Scientia

Ce este presiunea?

Presiunea este raportul dintre forţa care se aplică asupra unei anumite suprafeţe şi respectiva suprafaţă. 

P=F/A

Rezultă, aşadar, că odată cu creşterea forţei şi concentrarea ei pe o suprafaţă cât mai mică, creşte şi presiunea. Altfel spus, presiunea scade dacă suprafaţa creşte şi/sau forţa scade.

Unitatea de măsură a presiuni

Presiunea se măsoară de obicei în Pascali (Pa) sau Newtoni/metru pătrat (N/m2). 1 Pa este echivalentul unui Newton pe metru pătrat, unde Newtonul, unitatea de măsură a forţei în Sistemul Internaţional, reprezintă forţa necesară pentru a imprima unui obiect cu masa de 1 kilogram o acceleraţie de 1m/s2.

Sistemul britanic

Este utilă o atare informaţie, adică modul anglo-saxon de a măsura presiunea, pentru că diverse instrumente de măsură pe care le găsim astăzi în comerţ sunt inscripţionate cu unităţi de măsură britanice.

În sistemul britanic se foloseşte drept unitate de măsură a presiunii livra pe ţol pătrat. Livra este o unitate englezească de măsură a masei egală cu 453.59237 grame, iar ţolul, termen românesc pentru inch, măsoară 2,54 centimetri. Englezii prescurtează unitatea de măsură a presiunii prin psi (pound per square inch). Mai exact, unitatea de măsură este pound-force per square inch, deci livra-forţă pe ţol pătrat – presiunea rezultată din aplicarea unei forţe echivalente cu greutatea unui obiect care cântăreşte o livră pe o suprafaţă de un ţol pătrat. 1 psi este egal cu 6.894757 kPa. 

De ce au acele, piunezele, cuiele, piroanele şi săgeţile vârful ascuţit?

Scopul urmărit la folosirea acestor obiecte este de a penetra cât mai facil o anumită suprafaţă, adică de a pătrunde într-un anume material aplicând o cât mai mică forţă cu putinţă. Pentru a realiza o presiune cât mai mare asupra obiectului de găurit se folosesc astfel de lucruri, cu suprafaţă de contact de dimensiuni mici. Se obţin astfel presiuni foarte mari, deoarece presiunea creşte odată cu scăderea ariei suprafeţei pe care forţa este aplicată.

Este periculos să arunci o monedă de pe clădirile foarte înalte?

Dacă am arunca o monedă de 10 bani, care cântăreşte în jur de 4 grame, din vârful celei mai înalte clădiri din lume, un zgârie-nori din Dubai (Burj Dubai), încă neterminat, care se ridică actualmente la o înălţime de 780 de metri deasupra solului, moneda ar fi un real pericol pentru cineva aflat în trecere pe lângă impunătorul turn. Şi asta deoarece moneda ar accelera până la atingerea unei viteze terminale de peste 150 km/h, viteză la care forţa dezvoltată ar fi considerabilă şi, având în vedere suprafaţa mică de contact cu pielea capului trecătorului, presiunea rezultată la momentul impactului nu ar avea tocmai o valoare de neglijat. Pielea capului ar fi cu siguranţă străpunsă, existând chiar riscul unor răni mai grave la nivelul craniului.

Cum îi ajută principiile de mai sus pe sportivi?

Fotbaliştii, jucătorii de rugbi, baseball sau cei de fotbal american folosesc presiunea mare care apare la contactul dintre crampoanele pantofilor sport şi suprafaţa de joc, câştigând la capitolele aderenţă şi stabilitate, prevenind astfel alunecările, dar şi dezvoltând forţe de tracţiune superioare. Pe de altă parte, dacă aţi folosit vreodată tocuri înalte pe o suprafaţă moale acoperită de iarbă aţi constatat că deplasarea este îngreunată simţitor. Explicaţia este aceeaşi: greutatea d-voastră se distribuie pe suprafaţa mică a tocurilor şi ajungeţi să vă afundaţi în solul moale.

Poate un om să stea aşezat la orizontală pe un pat de cuie?

Atunci când o persoană s-ar întinde pe un asemenea pat, greutatea sa ar fi distribuită în mod aproximativ egal pe atât de multe cuie încât presiunea rezultantă la contactul cu fiecare cui în parte nu ar fi suficient de mare cât să ducă la străpungerea pielii. Este infinit mai uşor să stai pe 200 de cuie decât pe unul sau două; cu cât numărul de cuie este mai mare şi dispunerea lor uniformă, cu atât scade presiunea la fiecare punct de contact cu pielea omului respectiv. Dacă am scădea suprafaţa de contact, de exemplu stând în picioare pe patul de cuie în locul poziţiei orizontale, presiunea ar creşte. Principiul de calcul al presiunii ne spune că trucul nu este nici pe departe atât de greu de realizat precum unii magicieni sau şamani ne-ar lăsa să credem, dar, totuşi, nu îndemn pe nimeni să încerce aşa ceva acasă.

Acelaşi fenomen poate fi observat dacă plasăm în frigider un fir de aţă cu greutăţi la cele două capete deasupra unei bucăţi de gheaţă. Lăsat în frigider peste noapte, firul va topi puţin câte puţin gheaţa, va pătrunde în profunzime în aceasta, pentru ca dimineaţa să fie complet fixat în corpul cubului de gheaţă.