc największy cię-
żar właściwy (dlaczego ?).
Fakt, że w oda w* tempera-
turze 4 osiąga największy
ciężar właściwy, ma olbrzy-
mie znaczenie dla życia roślin
wodnych oraz dla zwierząt
zamieszkałych w rzekach, je-
ziorach, stawkach i morzach.
Ry< 183. Owbhwn r ~x3L»crx- r.
Gdy temperatura powietrza ponad wodą bardzo spad nie, to oziębiające
się warstw*y pow'ierzuhniowre wody dochodzą do tetnperatun 4 i za-
czynają opadać na dno (dlaczego?) Na ich miejsce wypływa do górv
woda cieplejsza z dna. Ta znów oziębia tlę do 4 i opada na dno. Z kolei
cieplejsza woda wypływa do góry — i tak dalej. Mamy zatem ruch
163
Rys. 189. Rozkład temperatury wody w dużym zbiorniku w czasie mrozu
konwekcyjny wody. Trwa on dopóty, dopóki temperatura wody w zbior-
niku nie ustali się, jak pokazuje rysunek 189. Wtedy ruch konwekcyjny
wody ustaje.
Jak wiesz, woda jest złym przewodnikiem ciepła. Odpływ ciepła
z wody drogą przewodnictwa jest więc nieznaczny. Jeżeli przy tym na
powierzchni jej wytworzy się lód, odpływ ciepła z wody będzie bardzo
powolny. Jednak na dnie temperatura będzie się utrzymywać stale na
wysokości 4°C. Jest to zupełnie wystarczająca temperatura dla utrzyma-
nia życia roślin i zwierząt wodnych.
Latem woda w dużych zbiornikach nagrzewa się na powierzchni,
jako lżejsza, nie będzie opadać na dno. Zatem na dnie woda jest zawsze
chłodniejsza niż na powierzchni.
74.	Do czego służy bimetal
Wiemy już o tym, że metale rozszerzają się niejednakowo. Fakt ten
został wyzyskany w licznych urządzeniach działających automatycznie.
Główną częścią takich urządzeń jest bimetal. Są to znitowane ze so
dwa paski różnych metali o różnych rozszcrzalnościach. Jeże i
przykład dolny pasek jest miedziany, a górny z cynku, to pizy °gr^ex ‘
niu bimetalu pasek miedziany rozszerza się bardziej niż cynków}. 03
oziębiali (rysunek 191), to wygnie
iclu urządzeniach
mu
tal wygina się w dół (rysunek 190).
Jeżeli ten bimetal będziemy <
do góry (dlaczego?).
Ta właściwość bimetalu została wykorzystana w w
164
Rys. 190. Bimetal ogrzewany
Rys. 191. Bimetal oziębiany
technicznych i praktycznych. Jednym z nich jest zastosowanie bimetalu
w automatycznej sygnalizacji pożarowej. W magazynach, halach fabrycz-
nych, szybach kopalnianych instaluje się urządzenie, którego schemat
jest przedstawiony na rysunku 192.
W dyżurce znajduje się bateria lub inne źródło prądu oraz dzwonek
alarmowy. Jeden biegun baterii jest połączony z bimetalem znajdującym
się w pomieszczeniu. Drugi jej bie-
gun jest dołączony do dzwonka
i potem do śrubki a w uregulowa-
nej odległości od bimetalu. Gdy
w pomieszczeniu wybuchnie pożar,
bimetal ogrzewa się, wygina się ku
dołowi, dotyka do śrubki a. Dzwo-
nek zacznie dzwonić.
Bimetal jest wykorzystany w
działaniu kierunkowskazu błysko-	t .
,	Rys. 192. Schemat urządzenia
wego samochodów, zwanego ina-	alarmowego z bimetalem
czej migaczem.
Po włączeniu przez kierowcę bocznej lampki, prąd dopływa do niej
poprzez bimetal. Pod wpływem przepływającego prądu bimetal nagrze-
wa się i odgina tak, że przerywa prąd w obwodzie. Lampka nie świeci się.
W tym czasie oziębia się bimetal, odgina się w. stronę przeciwną, dotyka
śrubki i włącza prąd do żaróweczki. I znów metal się oziębia, wyłącza
prąd — i tak dalej. Dzięki temu mamy stale włączanie i wyłączanie prądu
w obwodzie, przez to zaś stale przerywanie (miganie) świecenia żaró-
weczki.
