Sile koje djeluju na gumeni film su

isti su s obje strane.

Često susrećemo spojene posude. Na primjer, to može biti čajnik, kanta za zalijevanje ili lonac za kavu.

Površine homogene tekućine postavljene su na istoj razini u povezanim posudama bilo kojeg oblika.

Tekućine različitih gustoća.

Ali S·h = V, gdje je V volumen paralelopipeda, a ρ f ·V = m f masa tekućine u volumenu paralelopipeda. Stoga,

F out = g m w = P w,

tj. sila uzgona jednaka je težini tekućine u volumenu tijela uronjenog u nju(sila uzgona jednaka je težini tekućine istog volumena koliki je volumen tijela uronjenog u nju).

Postojanje sile koja gura tijelo iz tekućine lako je otkriti eksperimentalno.

Na slici A prikazuje tijelo obješeno o oprugu sa strelicom na kraju. Strelica označava napetost opruge na stativu. Kada se tijelo pusti u vodu, opruga se steže (Sl. b). Istu kontrakciju opruge dobit ćete ako na tijelo djelujete odozdo prema gore nekom silom, npr. pritisnete rukom (podignete).

Dakle, iskustvo to potvrđuje na tijelo u tekućini djeluje sila koja gura tijelo iz tekućine.

Kao što znamo, Pascalov zakon vrijedi i za plinove. Zato tijela u plinu podložna su sili koja ih gura van plina. Pod utjecajem te sile, baloni se dižu prema gore. Postojanje sile koja gura tijelo iz plina može se promatrati i eksperimentalno.

Na skraćenu posudu za vagu objesimo staklenu kuglu ili veliku tikvicu zatvorenu čepom. Vaga je uravnotežena. Zatim se ispod tikvice (ili kuglice) stavi široka posuda tako da okružuje cijelu tikvicu. Posuda je napunjena ugljikovim dioksidom čija je gustoća veća od gustoće zraka (dakle ugljični dioksid pada i ispunjava posudu, istiskujući zrak iz nje). U tom slučaju dolazi do poremećaja ravnoteže vage. Čaša s visećom tikvicom podiže se prema gore (Sl.). Tikvica uronjena u ugljični dioksid ima veću silu uzgona od sile koja na nju djeluje u zraku.

Sila koja gura tijelo iz tekućine ili plina usmjerena je suprotno od sile teže koja djeluje na to tijelo.

Prema tome, prolkosmos). Upravo zato u vodi ponekad lako podižemo tijela koja teško držimo u zraku.

Mala žlica i cilindrično tijelo obješeni su na oprugu (slika, a). Strelica na tronošcu označava rastezanje opruge. Pokazuje težinu tijela u zraku. Nakon podizanja tijela ispod njega se postavlja posuda za lijevanje napunjena tekućinom do razine cijevi za lijevanje. Nakon čega je tijelo potpuno uronjeno u tekućinu (slika, b). pri čemu izlije se dio tekućine čiji je volumen jednak volumenu tijela iz posude za točenje u čašu. Opruga se skuplja i kazaljka opruge se podiže, što ukazuje na smanjenje tjelesne težine u tekućini. U tom slučaju, osim sile teže, na tijelo djeluje još jedna sila koja ga gura iz tekućine. Ako se tekućina iz čaše ulije u gornju kantu (tj. tekućina koju je tijelo istisnulo), tada će se pokazivač opruge vratiti u početni položaj (slika, c).

Na temelju ovog iskustva može se zaključiti da sila koja istiskuje tijelo potpuno uronjeno u tekućinu jednaka je težini tekućine u volumenu tog tijela . Isti smo zaključak dobili i u § 48.

Kada bi se sličan pokus napravio s tijelom uronjenim u neki plin, pokazao bi to sila koja gura tijelo iz plina također je jednaka težini plina uzetog u volumenu tijela .

Sila koja gura tijelo iz tekućine ili plina naziva se Arhimedova sila, u čast znanstvenika Arhimed , koji je prvi ukazao na njegovo postojanje i izračunao njegovu vrijednost.

Dakle, iskustvo je potvrdilo da je Arhimedova (ili uzgonska) sila jednaka težini tekućine u volumenu tijela, tj. F A = P f = g m i. Masa tekućine mf koju je tijelo istisnulo može se izraziti preko njene gustoće ρf i volumena tijela Vt uronjenog u tekućinu (budući da je Vf - volumen tekućine koju je tijelo istisnulo jednak Vt - volumen uronjenog tijela) u tekućini), tj. m f = ρ f ·V t. Tada dobivamo:

F A= g·ρ i · V T

Prema tome, Arhimedova sila ovisi o gustoći tekućine u koju je tijelo uronjeno io volumenu tog tijela. Ali to ne ovisi, na primjer, o gustoći tvari tijela uronjenog u tekućinu, budući da ta količina nije uključena u dobivenu formulu.

Odredimo sada težinu tijela uronjenog u tekućinu (ili plin). Budući da su dvije sile koje djeluju na tijelo u ovom slučaju usmjerene u suprotnim smjerovima (sila gravitacije je prema dolje, a Arhimedova sila je prema gore), tada će težina tijela u tekućini P 1 biti manje težine tijela u vakuumu P = g m na Arhimedovu silu F A = g m w (gdje m g - masa tekućine ili plina koju je tijelo istisnulo).

Tako, ako je tijelo uronjeno u tekućinu ili plin, tada gubi onoliko težine koliko teži tekućina ili plin koje je istisnulo.

Primjer. Odredi silu uzgona koja djeluje na kamen obujma 1,6 m 3 u morskoj vodi.

Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

Kada lebdeće tijelo dođe do površine tekućine, tada će se njegovim daljnjim kretanjem prema gore Arhimedova sila smanjivati. Zašto? Ali zato što će se volumen dijela tijela uronjenog u tekućinu smanjiti, a Arhimedova sila je jednaka težini tekućine u volumenu dijela tijela uronjenog u nju.

Kada Arhimedova sila postane jednaka sili gravitacije, tijelo će se zaustaviti i lebdjeti na površini tekućine, djelomično uronjeno u nju.

Dobiveni zaključak može se lako eksperimentalno provjeriti.

Ulijte vodu u drenažnu posudu do razine drenažne cijevi. Nakon toga ćemo lebdeće tijelo uroniti u posudu, prethodno ga izvagavši ​​u zraku. Spustivši se u vodu, tijelo istiskuje volumen vode jednak volumenu dijela tijela uronjenog u nju. Izvagavši ​​tu vodu, nalazimo da je njena težina (Arhimedova sila) jednaka sili teže koja djeluje na tijelo koje lebdi, odnosno težini tog tijela u zraku.

Nakon što ste izvršili iste pokuse s bilo kojim drugim tijelima koja plutaju u različitim tekućinama - vodi, alkoholu, otopini soli, možete biti sigurni da ako tijelo lebdi u tekućini, tada je težina istisnute tekućine jednaka težini tog tijela u zraku.

To je lako dokazati ako je gustoća čvrste tvari veća od gustoće tekućine, tada tijelo u takvoj tekućini tone. U ovoj tekućini pluta tijelo manje gustoće. Komad željeza, na primjer, tone u vodi, ali pluta u živi. Tijelo čija je gustoća jednaka gustoći tekućine ostaje u ravnoteži unutar tekućine.

Led pluta na površini vode jer je njegova gustoća manja od gustoće vode.

Što je gustoća tijela manja u odnosu na gustoću tekućine, to je manji dio tijela uronjen u tekućinu .

Pri jednakim gustoćama tijela i tekućine tijelo pluta u tekućini na bilo kojoj dubini.

Dvije tekućine koje se ne miješaju, na primjer voda i kerozin, nalaze se u posudi u skladu s njihovim gustoćama: u donjem dijelu posude - gušća voda (ρ = 1000 kg/m3), na vrhu - lakši kerozin (ρ = 800 kg /m3) .

Prosječna gustoća živih organizama koji nastanjuju vodeni okoliš malo se razlikuje od gustoće vode, pa je njihova težina gotovo potpuno uravnotežena Arhimedovom silom. Zahvaljujući tome, vodene životinje ne trebaju tako jake i masivne kosture kao kopnene. Iz istog razloga, debla vodenih biljaka su elastična.

