Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

1. Η ΠΙΕΣΗ ΤΟΥ ΥΓΡΟΥ και όχι « η πίεση που ασκεί το υγρό »

Διαβάζουμε στο σχολικό βιβλίο Β΄ Γυμνασίου στη σελίδα 68.

Η πίεση που ασκεί ένα υγρό που ισορροπεί ονομάζεται υδροστατική πίεση

Σχόλιο.

Η ΠΙΕΣΗ – ως έννοια της Φυσικής - ΔΕΝ ΑΣΚΕΙΤΑΙ.

Στη γλώσσα της καθημερινής μας ζωής, ο όρος «πίεση» συχνά συνδυάζεται με το ρήμα «ασκείται» ( Μου ασκούνται πιέσεις, θέλω να σου ασκήσω πίεση ) . Φαίνεται όμως ότι η επίδραση της καθημερινής γλώσσας είναι ισχυρότερη από όσο περιμένει κανείς.

Στη γλώσσα της Φυσικής η ΠΙΕΣΗ ΔΕΝ ΑΣΚΕΙΤΑΙ.

Στην περίπτωση ενός ρευστού εκείνο που ασκείται - ΕΑΝ βέβαια βρεθεί η επιφάνεια κάποιου αντικειμένου σε σημείο του ρευστού-

είναι η ΠΙΕΖΟΥΣΑ ΔΥΝΑΜΗ.

Αν βρισκόμαστε σε ένα σημείο ακίνητης λίμνης η Φυσική χρησιμοποιεί τη διατύπωση Η ΠΙΕΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ. Το ίδιο κάνει και με το υγρό στο υδραυλικό πιεστήριο.

Εξάλλου στη σελίδα 76 η διατύπωση «εκεί» παραπέμπει,

στην έννοια δηλαδή

« Η ΠΙΕΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΈΝΑ ΟΠΟΙΟΔΗΠΟΤΕ ΣΗΜΕΙΟ ΤΟΥ»

Κάθε μεταβολή της πίεσης σε οποιοδήποτε σημείο ενός υγρού που είναι ακίνητο προκαλεί μεταβολή της πίεσης σε όλα τα σημεία του

Σε κάθε σημείο του υγρού υπάρχει υδροστατική πίεση

ΕΡΏΤΗΣΗ : Τι εννοούμε λέγοντας ότι «στο εσωτερικό ενός υγρού υπάρχει πίεση;»

ΑΠΑΝΤΗΣΗ : Εννοούμε ότι ΕΑΝ μέσα στο υγρό βρεθεί η επιφάνεια ενός αντικειμένου, θα ασκηθεί σ’ αυτήν ΔΥΝΑΜΗ που θα «σπρώχνει» το αντικείμενο. Η (πιεστική) αυτή δύναμη παριστάνεται με ένα διάνυσμα ΚΑΘΕΤΟ στην επιφάνεια και θα είναι ίση με το γινόμενο « πίεση του υγρού επί εμβαδόν της επιφάνειας»

Η γλώσσα της Φυσικής.

Ένα από τα μέσα για την επίτευξη του διδακτικού στόχου ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ

της έννοιας «πίεση» και του φαινομένου «ισορροπία υγρού»

είναι η μύηση των διδασκομένων στη ΓΛΩΣΣΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ .

Στη γλώσσα της Φυσικής η έννοια ΔΥΝΑΜΗ δεν αποδίδεται σε κάποιο σώμα, δεν λέμε δηλαδή

« η δύναμη του σώματος» αλλά «η δύναμη η οποία ασκείται στο σώμα»

Στη γλώσσα της Φυσικής η έννοια ΠΙΕΣΗ αποδίδεται σε κάποιο ρευστό και λέμε « η πίεση του αερίου,

η πίεση του νερού, η πίεση του αίματος» . Το ρευστό σώμα ΕΧΕΙ ΠΙΕΣΗ – σε κάθε σημείο του- ανεξάρτητα από εάν υπάρχει ή δεν υπάρχει κάποιο αντικείμενο «επισκέπτης».

Από τη σκοπιά της Διδακτικής – και όχι της Επιστημολογίας – ένα ανάλογο ζήτημα προκύπτει με την έννοια « ένταση ηλεκτροστατικού πεδίου» και «δύναμη ασκούμενη σε σωματίδιο».