W samochodzie bimetal jest również zastosowany w urządzeniu
165
bimetal kurczy się i zamyka obieg wod\
bimetal otwiera zawór
chłodzi wodę
automatycznie regulującym temperaturę w chłodnicy; pozwala to na
utrzymywanie odpowiedniej temperatury cylindrów silnika.
Badania wykazały, że silnik samochodowy chłodzony wodą pracuje
najlepiej, gdy temperatura wody w chłodnicy waha się w granicach od
80 do 90c. Jeżeli obniży się poniżej 80°, wówczas w specjalnym urządze-
niu, zwanym termosyfonem, ’_____________y
w chłodnicy. Woda ogrzewa się ciepłem wydzielanym przez silnik. Gd>
temperatura tej wody odpowiednio wzrośnie, _____
wodny i woda obiega system chłodniczy. Prąd powietrza
odbierając od niej ciepło dostarczane przez silnik.
Bimetal ma zastosowanie w urządzeniu do automatycznej regu <
temperatury w lodówkach sklepowych, restauracyjnych i domowy
(rysunek 193). Gdy znajdujesz się w pobliżu takiej lodówki, może
166
4
/
usłyszeć, jak automatycznie włącza się w niej silnik elektryczny, który
uruchamia urządzenie chłodnicze. To bimetal włączy! prąd elektryczny
do silnika, gdy temperatura w lodówce podniosła się powyżej przewi-
dzianej.
Bimetale są także stosowane w lampach jarzeniowych, zwanych świe-
tlówkami, w żelazkach elektrycznych o automatycznej regulacji tempe-
ratury oraz w wielu innych urządzeniach technicznych.
75.	Występowanie zjawiska rozszerzalności cieplnej
ciał w życiu codziennym i technice
Zmiany długości i objętości ciał pod wpływem zmian temperatury
mają duże znaczenie w życiu codziennym i w technice. Oto niektóre przy-
kłady.	*
Przy zakładaniu przewodów telefonicznych lub elektrycznych nie
napina się ich zbyt mocno. Pozostawia się pewien zwis. Jest to konieczne
ponieważ zimą, zwłaszcza podczas silnych mrozów, przewody kurcz c
się mogłyby się zerwać (fotografia 194).

Rys. 194. Przewody elektryczne mają zwis
Przewody trakcji elektrycznej utrzymywane są zawsze sztywno
pomocą drutów obciążonych przy slupach odpowiednimi ciężararnf
Urządzenie to (fotografia 195) zabezpiecza przewody przed zerwanie
w czasie dużych zmian temperatury, kiedy zachodzi wydłużanie się lub
kurczenie się przewodów. Jak działa to urządzenie w przypadku ogrzania
się przewodów?
Szyny kolejowe układa się w ten sposób, że pozostawia się między
nimi trochę wolnego miejsca. Latem szyny nagrzewają się, wydłużają
Rys. 195. Obciążniki usztywniają przewody

w stronę ]
wyrywają z pokładów.
Rys. 196. Koniec mo-
stu na walkach
pozostawionych luk. Dzięki nim szyny nie wyginają się, nie
Szyny tramwajowe natomiast spawa się ze sobą bez żadnych luk
Wpuszcza się je natomiast w jezdnię, dzięki czemu wahania temperatury
szyn są nieznaczne. Obecnie spawa się i szyny kolejowe, gdyż wykonuje
się je ze stali, która nieznacznie zmienia długość przy ogrzewaniu (tor
bezstykowy).
169
Aby metalowa konstrukcja mostu mogła swobodnie zmieniać długość
w zależności od temperatury, jeden koniec konstrukcji opiera sie na
wózku lub na wałkach (fotografia 196).
Ponadto nawierzchnia mostu jest zakończona także zębatką, która
wchodzi w zębatkę jezdni na brzegu (fotografia 197).
Podobnie metalowe konstrukcje dachów dużych domów, hal fabrycz
nych, magazynów posiadają również walki bądź wózki oparte na jednej
ze ścian.
Rys. 197. Zazębienie jezdni mostu i brzegu
W kuchni widzisz nieraz popękaną płytę i pierścienie (fajerki),
one widocznie przy silnym nagrzaniu szybko ochłodzone u oda z prz
pełnionego imbryka łub innego naczynia kuchennego.