Riblji plivaći mjehur lako mijenja svoj volumen. Kada riba koristi svoje mišiće da se spusti na veću dubinu, a pritisak vode na nju se povećava, mjehurić se skuplja, volumen ribljeg tijela se smanjuje i ona se ne gura prema gore, već pluta u dubini. Dakle, riba može regulirati dubinu svog ronjenja u određenim granicama. Kitovi reguliraju dubinu ronjenja smanjujući i povećavajući kapacitet pluća.

Plovidba brodova.

Plovila koja plove rijekama, jezerima, morima i oceanima građena su od različitih materijala S različite gustoće. Trup brodova obično se izrađuje od čelični limovi. svi unutarnje pričvršćivanje, koji brodovima daju snagu, također su izrađeni od metala. Koristi se za gradnju brodova raznih materijala, imajući i veću i manju gustoću u usporedbi s vodom.

Kako brodovi plutaju, ukrcavaju se i prevoze veliki teret?

Pokus s lebdećim tijelom (§ 50) pokazao je da tijelo svojim podvodnim dijelom istiskuje toliko vode da je težina te vode jednaka težini tijela u zraku. Ovo također vrijedi za bilo koje plovilo.

Težina vode istisnute podvodnim dijelom plovila jednaka je težini plovila s teretom u zraku ili sili teže koja djeluje na plovilo s teretom.

Dubina do koje je brod uronjen u vodu naziva se Nacrt . Najveći dopušteni gaz označen je na trupu broda crvenom crtom tzv vodena linija (s nizozemskog. voda- voda).

Težina vode koju istisne brod kad je potopljen do vodene linije, jednaka sili gravitacije koja djeluje na opterećeni brod, naziva se deplasman broda.

Trenutno se za prijevoz nafte grade brodovi deplasmana od 5 000 000 kN (5 × 10 6 kN) ili više, odnosno koji imaju masu od 500 000 tona (5 × 10 5 t) ili više zajedno s teretom.

Ako od istisnine oduzmemo težinu samog plovila, dobit ćemo nosivost ovog plovila. Nosivost pokazuje težinu tereta koji prevozi brod.

Brodogradnja je postojala još u Drevni Egipt, u Feniciji (smatra se da su Feničani bili jedni od najboljih brodograditelja), Stara Kina.

U Rusiji je brodogradnja nastala na prijelazu iz 17. u 18. stoljeće. Uglavnom su se gradili ratni brodovi, ali u Rusiji su izgrađeni prvi ledolomac i brodovi s motorom unutarnje izgaranje, nuklearni ledolomac "Arktika".

Aeronautika.

Crtež koji opisuje balon braće Montgolfier iz 1783. godine: “Izgled i točne dimenzije balona Zemlja"tko je bio prvi." 1786

Od davnina su ljudi sanjali o mogućnosti da lete iznad oblaka, da plivaju u oceanu zraka, kao što su plivali na moru. Za aeronautiku

Isprva su koristili balone koji su bili punjeni ili zagrijanim zrakom, vodikom ili helijem.

Da bi se balon digao u zrak potrebno je da Arhimedova sila (uzgon) F A koja je djelovala na loptu bila je veća od sile gravitacije F težak, tj. F A > F težak

Kako se lopta diže, Arhimedova sila koja djeluje na nju se smanjuje ( F A = gρV), budući da gustoća gornje slojeve atmosfera manja od Zemljine površine. Da bi se popela više, s lopte se spušta poseban balast (uteg) koji olakšava loptu. Na kraju lopta dosegne svoju maksimalnu visinu podizanja. Da bi se lopta oslobodila iz ljuske, ispušta se dio plina pomoću posebnog ventila.

U vodoravnom smjeru balon se kreće samo pod utjecajem vjetra, pa se zato i zove balon (od grčkog aer- zrak, stato- stajati). Ne tako davno, ogromni baloni korišteni su za proučavanje gornjih slojeva atmosfere i stratosfere - stratosferski baloni .

Prije nego što smo naučili graditi velike avione za zračni prijevoz putnika i tereta korišteni su kontrolirani baloni - zračni brodovi. Imaju izdužen oblik, ispod tijela je obješena gondola s motorom koji pokreće propeler.

Balon ne samo da se diže sam, već može podići i neki teret: kabinu, ljude, instrumente. Stoga, da bismo saznali kakav teret balon može podići, potrebno ga je odrediti lift.

Neka se, na primjer, pusti u zrak balon zapremine 40 m 3 napunjen helijem. Masa helija koji ispunjava ljusku lopte bit će jednaka:
m Ge = ρ Ge V = 0,1890 kg/m 3 40 m 3 = 7,2 kg,
a težina mu je:
P Ge = g m Ge; P Ge = 9,8 N/kg · 7,2 kg = 71 N.
Sila uzgona (Arhimedova) koja djeluje na ovu loptu u zraku jednaka je težini zraka zapremine 40 m 3, tj.
F A = ​​​​g·ρ zraka V; F A = ​​​​9,8 N/kg · 1,3 kg/m3 · 40 m3 = 520 N.

To znači da ova lopta može podići teret težine 520 N - 71 N = 449 N. To je njena sila dizanja.

Balon istog volumena, ali napunjen vodikom, može podići teret od 479 N. To znači da je njegova sila dizanja veća nego kod balona napunjenog helijem. Ali helij se još uvijek češće koristi, jer ne gori i stoga je sigurniji. Vodik je zapaljivi plin.

Puno je lakše podizati i spuštati loptu ispunjenu vrućim zrakom. Da biste to učinili, plamenik se nalazi ispod rupe koja se nalazi u donjem dijelu lopte. Uz pomoć plinski plamenik možete regulirati temperaturu zraka unutar lopte, a time i njegovu gustoću i silu uzgona. Da bi se lopta podigla više, dovoljno je jače zagrijati zrak u njoj povećanjem plamena plamenika. Kako se plamen plamenika smanjuje, temperatura zraka u kugli se smanjuje i lopta pada.

Možete odabrati temperaturu lopte pri kojoj će težina lopte i kabine biti jednaka sili uzgona. Tada će lopta visjeti u zraku i iz nje će biti lako promatrati.

Kako se znanost razvijala, tako su se značajne promjene dogodile iu zrakoplovnoj tehnologiji. Postalo je moguće koristiti nove školjke za balone, koje su postale izdržljive, otporne na mraz i lagane.

Napredak u području radiotehnike, elektronike i automatizacije omogućio je dizajn balona bez posade. Ovi se baloni koriste za proučavanje zračnih strujanja, za geografska i biomedicinska istraživanja u nižim slojevima atmosfere.

>>Tlak i sila pritiska

Dostavili čitatelji s internetskih stranica

Zbirka bilješki o lekcijama fizike, sažetaka o temama iz školski plan i program. Kalendar tematsko planiranje, fizika 7 razred online, knjige i udžbenici iz fizike. Učenik se priprema za nastavu.

Zamislite zatvoreni cilindar ispunjen zrakom, s klipom postavljenim na vrhu. Počnete li pritiskati klip, volumen zraka u cilindru će se početi smanjivati, molekule zraka će se sve intenzivnije sudarati jedna s drugom i s klipom, a pritisak komprimiranog zraka na klip će se povećavati. .

Ako se sada klip naglo otpusti, komprimirani zrak će ga naglo gurnuti prema gore. To će se dogoditi jer će se, s konstantnom površinom klipa, povećati sila koja djeluje na klip iz komprimiranog zraka. Područje klipa ostalo je nepromijenjeno, ali se povećala sila kojom su djelovale molekule plina, a sukladno tome se povećao i tlak.

Ili drugi primjer. Čovjek stoji na zemlji, stoji s obje noge. U ovom položaju osoba je udobna i ne osjeća nikakvu nelagodu. Ali što se događa ako ta osoba odluči stajati na jednoj nozi? Savinut će jednu nogu u koljenu, a sada će samo jednim stopalom počivati ​​na tlu. U ovom položaju osoba će osjetiti određenu nelagodu, jer se pritisak na stopalo povećao, otprilike 2 puta. Zašto? Zato što se područje kroz koje gravitacija sada pritišće osobu na tlo smanjilo za 2 puta. Evo primjera što je pritisak i kako ga je lako otkriti u svakodnevnom životu.

S gledišta fizike, tlak je fizikalna veličina koja je brojčano jednaka sili koja djeluje okomito na površinu po jedinici površine dane površine. Stoga, da bi se odredio pritisak na određenoj točki na površini, normalna komponenta sile koja se primjenjuje na površinu dijeli se s površinom malog elementa površine, koji dana moć djela. A kako bi se odredio prosječni tlak na cijelom području, normalna komponenta sile koja djeluje na površinu mora se podijeliti s ukupnom površinom ove površine.

