Fizica....

Forta


În fizică, o forţă este o mărime derivată care determină un obiect cu masă să îşi modifice viteza. Forţa este o mărime vectorială ce are atât modul (valoare scalară sau intensitate) cât şi direcţie. A doua lege a lui Newton afirmă că un obiect cu masă constantă va fi accelerat proporţional cu forţa rezultantă ce acţionează asupra sa şi invers proporţional cu masa sa. Echivalent, forţa rezultantă ce acţionează asupra unui obiect este egală cu viteza cu care i se modifică impulsul. Cu alte cuvinte, forţa rezultantă ce acţionează la un moment dat asupra unui corp este derivata temporală a impulsului[2].
Forţele ce acţionează asupra obiectelor tridimensionale le pot determina pe acestea să se şi rotească sau să se deformeze, sau pot cauza o schimbare a presiunii. Tendinţa unei forţe de a cauza modificarea vitezei de rotaţie în jurul unei axe se numeşte moment. Deformarea şi presiunea sunt rezultatele forţelor de tensiune din cadrul unui obiect.
Din antichitate, oamenii de ştiinţă au folosit conceptul de forţă în studiul obiectelor staţionare şi în mişcare. Studiul forţelor a progresat odată cu descrierile date de filozoful Arhimede în secolul al III-lea î.e.n., privind interacţiunea forţelor în mecanisme simple.[5] Înainte de aceasta, descrierea forţelor de către Aristotel conţinea unele greşeli şi neînţelegeri fundamentale. În secolul al XVII-lea, Sir Issac Newton a corectat aceste greşeli şi a enunţat o teorie ce a rămas neschimbată timp de aproape trei sute de ani. La începutul secolului al XX-lea, Einstein, în teoria relativităţii generale, a prezis cu succes eşecul modelului lui Newton pentru gravitaţie, lansând conceptul de continuum spaţiu-timp.
Teoria mai recentă cunoscută sub numele de Modelul Standard din fizica particulelor asociază forţe la nivelul mecanicii cuantice. Modelul Standard prezice că unele particule de schimb sunt mijlocul fundamental prin care sunt emise şi absorbite forţele. Sunt cunoscute doar patru interacţiuni principale generatoare de forţe: tare, electromagnetică, slabă, şi gravitatională. Observaţiile din fizica particulelor de energii înalte, efectuate în anii 1970 şi 1980 au confirmat că forţele slabe şi cele electromagnetice sunt de fapt expresia aceleiaşi interacţiuni fundamentale.
În sistemul internaţional, forţa se măsoară în newtoni, dar alte sisteme de unităţi de măsură definesc şi alte unităţi, dintre care multe sunt în strânsă legătură cu unităţile de măsură pentru masă.

Presiunea


Relaţia de definiţie este:

unde: p este presiunea, F este forţa normală, S este suprafaţa.
Presiunea este o mărime scalară, care în SI se măsoară în pascali. 1 Pa = 1 N/m2.
Presiunea se transmite suprafeţelor înconjurătoare ale domeniului sau secţiunilor prin fluid în direcţie normală în orice punct a acestor suprafeţe sau secţiuni. Ea este un parametru fundamental în termodinamică şi este o variabilă conjugată volumului.

Măsurarea presiunilor se poate face cu manometrul. Manometrul pentru presiunea atmosferică se numeşte barometru.
Unitatea SI pentru presiune este pascalul (Pa), egal cu un Newton pe metru pătrat (N•m-2 sau kg•m-1•s-2). Această unitate a fost adoptată în 1971; înainte presiunea în SI era exprimată în N/m2. Este tolerată unitatea de măsură bar: 1 bar = 105 Pa, ca fiind foarte apropiată ca mărime de vechea atmosferă tehnică (at).
Unitatea de măsură în alte sisteme de unităţi:
MKfS: 1 kgf/cm2 = 1 at = 98166,5 Pa
CGS: 1 barie = 1 dynă/cm2 = 0,1 Pa
Uneori presiunea este exprimată în mmHg, ca presiunea exercitată de o coloană de mercur cu înălţimea de 1 mm. Deoarece în această definiţie intervine densitatea mercurului – mărime a cărei valoare se putea modifica odată cu creşterea preciziei mijloacelor de măsurare – prin convenţie s-a stabilit că 760 mmHg = 1 atm (atmosferă fizică) = 101325 Pa. Atmosfera fizică este considerată presiune normală în definirea multor proprietăţi şi corespunde aproximativ la presiunea atmosferică la nivelul mării.
La fel, presiunea se poate exprima în înălţimea unei coloane de lichid oarecare, mult folosită fiind apa: mmH2O. Presiunea este dată de relaţia (vezi mai jos la presiune hidrostatică):

Densitatea lichidului ρ nu se cunoaşte exact, iar acceleraţia gravitaţională g nu are valori identice în orice punct de pe Pământ, aşa că în mod convenţional se consideră g = 9,80665 m/s2, iar pentru apă ρ = 1000 kg/m3.
Deşi neacceptate în fizică, aceste „unităţi manometrice” se întâlnesc în practică, de exemplu presiunea sangvină adesea este exprimată în milimetri de mercur, iar la scufundări 10 m adâncime corespund la „o atmosferă”.
La gaze, presiunea este uneori exprimată nu ca presiune absolută, ci ca presiune relativă, relativ la presiunea atmosferică. Un exemplu este presiunea aerului în pneurile automobilelor, unde se spune "220 kPa", ceea ce însemnă 220 kPa peste presiunea atmosferică. Deoarece presiunea atmosferică la nivelul mării este de cca. 100 kPa, presiunea absolută în pneu este cca. 320 kPa. În tehnică se spune "o suprapresiune de 220 kPa".




Natura scalară a presiunii

În fluide în repaus moleculele sunt în continuă mişcare browniană. Deoarece numărul de molecule este foarte mare şi mişcarea lor individuală este aleatoare nu se observă nicio mişcare la nivel macroscopic. Dacă fluidul este închis într-un vas, se va constata existenţa unei presiuni pe pereţii vasului datorită impactului moleculelor fluidului cu pereţii. Indiferent unde ar fi plasaţi aceşti pereţi, chiar în vas, presiunea va fi aceeaşi peste tot. Vasul s-ar putea reduce la dimensiunile unui punct, în care presiunea va avea o unică valoare. Rezultă că presiunea este o mărime scalară, nu una vectorială, ea are o valoare, dar nu o direcţie asociată în care se exercită. În interiorul unui fluid presiunea se exercită în toate direcţiile, iar la suprafeţele care înconjoară domeniul, perpendicular pe aceste suprafeţe.
[modifică]




Presiune normală

Până în anul 1982, prin presiune normală s-a înţeles presiunea de o atmosferă fizică, adică 760 torr = 101325 Pa. Începând cu anul 1982 BIPM recomandă drept presiune normală presiunea de 1 bar = 100000 Pa[1], însă această recomandare încă nu s-a impus.