Gdy chcemy zagotować wodę w imbryku, nie napełniamy g°
wicie (dlaczego ?).	.
Podobnie nie napełniamy całkowicie zbiorników benzynowy c
niek z naftą, spirytusem i innymi cieczami. 1
korki, wypływają również szparami, szczelinami przy korku.
Ogrzane ciecze wysadzają
170
Rys. 198. Rura-amortyzator
Rys. 199. Przewody rurowe z rurami-amomzatorami
Rury do rozprowadzania pary lub gorącej wody wydłużają się, co
grozi im popękaniem. Aby temu zapobiec, wmontownije się co pewien od-
cinek rury odpowiednie zabezpieczenia (amortyzatory). Rysunki 198 i 199.
Wyjaśnij, dlaczego amor-
tyzator zabezpiecza przewód
rurowy od uszkodzenia?
Koła wagonów nie są
jednolite. Składają się z koła
właściwego, na które nabija
się rozgrzaną do czerwo-
ności stalową obręcz. Pod-
czas stygnięcia obręcz się
kurczy i ściśle przylega do
koła.
W podobny sposób ko-
wal nabija obręcz na koło
wozu (rysunek 200).
Gazy ogrzane zwiększa-
ją swoją objętość. Dzięki
temu zmniejsza się ich cię-
żar właściwy. Stają się „lżej-
Rys. 200. Kowale nabijają gorącą obręcz na kolo
171
sze”. Wykorzystali to pierwsi konstruktorzy balonu. Pod otwore l
rozpalono ognisko. Ogrzane wewnątrz balonu powietrze stawaj
tyle „lżejsze”, że balon mógł unosić się do góry (patrz rys. 134 na s^'127?
)'
PYTANIA I ZADANIA
1.	Podaj przykłady zmian długości ciał pod wpływem zmian m
peratury.	' tem'
2.	Podaj przykłady zmian objętości ciał pod wpływem zmian tpm
peratury.	'	crn"
3.	Jakie znasz rodzaje termometrów?
4.	Jak jest zbudowany termometr lekarski?
5.	Dlaczego zimą woda w dużych zbiornikach (rzekach, jeziorach
stawach) nie zamarza do dna ?	’	’
6.	Co to jest bimetal? Podaj urządzenia, w których ma on zastoso-
wanie.	*
♦
7.	Podaj przykłady występowania rozszerzalności cieplnej ciał wży-
ciu codziennym i w technice.
172
SPIS TREŚCI
Wstęp.................................................. 3
>
Część I
*
WSTĘPNE WIADOMOŚCI O CIAŁACH STAŁYCH, CIECZACH I GAZACH
I.	WIADOMOŚCI WSTĘPNE. POMIARY........................ 5
1.	Zmienia się życie naszego kraju........................................ 5
2.	Uczmy się rozróżniać zjawiska fizyczne................................. 6
Pytania i zadania ...................................................
3.	Szukajmy wT naszym otoczeniu ciał stałych i cieczy.................... 7
4.	A teraz zbadajmy właściwości gazów....................................... 9
Pytania i zadania....................................................... 10
5.	Przystępujemy do mierzenia............................................... U
Pytania i zadania....................................................... 13
6.	Mierzenie długości ...................................................... H
7.	Mierzenie objętości ciał..............................................   16
Pytania i zadania...........................................................
IL O SILE I JEJ MIERZENIU
8.	O sile ..............................................................
9.	Co się dzieje z ciałem, na które działa siła.........................
10.	O ciałach sprężystych, plastycznych i kruchych.......................
11.	Co powinniśmy wiedzieć o każdej sile.................................
12.	Dlaczego ciała są ciężkie............................................
13.	Jakimi jednostkami mierzymy silę.....................................
14.	Pion i jego zastosowanie.............................................
15.	Poziomnica i jej zastosowanie........................................
Pytania i zadania...............................................
16.	O graficznym (rysunkowym) obrazie siły.............................
17.	Jakim przyrządem mierzymy ..........................................
19
19
21
25
28
30
31
33
35
35
39
40
19.	Waga sprężynowa..........................
20.	Równoważenie siły........................
21.	Waga szkolna ............................
22.	Jak ważymy...............................
Pytania i zadania........................
23.	O ciężarze właściwym ciał................
O wyznaczaniu ciężaru właściwego ciał stałych
Pytania i zadania.........................
O środku ciężkości ciał...................