Tlak se mjeri u paskalima (Pa). Ova mjerna jedinica za tlak dobila je ime u čast francuskog matematičara, fizičara i pisca Blaisea Pascala, autora temeljnog zakona hidrostatike - Pascalovog zakona, koji kaže da se pritisak na tekućinu ili plin prenosi na bilo koju točku bez promjena u svim smjerovima. Jedinica za tlak "pascal" prvi je put uvedena u opticaj u Francuskoj 1961. godine, prema dekretu o jedinicama, tri stoljeća nakon smrti znanstvenika.

Jedan paskal jednak je tlaku uzrokovanom silom od jednog newtona, jednoliko raspoređenom i usmjerenom okomito na površinu od jednog kvadratnog metra.

Paskali mjere ne samo mehanički tlak (mehaničko naprezanje), već i modul elastičnosti, Youngov modul, volumenski modul elastičnosti, granicu tečenja, granicu proporcionalnosti, vlačnu čvrstoću, čvrstoću na smicanje, zvučni pritisak i osmotski tlak. Tradicionalno, paskali su najvažniji mehaničke karakteristike materijala u čvrstoći.

Tehnička atmosfera (at), fizička (atm), kilogram-sila po kvadratnom centimetru (kgf/cm2)

Osim paskala, za mjerenje tlaka koriste se i druge (nesustavne) jedinice. Jedna takva jedinica je "atmosfera" (at). Tlak jedne atmosfere približno je jednak atmosferskom tlaku na površini Zemlje na razini oceana. Danas se "atmosfera" odnosi na tehničku atmosferu (at).

Tehnička atmosfera (at) je tlak koji stvara jedan kilogram sile (kgf) ravnomjerno raspoređen na površini od jednog kvadratnog centimetra. A jedan kilogram-sila, pak, jednak je sili gravitacije koja djeluje na tijelo mase jednog kilograma pod uvjetima gravitacijskog ubrzanja jednakog 9,80665 m/s2. Jedna kilogram-sila je tako jednaka 9,80665 newtona, a 1 atmosfera ispada jednaka točno 98066,5 Pa. 1 at = 98066,5 Pa.

Na primjer, tlak u gumama automobila mjeri se u atmosferama; na primjer, preporučeni tlak u gumama za putnički autobus GAZ-2217 je 3 atmosfere.

Postoji i “fizička atmosfera” (atm), definirana kao tlak stupca žive, visokog 760 mm, u njegovom podnožju, s obzirom da je gustoća žive 13595,04 kg/m3, na temperaturi od 0 °C i u uvjetima gravitacijskog ubrzanja jednakog 9, 80665 m/s2. Dakle, ispada da je 1 atm = 1,033233 atm = 101,325 Pa.

Što se tiče kilogram-sile po kvadratnom centimetru (kgf/cm2), ova izvansistemska jedinica tlaka jednaka je normalnom atmosferskom tlaku s dobrom točnošću, što je ponekad zgodno za procjenu različitih učinaka.

Jedinica izvan sustava "bar" približno je jednaka jednoj atmosferi, ali je točnija - točno 100 000 Pa. U CGS sustavu, 1 bar je jednak 1.000.000 dynes/cm2. Ranije se naziv "bar" davao jedinici koja se sada zove "barij" i jednaka je 0,1 Pa ili u CGS sustavu 1 barij = 1 din/cm2. Riječ "bar", "barij" i "barometar" potječu od iste grčke riječi za "gravitaciju".

Jedinica mbar (milibar), jednaka 0,001 bar, često se koristi za mjerenje atmosferskog tlaka u meteorologiji. I za mjerenje tlaka na planetima gdje je atmosfera vrlo razrijeđena - μbar (mikrobar), jednak 0,000001 bar. Na tehničkim tlakomjerima skala je najčešće graduirana u barovima.

Milimetar žive (mmHg), milimetar vode (mmHg)

Nesustavna mjerna jedinica "milimetar žive" jednaka je 101325/760 = 133,3223684 Pa. Označava se "mmHg", ali ponekad se označava i "torr" - u čast talijanskog fizičara, Galileovog učenika, Evangeliste Torricellija, autora koncepta atmosferskog tlaka.

Jedinica je nastala u vezi s prikladnom metodom mjerenja atmosferskog tlaka barometrom, u kojem je živin stupac u ravnoteži pod utjecajem atmosferskog tlaka. Merkur ima visoka gustoća oko 13600 kg/m3 i karakterizira ga nizak tlak zasićene pare pod uvjetima sobna temperatura, zbog čega je svojedobno za barometre odabrana živa.

Na razini mora, atmosferski tlak je približno 760 mm Hg, to je vrijednost koja se sada smatra normalnim atmosferskim tlakom, jednakim 101325 Pa ili jednoj fizičkoj atmosferi, 1 atm. To jest, 1 milimetar žive jednak je 101325/760 paskala.

Tlak se mjeri u milimetrima živinog stupca u medicini, meteorologiji i zrakoplovnoj navigaciji. U medicini se krvni tlak mjeri u mmHg, u vakuumskoj tehnici se graduira u mmHg, zajedno sa stupcima. Ponekad čak jednostavno napišu 25 mikrona, što znači mikrona žive, ako govorimo o o evakuaciji, a mjerenja tlaka provode se vakuumometrima.

U nekim slučajevima koriste se milimetri vodenog stupca, a zatim 13,59 mm vodenog stupca = 1 mm Hg. Ponekad je ovo prikladnije i praktičnije. Milimetar vodenog stupca, poput milimetra žive, nesistemska je jedinica, jednaka je hidrostatski tlak 1 mm stupca vode koji ovaj stup djeluje na ravnu podlogu kada je temperatura vode u stupcu 4°C.

Čovjek sa i bez skija.

Čovjek teško hoda po rahlom snijegu, duboko tone svakim korakom. No, nakon što je obuo skije, može hodati a da zamalo ne padne u njih. Zašto? Sa skijama ili bez njih, čovjek djeluje na snijeg istom silom koja je jednaka njegovoj težini. Međutim, učinak ove sile je različit u oba slučaja, jer je površina na koju čovjek pritiska različita, sa skijama i bez skija. Površina skija je gotovo 20 puta veća od površine potplata. Dakle, kada stoji na skijama, čovjek djeluje na svaki kvadratni centimetar snježne površine 20 puta manjom silom nego kada stoji na snijegu bez skija.

Učenik, pričvrstivši novine na ploču s gumbima, djeluje na svaki gumb jednakom snagom. No, gumb s oštrijim krajem lakše će ući u drvo.

To znači da rezultat sile ne ovisi samo o njezinom modulu, smjeru i točki primjene, već i o području površine na koju se primjenjuje (okomito na koju djeluje).

Ovaj zaključak potvrđuju fizikalni pokusi.

Iskustvo Rezultat djelovanja dane sile ovisi o tome koja sila djeluje na jedinicu površine.

Morate zabiti čavle u kutove male ploče. Najprije postavite čavle zabijene u dasku na pijesak s vrhovima prema gore i postavite uteg na dasku. U tom slučaju, glave čavala su samo malo utisnute u pijesak. Zatim ploču okrenemo i na rub postavimo čavle. U ovom slučaju površina oslonca je manja, a pod istom silom čavli ulaze znatno dublje u pijesak.

Iskustvo. Druga ilustracija.

Rezultat djelovanja te sile ovisi o tome koja sila djeluje na pojedinu jedinicu površine.

U razmatranim primjerima sile su djelovale okomito na površinu tijela. Čovjekova težina bila je okomita na površinu snijega; sila koja djeluje na gumb je okomita na površinu ploče.

Količina jednaka omjeru sile koja djeluje okomito na površinu i površine ove površine naziva se tlak.

Da bi se odredio tlak, sila koja djeluje okomito na površinu mora se podijeliti s površinom:

tlak = sila / površina.

Označimo veličine uključene u ovaj izraz: tlak - str, sila koja djeluje na površinu je F i površina - S.

Tada dobivamo formulu:

p = F/S

Jasno je da će veća sila koja djeluje na isto područje proizvesti veći pritisak.

Jedinica tlaka je tlak koji stvara sila od 1 N koja djeluje na površinu površine 1 m2 okomito na tu površinu..

