Πίεση

Είπαμε σε προηγούμενη ενότητα ότι ένα αποτέλεσμα μιας δύναμης είναι η παραμόρφωση του σώματος στο οποίο ενεργεί. Για να περιγράψουμε το μέγεθος της παραμόρφωσης πρέπει να λάβουμε υπόψη κι ένα άλλο παράγοντα, το εμβαδόν στο οποίο εφαρμόζεται η δύναμη.

Ας πάρουμε για παράδειγμα ένα άνδρα που στέκεται στο χιόνι. Αν φοράει χιονοπέδιλα δεν βουλιάζει στο χιόνι και μπορεί να κινηθεί σ’ αυτό, σε αντίθεση που όταν φοράει μόνο τα παπούτσια του, που τότε βουλιάζει στο χιόνι και δεν μπορεί να κινηθεί. Σε κάθε περίπτωση ο άνδρας ασκεί την ίδια δύναμη στο χιόνι, το βάρος του, αλλά όταν φοράει χιονοπέδιλα αυτή η δύναμη κατανέμεται σε μεγάλη επιφάνεια και λέμε ότι έχουμε μικρή πίεση, σε αντίθεση που όταν φορά τα παπούτσια του που το βάρος του κατανέμεται σε μικρή επιφάνεια, οπότε λέμε ότι έχουμε μεγάλη πίεση.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι όταν καρφώνουμε σε ένα κομμάτι ξύλο μια πινέζα. Η δύναμη που ασκούμε στο κεφάλι της πινέζας είναι η ίδια με τη δύναμη που ασκεί η πινέζα στο ξύλο. Αλλά επειδή το κεφάλι της πινέζας έχει πολύ μεγαλύτερο εμβαδόν από τη μύτη της, λέμε ότι η πίεση στο κεφάλι είναι μικρή ενώ η πίεση στη μύτη είναι μεγάλη. Γι’ αυτό το λόγο το ξύλο παραμορφώνεται και εισχωρεί η πινέζα στο ξύλο και δεν έχουμε πρόβλημα με την πίεση που ασκούμε με το χέρι μας στο κεφάλι της πινέζας.

Από τα παραπάνω παραδείγματα καταλαβαίνουμε ότι όσο πιο μικρή είναι η επιφάνεια πάνω στην οποία ενεργεί μια δύναμη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα της να προκαλέσει παραμόρφωση, όπου αυτή η ικανότητα της δύναμης εκφράζεται με το φυσικό μέγεθος της πίεσης.

Ορισμός: Όταν μια δύναμη μέτρου F ενεργεί ομοιόμορφα και κάθετα σε μια επιφάνεια Α ορίζουμε το φυσικό μέγεθος πίεση, ως το πηλίκο της δύναμης F προς την επιφάνεια Α:

Η μονάδα πίεσης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το Pascal (Pa) που ορίζεται ως εξής: 1 Pa (πασκάλ) είναι η πίεση που δημιουργεί μια δύναμη μέτρου 1Ν αν ενεργήσει κάθετα σε μια επιφάνεια 1m2

Επειδή η πίεση ίση με 1 Pa είναι πολύ μικρή χρησιμοποιούμε το πολλαπλάσιο της το 1kPa (κιλοπασκάλ) = 103Pa = 1000Pa.

Η κυριότερη διαφορά της πίεσης από τη δύναμη είναι ότι η πίεση είναι μονόμετρο μέγεθος ενώ η δύναμη είναι διανυσματικό μέγεθος.

Πίεση των ρευστών

Ρευστά ονομάζουμε τα σώματα που δεν έχουν σταθερό σχήμα, αλλά αποκτούν το σχήμα του δοχείου που τα περιέχει. Ονομάζονται ρευστά λόγω της ιδιότητας τους να ρέουν. Ρευστά είναι τα υγρά και τα αέρια.

Κάθε ρευστό που βρίσκεται σε ισορροπία, ασκεί στα τοιχώματα των σωμάτων που βρίσκεται σε επαφή δύναμη και επομένως ασκεί πίεση σ’ αυτά. Η πίεση που ασκεί ένα υγρό που ισορροπεί ονομάζεται υδροστατική πίεση, ενώ η πίεση που ασκείται από τον ατμοσφαιρικό αέρα ονομάζεται ατμοσφαιρική πίεση.