O wyznaczaniu środka ciężkości............
Pewność równowagi ........................
O parciu i ciśnieniu......................
Pytania i zadania.........................
24.
25.
26.
27.
28.
.. 44
•	• 44
•	• 46
•	• 48
•	• 49
.. 49
•	• 50
•	• 53
•	56
•	57
•	61
•	65
III. O CIECZACH I GAZACH..............
................... 67
29.	O ciężarze i ciężarze
Pytania i zadania .........................
.	.................................... 69
30.	O ciężarze i ciężarze właściwym gazu..........................
Pytania i zadania ........................................................ -Ą
,	  71
31.	Co to jest parcie hydrostatyczne....................................
32.	O ciśnieniu cieczy........................................................ 7^
33.	Od czego zależy parcie cieczy na dno...................................... 76
34.	Jeszcze o parciu cieczy................................................... 78
35.	O bardzo dziwnym doświadczeniu z wodą..................................... 79
36.	Co jeszcze nauka zawdzięcza Pascalowi..................................... 80
właściwym cieczy
67

37.	Jeszcze o parciu hydrostatycznym .....................................
38.	Jak wykorzystano odkrytą przez Pascala właściwość cieczy .............
Pytania i zadania.....................................................
39.	O naczyniach połączonych..............................................
40.	Jak praktycznie wykorzystujemy naczynia połączone.....................
Pytania i zadania.....................................................
41.	Jak działa ciecz na ciało w niej zanurzone............................
42.	Doświadczenie z dynamometrem i obciążnikami...........................
43.	O pewnym starożytnym mędrcu i jego pracy naukowej.....................
44.	O pływaniu ciał..................................................  •	•
45.	Żegluga rzeczna i morska..............................................
Pytania i zadania..............................................     •
46.	O ściśliwości i rozprężliwości powietrza..............................
47.	Żyjemy na dnie oceanu powietrznego....................................
48.	Przekonajmy się o istnieniu ciśnienia atmosferycznego.................
49.	Jak zmierzono ciśnienie atmosferyczne.................................
50.	O barometrze rtęciowym.....................,..........................
51.	O innych barometrach..................................................
Pytania i zadania.....................................................
52.	O ciśnieniu powietrza w zbiornikach zamkniętych.......................
82
83
86
87
89
95
96
97
99
102
104
106
107
108
109
111
113
114
118
119
174
53. Jak człowiek wykorzystuje praktycznie ciśnienie atmosfery
54. O prawie Archimedesa w odniesieniu do powietrza
55. O balonach ...........................
Pytania i zadania.............................
56.	Jak działa pompa powietrzna rozrzedzająca
57.	Pompa zgęszczająca, czyli sprężarka .................
58.	Zastosowanie sprężonego powietrza.............•.....
Pytania i zadania.............................
126
128
129
130
132
136
Część II
NAUKA O CIEPLE
I.	O ŹRÓDŁACH CIEPŁA .................................... n
59.	Jakie znamy źródła ciepła....................
II.	ROZCHODZENIE SIĘ CIEPŁA......................
60.	O rozchodzeniu się ciepła......................................... 140
61.	O przewodnikach i izolatorach	ciepła.........................   140
62.	O termosie........................................................ 144
63.	Jeszcze o zastosowaniu złych i dobrych	przewodników ciepła........ 144
64.	O rozchodzeniu się ciepła przez unoszenie......................... 146
65.	Ogrzewanie pomieszczeń ....:...................................... 148
66.	Jak powstają wiatry7............................................   150
67.	O promieniowaniu ................................................. 151
68.	Stygnięcie i ogrzewanie się ciał	dzięki	promieniowaniu............ 153
Pytania i zadania................................................. 155
III.	O ROZSZERZALNOŚCI CIEPLNEJ CIAŁ I TEMPERATURZE. 156
69.	Ogrzewanie i oziębianie ciał................................. 156
70.	Jak zmieniają się ciała pod wpływem ogrzewania.........................
71.	Jak zbudowany jest termometr ..........................................
72.	Niektóre rodzaje termometrów...........................................
73.	Jeszcze o rozszerzalności wody.........................................
74.	Do czego służy bimetal.................................................
75.	Występowanie zjawiska rozszerzalności cieplnej ciał w życiu codziennym
i technice ...............................................................
Pytania i zadania......................................................
156
159
160
163
164
167
172
f