Jedinica tlaka - njutna po kvadratnom metru(1 N/m2). U čast francuskog znanstvenika Blaise Pascal zove se pascal ( Godišnje). Tako,

1 Pa = 1 N/m2.

Koriste se i druge jedinice tlaka: hektopaskal (hPa) I kilopaskala (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

S obzirom : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?

U SI jedinicama: S = 0,03 m2

Riješenje:

str = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N · 45 kg ≈ 450 N,

str= 450/0,03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa

"Odgovor": p = 15000 Pa = 15 kPa

Načini smanjenja i povećanja pritiska.

Teški traktor gusjeničar stvara pritisak na tlo od 40 - 50 kPa, tj. samo 2 - 3 puta više od pritiska dječaka težine 45 kg. To se objašnjava činjenicom da je težina traktora raspoređena na veću površinu zbog pogona gusjenica. I to smo utvrdili što je veća površina oslonca, manji je pritisak koji stvara ista sila na ovaj oslonac .

Ovisno o tome je li potreban niski ili visoki tlak, površina potpore se povećava ili smanjuje. Na primjer, kako bi tlo izdržalo pritisak građevine koja se podiže, povećava se površina donjeg dijela temelja.

Kamionske gume i šasije aviona su mnogo šire od putničkih guma. Gume automobila dizajniranih za vožnju u pustinjama su posebno široke.

Teška vozila, poput traktora, tenka ili močvarnog vozila, koja imaju veliku potpornu površinu gusjenica, prolaze kroz močvarna područja koja osoba ne može proći.

S druge strane, s malom površinom, velika količina pritiska može se generirati s malom silom. Na primjer, kada pritisnemo gumb u ploču, na njega djelujemo silom od oko 50 N. Budući da je površina vrha gumba približno 1 mm 2, pritisak koji proizvodi jednak je:

p = 50 N / 0,000 001 m 2 = 50 000 000 Pa = 50 000 kPa.

Za usporedbu, taj je pritisak 1000 puta veći od pritiska traktora gusjeničara na tlo. Možete pronaći još mnogo takvih primjera.

Oštrice instrumenata za rezanje i vrhovi instrumenata za bušenje (noževi, škare, rezači, pile, igle itd.) su posebno naoštreni. Naoštreni rub oštre oštrice ima malu površinu, tako da čak i mala sila stvara veliki pritisak, a ovaj alat je jednostavan za rad.

Sprave za rezanje i probadanje nalaze se iu živoj prirodi: to su zubi, pandže, kljunovi, šiljci itd. - svi su od tvrdog materijala, glatki i vrlo oštri.

Pritisak

Poznato je da se molekule plina kreću nasumično.

Već znamo da plinovi, za razliku od krutina i tekućina, ispunjavaju cijelu posudu u kojoj se nalaze. Na primjer, čelični cilindar za skladištenje plinova, zračnica automobilske gume ili lopta za odbojku. U tom slučaju plin vrši pritisak na stijenke, dno i poklopac cilindra, komore ili bilo kojeg drugog tijela u kojem se nalazi. Tlak plina nastaje zbog drugih razloga, a ne zbog pritiska čvrstog tijela na nosač.

Poznato je da se molekule plina kreću nasumično. Dok se kreću, sudaraju se međusobno, kao i sa stijenkama posude u kojoj se nalazi plin. U plinu ima mnogo molekula, pa je stoga broj njihovih udara vrlo velik. Na primjer, broj udaraca molekula zraka u prostoriji na površinu površine od 1 cm 2 u 1 s izražava se kao broj od dvadeset tri znamenke. Iako je sila udara pojedine molekule mala, utjecaj svih molekula na stijenke posude je značajan – stvara tlak plina.

Tako, pritisak plina na stijenke posude (i na tijelo koje se nalazi u plinu) uzrokovan je udarima molekula plina .

Razmotrite sljedeći eksperiment. Stavite gumenu loptu ispod zvona zračne pumpe. Sadrži malu količinu zraka i nepravilnog je oblika. Zatim ispumpamo zrak ispod zvona. Ljuska lopte, oko koje je zrak sve rjeđi, postupno se napuhuje i poprima oblik pravilne lopte.

Kako objasniti ovo iskustvo?

Za skladištenje i transport stlačenog plina koriste se posebni izdržljivi čelični cilindri.

U našem eksperimentu, pokretne molekule plina neprestano udaraju o stijenke lopte iznutra i izvana. Kada se zrak ispumpava, broj molekula u zvonu oko ljuske lopte se smanjuje. Ali unutar lopte njihov se broj ne mijenja. Stoga broj udaraca molekula o vanjske stijenke ljuske postaje manji od broja udaraca o unutarnje stijenke. Lopta se napuhuje sve dok se sila elastičnosti njezinog gumenog omotača ne izjednači sa silom tlaka plina. Ljuska lopte poprima oblik lopte. Ovo pokazuje da plin pritišće njegove stijenke u svim smjerovima jednako. Drugim riječima, broj molekularnih udara po kvadratnom centimetru površine jednak je u svim smjerovima. Isti tlak u svim smjerovima karakterističan je za plin i posljedica je nasumičnog kretanja ogromnog broja molekula.

Pokušajmo smanjiti volumen plina, ali tako da njegova masa ostane nepromijenjena. To znači da će u svakom kubičnom centimetru plina biti više molekula, gustoća plina će se povećati. Tada će se povećati broj udaraca molekula o stijenke, odnosno porast će tlak plina. To se može potvrditi iskustvom.

Na slici A prikazuje staklenu cijev, čiji je jedan kraj zatvoren tankim gumenim filmom. U cijev je umetnut klip. Kad se klip pomakne, volumen zraka u cijevi se smanjuje, tj. plin se komprimira. Gumeni film se savija prema van, što znači da se tlak zraka u cijevi povećao.

Naprotiv, kako se volumen iste mase plina povećava, broj molekula u svakom kubnom centimetru se smanjuje. To će smanjiti broj udaraca o zidove posude - pritisak plina će postati manji. Doista, kada se klip izvuče iz cijevi, volumen zraka se povećava i film se savija unutar posude. To ukazuje na smanjenje tlaka zraka u cijevi. Isti bi se fenomen primijetio da je umjesto zraka u cijevi bio neki drugi plin.

Tako, kada se volumen plina smanjuje, njegov tlak raste, a kada se volumen povećava, tlak opada, pod uvjetom da masa i temperatura plina ostanu nepromijenjene.

Kako će se promijeniti tlak plina ako se zagrijava pri stalnom volumenu? Poznato je da se brzina molekula plina povećava zagrijavanjem. Krećući se brže, molekule će češće udarati o stijenke posude. Osim toga, svaki udarac molekule o stijenku bit će jači. Zbog toga će stijenke posude doživjeti veći pritisak.

Stoga, Što je viša temperatura plina, veći je i tlak plina u zatvorenoj posudi, pod uvjetom da se masa i volumen plina ne mijenjaju.

Iz ovih pokusa može se općenito zaključiti da Tlak plina raste što molekule češće i jače udaraju o stijenke posude .

Za skladištenje i transport plinova, oni su visoko komprimirani. Istodobno, njihov tlak raste, plinovi moraju biti zatvoreni u posebne, vrlo izdržljive cilindre. Takvi cilindri, na primjer, sadrže komprimirani zrak u podmornicama i kisik koji se koristi za zavarivanje metala. Naravno, uvijek moramo imati na umu da se plinske boce ne mogu zagrijavati, posebno kada su napunjene plinom. Jer, kao što već razumijemo, može doći do eksplozije s vrlo neugodnim posljedicama.

Pascalov zakon.

Tlak se prenosi na svaku točku u tekućini ili plinu.

Pritisak klipa prenosi se na svaku točku tekućine koja ispunjava kuglicu.

Sad gas.

Za razliku od čvrstih tvari, pojedinačni slojevi i male čestice tekućine i plina mogu se slobodno kretati jedna u odnosu na drugu u svim smjerovima. Dovoljno je, primjerice, lagano puhnuti po površini vode u čaši da bi se voda pokrenula. Na rijeci ili jezeru i najmanji povjetarac uzrokuje pojavu valova.

Pokretljivost čestica plina i tekućine to objašnjava pritisak koji se na njih vrši prenosi se ne samo u smjeru sile, već na svaku točku. Razmotrimo ovaj fenomen detaljnije.

Na slici, A prikazuje posudu koja sadrži plin (ili tekućinu). Čestice su ravnomjerno raspoređene po posudi. Posuda je zatvorena klipom koji se može pomicati gore-dolje.