Η ένταση ηλεκτροστατικού πεδίου ΔΕΝ ΑΣΚΕΙΤΑΙ, αλλά είναι στοιχείο του πεδίου, περιγράφει το πεδίο στο συγκεκριμένο σημείο και υφίσταται ανεξάρτητα από την παρουσία «σωματιδίου επισκέπτη»,

ενώ η δύναμη θα ασκηθεί σε σωματίδιο επισκέπτη ΕΑΝ αυτό κάνει την εμφάνισή του

2. Η ΠΙΕΣΗ του ακινητου υγρού και η ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

Επιστρέφουμε στο ίδιο κείμενο της σελίδας 68

Η πίεση που ασκεί ένα υγρό που ισορροπεί ονομάζεται υδροστατική πίεση

οι Ερωτήσεις της ζωηρής μαθήτριας :

Η πίεση ( ακίνητου υγρού ) είναι δηλαδή συνώνυμο της υδροστατικής πίεσης ;

Τι συμβαίνει με την Αρχή του Πασκάλ ; Μπορούμε να τη διατυπώσουμε

« κάθε μεταβολή της υδροστατικής πίεσης . . . . »

Τι συμβαίνει με το υδραυλικό πιεστήριο ; Η πίεση είναι συνώνυμο της υδροστατικής πίεσης;

Είναι σίγουρο ότι «η ΠΙΕΣΗ σε ένα σημείο υγρού που ισορροπεί

ΟΝΟΜΑΖΕΤΑΙ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ» ;

Το δικό μας σχόλιο.

1. Οι έννοιες πίεση - ακίνητου υγρού - και υδροστατική πίεση δεν ταυτίζονται.

Η πίεση ενός ακίνητου υγρού ΔΕΝ ονομάζεται υδροστατική πίεση

η έννοια ΠΙΕΣΗ	η έννοια ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ
ΕΡΏΤΗΣΗ : Τι εννοούμε λέγοντας ότι «στο εσωτερικό ενός υγρού υπάρχει πίεση; »	ΕΡΏΤΗΣΗ : Σε τι ακριβώς αναφέρεται η έννοια ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ;
ΑΠΑΝΤΗΣΗ : Εννοούμε ότι ΕΑΝ μέσα στο υγρό βρεθεί η επιφάνεια ενός αντικειμένου, θα ασκηθεί σ’ αυτήν ΔΥΝΑΜΗ που θα «σπρώχνει» το αντικείμενο. Η (πιεστική) αυτή δύναμη παριστάνεται με ένα διάνυσμα ΚΑΘΕΤΟ στην επιφάνεια και θα είναι ίση με το γινόμενο « πίεση του υγρού επί εμβαδόν της επιφάνειας» Το ίδιο ισχύει και για οποιοδήποτε ΑΕΡΙΟ, οπότε αναφερόμαστε σε ΠΙΕΣΗ ΤΟΥ ΑΕΡΙΟΥ	ΑΠΑΝΤΗΣΗ: Καθώς βυθιζόμαστε όλό και πιο βαθιά σε ένα ακίνητο υγρό, η πίεση συνεχώς αυξάνεται και αυτό οφείλεται στη βαρύτητα. Εφόσον το υγρό είναι ακίνητο, η πίεση ενός σημείου Μ σε βάθος h είναι μεγαλύτερη (από την πίεση στην επιφάνεια) κατά την ποσότητα ρgh, όπου ρ η πυκνότητα Η παραπάνω αυτή πίεση οφείλεται στη βαρύτητα και εφόσον το υγρό ισορροπεί είναι ίση με το γινόμενο των τριών ποσοτήτων dgh. Αν θέλουμε μπορούμε να τη χαρακτηρίζουμε υδροστατική πίεση.

Τρία ακόμα σχόλια.

Το πρώτο. Βέβαια στη σελίδα 76 επέρχεται μια μορφή διόρθωσης με την αναφορά στον όρο

« η συνολική πίεση του υγρού».

Ωστόσο εκείνο που δεν τονίζεται είναι ότι η εξίσωση p_ολική = p_ατμ + ρgh

ισχύει μόνο κατά την ισορροπία του υγρού αλλά και

ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ «ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΥΓΡΟΥ».

Το δεύτερο. Η ποσότητα ρgh είναι ίση με τη ΔΙΑΦΟΡΑ ΤΩΝ ΠΙΕΣΕΩΝ για δύο οποιαδήποτε σημεία του ρευστού εφόσον το ρευστό ΙΣΟΡΡΟΠΕΙ. Είναι η συνθήκη ισορροπίας ενός ΡΕΥΣΤΟΥ.

Το τρίτο. Συχνά οι φυσικοί λέγοντας «πίεση του υγρού» εννοούν «αυτό που μετράει το μανόμετρο». Κι ένα ανοιχτό μανόμετρο μετράει τη διαφορά της πίεσης του υγρού από την ατμοσφαιρική η οποία – διαφορά – είναι ίση με την υδροστατική πίεση. Για τον λόγο αυτό ταυτίζουν τις δύο έννοιες, δηλαδή την πίεση και την υδροστατική πίεση. Η Διδασκαλία ωστόσο της Αρχής του Πασκάλ είναι αδύνατον να προσεγγίσει τους διδακτικούς της στόχους όσο επιμένουμε να ταυτίζουμε την πίεση και την υδροστατική πίεση

Για περισσότερα σχετικά με τη διδασκαλία

της έννοιας ΠΙΕΣΗ και του φαινομένου ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΥΓΡΟΥ κάνετε κλικ