Primjenom neke sile, prisilit ćemo klip da se lagano pomakne prema unutra i stisne plin (tekućinu) koji se nalazi neposredno ispod njega. Tada će čestice (molekule) biti smještene na ovom mjestu gušće nego prije (slika, b). Zbog mobilnosti, čestice plina će se kretati u svim smjerovima. Kao rezultat toga, njihov raspored ponovno će postati ujednačen, ali gušći nego prije (slika c). Stoga će se posvuda povećati tlak plina. To znači da se dodatni tlak prenosi na sve čestice plina ili tekućine. Dakle, ako se pritisak na plin (tekućinu) u blizini samog klipa poveća za 1 Pa, tada u svim točkama iznutra plina ili tekućine, tlak će postati veći nego prije za isti iznos. Pritisak na stijenke posude, dno i klip povećat će se za 1 Pa.

Pritisak koji djeluje na tekućinu ili plin prenosi se na bilo koju točku jednako u svim smjerovima .

Ova izjava se zove Pascalov zakon.

Na temelju Pascalovog zakona lako je objasniti sljedeće eksperimente.

Slika prikazuje šuplju loptu s malim rupama na raznim mjestima. Na kuglicu je pričvršćena cijev u koju je umetnut klip. Ako loptu napuniš vodom i gurneš klip u cijev, voda će istjecati iz svih rupa na lopti. U ovom pokusu klip pritišće površinu vode u cijevi. Čestice vode koje se nalaze ispod klipa, zbijajući se, prenose svoj pritisak na druge slojeve koji leže dublje. Tako se pritisak klipa prenosi na svaku točku tekućine koja ispunjava kuglicu. Kao rezultat, dio vode se istiskuje iz lopte u obliku identičnih potoka koji istječu iz svih rupa.

Ako je lopta ispunjena dimom, tada kada se klip gurne u cijev, jednaki mlazovi dima će početi izlaziti iz svih rupa u kugli. Ovo to potvrđuje plinovi podjednako prenose pritisak koji na njih djeluje u svim smjerovima.

Tlak u tekućini i plinu.

Pod utjecajem težine tekućine, gumeno dno u cijevi će se saviti.

Na tekućine, kao i na sva tijela na Zemlji, utječe gravitacija. Dakle, svaki sloj tekućine uliven u posudu svojom težinom stvara pritisak koji se, prema Pascalovom zakonu, prenosi u svim smjerovima. Stoga unutar tekućine postoji pritisak. To se može provjeriti iskustvom.

Ulijte vodu u staklenu epruvetu čija je rupa na dnu zatvorena tankom gumenom folijom. Pod utjecajem težine tekućine dno cijevi će se saviti.

Iskustvo pokazuje da što je viši stupac vode iznad gumenog filma, to se on više savija. Ali svaki put nakon savijanja gumenog dna, voda u cijevi dolazi u ravnotežu (zaustavlja se), jer osim sile teže na vodu djeluje i elastična sila rastegnutog gumenog filma.

Ilustracija.

Dno se odmiče od cilindra zbog pritiska sile teže na njega.

Cjevčicu s gumenim dnom u koju se ulijeva voda spustimo u drugu, širu posudu s vodom. Vidjet ćemo da se gumeni film postupno ispravlja kako se cijev spušta. Potpuno izravnavanje filma pokazuje da su sile koje na njega djeluju odozgo i odozdo jednake. Potpuno ravnanje filma događa se kada se razine vode u cijevi i posudi podudaraju.

Isti se pokus može izvesti s cijevi u kojoj gumeni film prekriva bočni otvor, kao što je prikazano na slici a. Uronimo ovu cijev s vodom u drugu posudu s vodom, kao što je prikazano na slici, b. Primijetit ćemo da će se film ponovno izravnati čim se razine vode u cijevi i posudi izjednače. To znači da su sile koje djeluju na gumeni film jednake sa svih strana.

Uzmimo posudu kojoj dno može otpasti. Stavimo ga u teglu s vodom. Dno će biti čvrsto pritisnuto na rub posude i neće pasti. Pritišće ga sila pritiska vode usmjerena odozdo prema gore.

Pažljivo ćemo uliti vodu u posudu i paziti na njeno dno. Čim se razina vode u posudi poklopi s razinom vode u tegli, ona će pasti s posude.

U trenutku odvajanja, stupac tekućine u posudi pritišće se odozgo prema dolje, a pritisak iz stupca tekućine iste visine, ali koji se nalazi u posudi, prenosi se odozdo prema gore na dno. Oba ova tlaka su jednaka, ali se dno odmiče od cilindra zbog djelovanja vlastite gravitacije na njega.

Gore su opisani pokusi s vodom, ali ako umjesto vode uzmete bilo koju drugu tekućinu, rezultati pokusa će biti isti.

Dakle, eksperimenti to pokazuju Unutar tekućine postoji tlak, a na istoj razini jednak je u svim smjerovima. Pritisak raste s dubinom.

Plinovi se u tom pogledu ne razlikuju od tekućina, jer i oni imaju težinu. Ali moramo zapamtiti da je gustoća plina stotinama puta manja od gustoće tekućine. Težina plina u posudi je mala, a njegov se tlak "težine" u mnogim slučajevima može zanemariti.

Proračun pritiska tekućine na dno i stijenke posude.

Proračun pritiska tekućine na dno i stijenke posude.

Razmotrimo kako izračunati pritisak tekućine na dno i zidove posude. Najprije riješimo zadatak za posudu oblika pravokutnog paralelopipeda.

Sila F, kojom tekućina ulivena u ovu posudu pritišće njeno dno, jednaka je težini P tekućina u posudi. Težina tekućine može se odrediti ako se zna njezina masa m. Masa se, kao što znate, može izračunati pomoću formule: m = ρ·V. Volumen tekućine uliven u posudu koju smo odabrali lako je izračunati. Ako je visina stupca tekućine u posudi označena slovom h, te područje dna posude S, To V = S h.

Tekuća masa m = ρ·V, ili m = ρ S h .

Težina ove tekućine P = g m, ili P = g ρ S h.

Kako je težina stupca tekućine jednaka sili kojom tekućina pritišće dno posude, tada se dijeljenjem težine P Na trg S, dobivamo tlak tekućine str:

p = P/S, ili p = g·ρ·S·h/S,

Dobili smo formulu za izračunavanje tlaka tekućine na dnu posude. Iz ove formule jasno je da tlak tekućine na dnu posude ovisi samo o gustoći i visini stupca tekućine.

Stoga pomoću dobivene formule možete izračunati tlak tekućine ulivene u posudu bilo koji oblik(strogo govoreći, naš izračun je prikladan samo za posude koje imaju oblik ravne prizme i cilindra. Na tečajevima fizike za institut dokazano je da formula vrijedi i za posude proizvoljnog oblika). Osim toga, može se koristiti za izračunavanje pritiska na stijenke posude. Tlak unutar tekućine, uključujući tlak od dna prema vrhu, također se izračunava pomoću ove formule, budući da je tlak na istoj dubini isti u svim smjerovima.

Pri izračunavanju tlaka pomoću formule p = gρh treba ti gustoća ρ izraženo u kilogramima po kubnom metru (kg/m3), te visina stupca tekućine h- u metrima (m), g= 9,8 N/kg, tada će tlak biti izražen u paskalima (Pa).

Primjer. Odredite tlak ulja na dnu spremnika ako je visina stupca ulja 10 m, a njegova gustoća 800 kg/m3.

Zapišimo uvjet zadatka i zapišimo ga.

S obzirom :

ρ = 800 kg/m3

Riješenje :

p = 9,8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.

Odgovor : p ≈ 80 kPa.

Komunikacijske posude.

Komunikacijske posude.

Na slici su prikazane dvije posude koje su međusobno spojene gumenom cijevi. Takve posude nazivaju se komunicirajući. Kanta za zalijevanje, čajnik, lonac za kavu primjeri su međusobno povezanih posuda. Iz iskustva znamo da je voda ulivena npr. u kantu za zalijevanje uvijek iste razine u grlu i unutra.

Sljedeći jednostavan pokus može se izvesti s povezanim žilama. Na početku pokusa stegnemo gumenu cijev u sredini i ulijemo vodu u jednu od cijevi. Zatim otvorimo stezaljku i voda trenutno teče u drugu cijev sve dok vodene površine u obje cijevi ne budu u istoj razini. Možete pričvrstiti jednu od cijevi na tronožac, a drugu podići, spustiti ili naginjati u različitim smjerovima. I u ovom slučaju, čim se tekućina smiri, njezine razine u obje cijevi će se izjednačiti.

U povezanim posudama bilo kojeg oblika i presjeka, površine homogene tekućine postavljene su na istoj razini(pod uvjetom da je tlak zraka iznad tekućine isti) (slika 109).

To se može opravdati na sljedeći način. Tekućina miruje bez prelaska iz jedne posude u drugu. To znači da je tlak u obje posude na bilo kojoj razini isti. Tekućina u obje posude je ista, tj. iste je gustoće. Stoga njegove visine moraju biti iste. Kada podignemo jednu posudu ili u nju dodamo tekućinu, tlak u njoj raste i tekućina se pomiče u drugu posudu dok se tlakovi ne izjednače.

Ako se tekućina jedne gustoće ulije u jednu od međusobno povezanih posuda, a tekućina druge gustoće u drugu, tada u ravnoteži razine tih tekućina neće biti iste. I to je razumljivo. Znamo da je tlak tekućine na dnu posude upravno proporcionalan visini stupca i gustoći tekućine. I u ovom slučaju, gustoće tekućina će biti različite.

Ako su tlakovi jednaki, visina stupca tekućine veće gustoće bit će manja od visine stupca tekućine manje gustoće (sl.).

Iskustvo. Kako odrediti masu zraka.

Težina zraka. Atmosferski tlak.

Postojanje atmosferskog tlaka.

Atmosferski tlak je veći od tlaka razrijeđenog zraka u posudi.

Zrak je, kao i svako tijelo na Zemlji, pod utjecajem gravitacije, pa stoga zrak ima težinu. Težinu zraka lako je izračunati ako znate njegovu masu.

Eksperimentalno ćemo vam pokazati kako izračunati masu zraka. Da biste to učinili, morate uzeti izdržljivu staklenu kuglu s čepom i gumenu cijev sa stezaljkom. Ispumpajmo zrak iz njega, stegnimo cijev stezaljkom i uravnotežimo je na vagi. Zatim, otvorite stezaljku na gumenoj cijevi, pustite zrak u nju. To će poremetiti ravnotežu na vagi. Da biste je vratili, morat ćete na drugu ploču vage staviti utege čija će masa biti jednaka masi zraka u volumenu kuglice.

Pokusima je utvrđeno da je pri temperaturi od 0 °C i normalnom atmosferskom tlaku masa zraka volumena 1 m 3 jednaka 1,29 kg. Težinu ovog zraka lako je izračunati:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Zračni omotač koji okružuje Zemlju naziva se atmosfera (od grčkog atmosfera- para, zrak i sfera- lopta).

Atmosfera se, kako pokazuju promatranja leta umjetnih Zemljinih satelita, proteže do visine od nekoliko tisuća kilometara.

Zbog gravitacije, gornji slojevi atmosfere, poput oceanske vode, sabijaju donje slojeve. Zračni sloj neposredno uz Zemlju je najviše sabijen i, prema Pascalovom zakonu, prenosi pritisak koji se na njega vrši u svim smjerovima.

Zbog toga zemljina površina i tijela koja se nalaze na njoj doživljavaju pritisak iz cijele debljine zraka ili, kako se obično kaže u takvim slučajevima, doživljavaju Atmosferski tlak .

Postojanje atmosferskog tlaka može objasniti mnoge pojave s kojima se susrećemo u životu. Pogledajmo neke od njih.

Slika prikazuje staklenu cijev unutar koje se nalazi klip koji čvrsto priliježe uz stijenke cijevi. Kraj cijevi se spušta u vodu. Ako podignete klip, voda će se podići iza njega.

Ovaj fenomen se koristi u pumpama za vodu i nekim drugim uređajima.

Na slici je prikazana cilindrična posuda. Zatvara se čepom u koji je umetnuta cjevčica s pipom. Zrak se pumpa iz posude pomoću pumpe. Zatim se kraj cijevi stavi u vodu. Ako sada otvorite slavinu, voda će poput fontane prskati u unutrašnjost posude. Voda ulazi u posudu jer je atmosferski tlak veći od tlaka razrijeđenog zraka u posudi.

Zašto postoji Zemljin zračni omotač?

Kao i sva tijela, molekule plina koje čine Zemljin zračni omotač privlače se prema Zemlji.

Ali zašto onda svi ne padnu na površinu Zemlje? Kako je očuvan Zemljin zračni omotač i njezina atmosfera? Da bismo to razumjeli, moramo uzeti u obzir da su molekule plina u kontinuiranom i nasumičnom gibanju. Ali onda se postavlja drugo pitanje: zašto te molekule ne odlete u svemir, odnosno u svemir.

Da bi u potpunosti napustila Zemlju, molekula, poput svemirskog broda ili rakete, mora imati vrlo veliku brzinu (najmanje 11,2 km/s). Ovo je tzv druga brzina bijega. Brzina većine molekula u Zemljinom zračnom omotaču znatno je manja od ove izlazne brzine. Stoga je većina njih vezana za Zemlju gravitacijom, samo neznatan broj molekula odleti izvan Zemlje u svemir.

Nasumično kretanje molekula i djelovanje gravitacije na njih dovodi do toga da molekule plina “lebde” u prostoru u blizini Zemlje, tvoreći zračni omotač, odnosno nama poznatu atmosferu.

Mjerenja pokazuju da gustoća zraka brzo opada s visinom. Dakle, na nadmorskoj visini od 5,5 km iznad Zemlje, gustoća zraka je 2 puta manja od njegove gustoće na površini Zemlje, na nadmorskoj visini od 11 km - 4 puta manja, itd. Što je veća, to je zrak rjeđi. I konačno, u najvišim slojevima (stotine i tisuće kilometara iznad Zemlje) atmosfera postupno prelazi u bezzračni prostor. Zemljin zračni omotač nema jasnu granicu.

Strogo govoreći, zbog djelovanja sile teže, gustoća plina u bilo kojoj zatvorenoj posudi nije jednaka u cijelom volumenu posude. Na dnu posude veća je gustoća plina nego u njezinim gornjim dijelovima, pa tlak u posudi nije isti. Pri dnu posude je veći nego pri vrhu. Međutim, za plin koji se nalazi u posudi, ta razlika u gustoći i tlaku je tako mala da se u mnogim slučajevima može potpuno zanemariti, samo znati za nju. Ali za atmosferu koja se proteže preko nekoliko tisuća kilometara, ova razlika je značajna.

Mjerenje atmosferskog tlaka. Torricellijevo iskustvo.

Nemoguće je izračunati atmosferski tlak pomoću formule za izračunavanje tlaka stupca tekućine (§ 38). Za takav izračun potrebno je znati visinu atmosfere i gustoću zraka. Ali atmosfera nema točnu granicu, a gustoća zraka na različitim visinama je različita. Međutim, atmosferski tlak može se izmjeriti pomoću eksperimenta koji je u 17. stoljeću predložio talijanski znanstvenik Evangelista Torricelli , Galilejev učenik.

Torricellijev pokus sastoji se u sljedećem: staklena cijev duga oko 1 m, zatvorena na jednom kraju, napuni se živom. Zatim se, čvrsto zatvorivši drugi kraj cijevi, okrene i spusti u čašu sa živom, gdje se ovaj kraj cijevi otvori ispod razine žive. Kao i u svakom pokusu s tekućinom, dio žive se ulije u šalicu, a dio ostane u cijevi. Visina preostalog stupca žive u cijevi je približno 760 mm. Iznad žive unutar cijevi nema zraka, postoji bezzračni prostor, tako da nijedan plin ne vrši pritisak odozgo na stupac žive unutar ove cijevi i ne utječe na mjerenja.

Torricelli, koji je predložio gore opisani eksperiment, također je dao njegovo objašnjenje. Atmosfera pritišće površinu žive u šalici. Merkur je u ravnoteži. To znači da je tlak u cijevi na razini ahh 1 (vidi sliku) jednak je atmosferskom tlaku. Pri promjeni atmosferskog tlaka mijenja se i visina živinog stupca u cijevi. Kako tlak raste, stup se izdužuje. Kako se tlak smanjuje, živin stupac smanjuje svoju visinu.

Tlak u cijevi na razini aa1 stvara težina stupca žive u cijevi, budući da iznad žive u gornjem dijelu cijevi nema zraka. Iz toga slijedi da atmosferski tlak jednak je tlaku živinog stupca u cijevi , tj.

str bankomat = str Merkur

Što je viši atmosferski tlak, to je viši stupac žive u Torricellijevom pokusu. Stoga se u praksi atmosferski tlak može mjeriti visinom živinog stupca (u milimetrima ili centimetrima). Ako je npr. atmosferski tlak 780 mm Hg. Umjetnost. (kažu “milimetara žive”), to znači da zrak proizvodi isti tlak kao okomiti stupac žive visok 780 mm.

Stoga je u ovom slučaju mjerna jedinica za atmosferski tlak 1 milimetar žive (1 mm Hg). Pronađimo odnos između ove jedinice i jedinice koja nam je poznata - Pascal(Godišnje).

Tlak živinog stupca ρ žive visine 1 mm jednak je:

str = g·ρ·h, str= 9,8 N/kg · 13 600 kg/m 3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Dakle, 1 mmHg. Umjetnost. = 133,3 Pa.

Trenutno se atmosferski tlak obično mjeri u hektopaskalima (1 hPa = 100 Pa). Na primjer, vremenska izvješća mogu objaviti da je tlak 1013 hPa, što je isto što i 760 mmHg. Umjetnost.

Promatrajući svaki dan visinu živinog stupca u cijevi, Torricelli je otkrio da se ta visina mijenja, odnosno da atmosferski tlak nije stalan, može rasti i padati. Torricelli je također primijetio da je atmosferski tlak povezan s promjenama vremena.

Pričvrstite li okomitu vagu na cijev sa živom korištenom u Torricellijevom eksperimentu, dobit ćete najjednostavniji uređaj - živin barometar (od grčkog baros- težina, metreo- mjerim). Koristi se za mjerenje atmosferskog tlaka.

Barometar – aneroid.

U praksi se za mjerenje atmosferskog tlaka koristi metalni barometar koji se naziva metalni barometar. aneroid (prevedeno s grčkog - aneroid). Barometar se tako zove jer ne sadrži živu.

Izgled aneroida prikazan je na slici. Njegov glavni dio je metalna kutija 1 s valovitom (valovitom) površinom (vidi drugu sliku). Zrak se ispumpava iz ove kutije, a kako bi se spriječilo da atmosferski tlak zgnječi kutiju, njen poklopac 2 se povlači prema gore pomoću opruge. Kako atmosferski tlak raste, poklopac se savija prema dolje i zateže oprugu. Kako se tlak smanjuje, opruga ispravlja čep. Indikatorska strelica 4 pričvršćena je na oprugu pomoću prijenosnog mehanizma 3, koji se pomiče udesno ili ulijevo kada se tlak mijenja. Ispod strelice nalazi se ljestvica, čiji su podjeli označeni prema očitanjima živinog barometra. Dakle, broj 750, naspram kojeg stoji aneroidna igla (vidi sliku), pokazuje da je u ovom trenutku u živinom barometru visina živinog stupca 750 mm.

Dakle, atmosferski tlak je 750 mmHg. Umjetnost. ili ≈ 1000 hPa.

Vrijednost atmosferskog tlaka vrlo je važna za predviđanje vremena za naredne dane, budući da su promjene atmosferskog tlaka povezane s promjenama vremena. Barometar je neophodan instrument za meteorološka promatranja.

Atmosferski tlak na različitim visinama.

U tekućini tlak, kao što znamo, ovisi o gustoći tekućine i visini njezina stupca. Zbog niske stlačivosti, gustoća tekućine na različitim dubinama je gotovo ista. Stoga pri izračunavanju tlaka njegovu gustoću smatramo konstantnom i uzimamo u obzir samo promjenu visine.

Situacija s plinovima je složenija. Plinovi su visoko kompresibilni. I što je plin više komprimiran, to mu je veća gustoća i veći je tlak koji proizvodi. Uostalom, tlak plina nastaje udarima njegovih molekula o površinu tijela.

Slojevi zraka na površini Zemlje komprimirani su od strane svih gornjih slojeva zraka koji se nalaze iznad njih. Ali što je sloj zraka viši od površine, to je slabije komprimiran, to mu je gustoća manja. Stoga, manji pritisak proizvodi. Ako se, na primjer, balon izdigne iznad površine Zemlje, tada pritisak zraka na balon postaje manji. To se događa ne samo zato što se smanjuje visina zračnog stupca iznad njega, već i zato što se smanjuje gustoća zraka. Na vrhu je manji nego na dnu. Stoga je ovisnost tlaka zraka o nadmorskoj visini složenija od ovisnosti o tekućinama.

Promatranja pokazuju da je atmosferski tlak u područjima na razini mora prosječno 760 mm Hg. Umjetnost.

Atmosferski tlak jednak tlaku živinog stupca visine 760 mm pri temperaturi od 0 °C naziva se normalni atmosferski tlak.

Normalni atmosferski tlak jednako 101 300 Pa = 1013 hPa.

Što je veća visina iznad razine mora, to je niži tlak.

Kod malih uspona, u prosjeku, za svakih 12 m uspona, tlak se smanjuje za 1 mmHg. Umjetnost. (ili za 1,33 hPa).

Poznavajući ovisnost tlaka o nadmorskoj visini, možete odrediti visinu iznad razine mora promjenom očitanja barometra. Nazivaju se aneroidi koji imaju ljestvicu kojom se može izravno mjeriti visina iznad razine mora visinomjeri . Koriste se u zrakoplovstvu i planinarenju.

Tlakomjeri.

Već znamo da barometri služe za mjerenje atmosferskog tlaka. Za mjerenje tlakova većih ili manjih od atmosferskog tlaka koristi se mjerači tlaka (od grčkog manos- rijetka, labava, metreo- mjerim). Postoje mjerači tlaka tekućina I metal.

Pogledajmo najprije uređaj i djelovanje. otvoreni mjerač tlaka tekućine. Sastoji se od dvokrake staklene cijevi u koju se ulijeva nešto tekućine. Tekućina se ugrađuje u oba koljena na istoj razini, jer na njezinu površinu u koljenima posude djeluje samo atmosferski tlak.

Da biste razumjeli kako takav manometar radi, može se spojiti gumenom cijevi na okruglu ravnu kutiju, čija je jedna strana prekrivena gumenim filmom. Ako pritisnete prstom na film, razina tekućine u koljenu manometra spojenom na kutiju će se smanjiti, au drugom koljenu će se povećati. Što ovo objašnjava?

Pritiskom na film povećava se tlak zraka u kutiji. Prema Pascalovom zakonu, ovo povećanje tlaka također se prenosi na tekućinu u koljenu manometra koji je spojen na kutiju. Stoga će pritisak na tekućinu u ovom koljenu biti veći nego u drugom, gdje na tekućinu djeluje samo atmosferski tlak. Pod silom ovog viška tlaka, tekućina će se početi kretati. U laktu s komprimiranim zrakom tekućina će pasti, u drugom će se podići. Tekućina će doći u ravnotežu (zaustaviti se) kada se višak tlaka komprimiranog zraka uravnoteži tlakom koji stvara stupac viška tekućine na drugom kraku manometra.

Što jače pritisnete film, to je viši stupac viška tekućine, to je veći njegov pritisak. Stoga, promjena tlaka može se procijeniti prema visini ovog stupca viška.

Slika pokazuje kako takav manometar može mjeriti tlak unutar tekućine. Što je cijev dublje uronjena u tekućinu, to je veća razlika u visinama stupaca tekućine u koljenima manometra., dakle, i tekućina stvara veći pritisak.

Ako postavite kutiju uređaja na neku dubinu unutar tekućine i okrenete je s filmom prema gore, bočno i dolje, očitanja manometra se neće promijeniti. Tako i treba biti jer na istoj razini unutar tekućine tlak je jednak u svim smjerovima.

Na slici je prikazano metalni mjerač tlaka . Glavni dio takvog mjerača tlaka je metalna cijev savijena u cijev 1 , čiji je jedan kraj zatvoren. Drugi kraj cijevi pomoću slavine 4 komunicira s posudom u kojoj se mjeri tlak. Kako se tlak povećava, cijev se savija. Pokret njegovog zatvorenog kraja pomoću poluge 5 i nazubljenosti 3 prenosi na strijelu 2 , krećući se u blizini skale instrumenta. Kad se tlak smanji, cijev se zbog svoje elastičnosti vraća u prethodni položaj, a strelica se vraća na nulti podjeljak skale.

Klipna pumpa za tekućinu.

U pokusu koji smo ranije razmatrali (§ 40) utvrđeno je da se voda u staklenoj cijevi pod utjecajem atmosferskog tlaka diže uvis iza klipa. Na tome se temelji akcija. klip pumpe

Pumpa je shematski prikazana na slici. Sastoji se od cilindra, unutar kojeg se klip pomiče gore-dolje, tijesno uz zidove posude. 1 . Ventili su ugrađeni na dnu cilindra iu samom klipu 2 , otvaranje samo prema gore. Kada se klip pomiče prema gore, voda pod utjecajem atmosferskog tlaka ulazi u cijev, podiže donji ventil i kreće se iza klipa.

Kako se klip pomiče prema dolje, voda ispod klipa pritišće donji ventil i on se zatvara. Istodobno se pod pritiskom vode otvara ventil unutar klipa, a voda teče u prostor iznad klipa. Sljedeći put kad se klip pomakne prema gore, voda iznad njega također se podiže i izlijeva u izlaznu cijev. Pritom se iza klipa diže nova porcija vode koja će se naknadnim spuštanjem klipa pojaviti iznad njega, a cijeli se taj postupak stalno ponavlja dok pumpa radi.

Hidraulička preša.

Pascalov zakon objašnjava djelovanje hidraulički stroj (od grčkog hidraulika- voda). To su strojevi čiji se rad temelji na zakonima gibanja i ravnoteže tekućina.

Glavni dio hidrauličkog stroja su dva cilindra različitih promjera, opremljena klipovima i spojnom cijevi. Prostor ispod klipova i cijevi ispunjeni su tekućinom (obično mineralnim uljem). Visine stupova tekućine u oba cilindra su iste sve dok na klipove ne djeluju sile.

Pretpostavimo sada da sile F 1 i F 2 - sile koje djeluju na klipove, S 1 i S 2 - područja klipa. Tlak ispod prvog (malog) klipa jednak je str 1 = F 1 / S 1, a ispod druge (velike) str 2 = F 2 / S 2. Prema Pascalovom zakonu, tekućina u mirovanju prenosi tlak jednako u svim smjerovima, tj. str 1 = str 2 ili F 1 / S 1 = F 2 / S 2, od:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Stoga, snaga F 2 toliko puta više snage F 1 , Koliko je puta površina velikog klipa veća od površine malog klipa?. Na primjer, ako je površina velikog klipa 500 cm2, a malog 5 cm2, a na mali klip djeluje sila od 100 N, tada će 100 puta veća sila, odnosno 10 000 N djeluju na veći klip.

Tako je uz pomoć hidrauličkog stroja moguće uravnotežiti veću silu s malom silom.

Stav F 1 / F 2 prikazuje dobitak na snazi. Na primjer, u navedenom primjeru dobitak na snazi ​​je 10 000 N / 100 N = 100.

Hidraulički stroj koji služi za prešanje (cijeđenje) naziva se hidraulička preša .

Hidraulične preše koriste se tamo gdje je potrebna veća sila. Na primjer, za cijeđenje ulja iz sjemenki u uljarama, za prešanje šperploče, kartona, sijena. U metalurškim pogonima hidrauličke preše koriste se za izradu čeličnih osovina strojeva, kotača za željeznice i mnogih drugih proizvoda. Moderne hidrauličke preše mogu razviti sile od desetaka i stotina milijuna newtona.

Građa hidrauličke preše shematski je prikazana na slici. Prešano tijelo 1 (A) postavlja se na platformu povezanu s velikim klipom 2 (B). Uz pomoć malog klipa 3 (D) stvara se visoki tlak na tekućinu. Taj se tlak prenosi na svaku točku tekućine koja puni cilindre. Stoga isti pritisak djeluje na drugi, veći klip. Ali budući da je površina drugog (velikog) klipa veća od površine malog, sila koja djeluje na njega bit će veća od sile koja djeluje na klip 3 (D). Pod utjecajem te sile klip 2 (B) će se podići. Kada se klip 2 (B) podigne, tijelo (A) se oslanja na nepokretnu gornju platformu i komprimira se. Manometar 4 (M) mjeri tlak tekućine. Sigurnosni ventil 5 (P) automatski se otvara kada tlak tekućine premaši dopuštenu vrijednost.

Iz malog cilindra u veliki, tekućina se pumpa ponovljenim pokretima malog klipa 3 (D). To se radi na sljedeći način. Kada se mali klip (D) podigne, otvara se ventil 6 (K) i tekućina se usisava u prostor ispod klipa. Kada se mali klip pod utjecajem tlaka tekućine spusti, ventil 6 (K) se zatvara, a ventil 7 (K") se otvara i tekućina teče u veliku posudu.

Djelovanje vode i plina na tijelo uronjeno u njih.

Pod vodom možemo lako podići kamen koji je teško podići u zrak. Ako čep stavite pod vodu i pustite ga iz ruku, on će isplivati. Kako se te pojave mogu objasniti?

Znamo (§ 38) da tekućina pritišće dno i stijenke posude. A ako se neko čvrsto tijelo stavi unutar tekućine, ono će također biti podložno pritisku, baš kao i stijenke posude.

Razmotrimo sile koje djeluju iz tekućine na tijelo uronjeno u nju. Radi lakšeg zaključivanja odaberimo tijelo koje ima oblik paralelopipeda s bazama paralelnim s površinom tekućine (sl.). Sile koje djeluju na bočne strane tijela jednake su u parovima i međusobno se uravnotežuju. Pod utjecajem tih sila tijelo se kontrahira. Ali sile koje djeluju na gornji i donji rub tijela nisu iste. Gornji rub je pritisnut silom odozgo F 1 stupac tekućine visok h 1 . Na razini donjeg ruba tlak stvara stupac tekućine s visinom h 2. Taj se tlak, kao što znamo (§ 37), prenosi unutar tekućine u svim smjerovima. Posljedično, na donjem dijelu tijela odozdo prema gore sa snagom F 2 visoko pritišće stupac tekućine h 2. Ali h još 2 h 1, dakle, modul sile F Još 2 modula napajanja F 1 . Zbog toga se tijelo silom gura iz tekućine F Vt, jednako razlici sila F 2 - F 1, tj.

Popularan:

Pasionska evanđelja Čita se 12 evanđelja svete muke Kristove

XXIII međunarodni festival „Braća Sveto Značenje riječi svetost Što znači broj 8 u snu? Zašto sanjate o susretu s nekim u knjizi snova? Iz povijesti kremiranja Spaljeni leš

Novi

Kako obnoviti menstrualni ciklus nakon poroda:

• Forenzičke karakteristike i procjena post mortem promjena
• Witch bottle - izrada Witch bottle making
• Izvanzemaljske civilizacije i njihovi posjeti
• Moskovsko državno sveučilište za tisak 7 pozicija uređaja za ispis poruke
• Osnove organizacije korporativnih financija Što su organizacijske financije
• “Posebni zadaci: dekorater” Boris Akunin
• Sastav ruskih vojnih okruga
• Otisnuto je slovo th. “Y” nije “i” je kratko! O važnosti Unicode normalizacije. Zvučni i zvučni zvukovi
• Sažetak lekcija pismenosti Zvuk, slovo
• Otisnuto je slovo th. “Y” nije “i” je kratko! O važnosti Unicode normalizacije. Majstorska klasa stvaranja mekih slova od tkanine

Pisanje brojeva" prezentacija za sat matematike (1. razred) na temu 2 Prezentaciju je održala Natalia Valentinovna Stankova, učiteljica razredne nastave u srednjoj školi Belyanitskaya.Ciljevi ovog priručnika: uvesti brojeve u...	Kako riješiti anagrame s brojevima u kući Danas sam pročitala kako je jedna djevojka napisala da je ovaj test prošla sa 150. Smatra se pametnom, jer obično su rezultati oko 120. Baš sam osjetila...	Pravoslavni sveci: popis po godini života Prvi sveci u kršćanstvu Sveci. Sveci su kršćani koji su u svom životu najpotpunije provodili Kristove zapovijedi o ljubavi prema Bogu i bližnjemu. Među svecima su bili...	Što je Ukrajinska pravoslavna crkva Kijevskog patrijarhata? “Neprijatelj je izmislio hereze i raskole kako bi uništio vjeru, diskreditirao istinu i razbio jedinstvo. Sluge hereze propagiraju izdaju pod krinkom...

Vrata. Kuhinja. Spavaća soba. Povijest popravaka. Namještaj. Stil interijera. Alati i materijali

RSS