Hidrostatika je grana hidraulike u kojoj se proučavaju zakoni ravnoteže tekućina i razmatra praktična primjena tih zakona. Da bismo razumjeli hidrostatiku, potrebno je definirati neke pojmove i definicije.

Pascalov zakon za hidrostatiku.

1653. francuski znanstvenik B. Pascal otkrio je zakon koji se obično naziva osnovnim zakonom hidrostatike.

Zvuči ovako:

Pritisak na površinu tekućine, nastao vanjskim silama, prenosi se u tekućini na isti način u svim smjerovima.

Pascalov zakon lako je razumljiv ako pogledate molekularnu strukturu materije. U tekućinama i plinovima molekule imaju relativnu slobodu, sposobne su se kretati jedna u odnosu na drugu, za razliku od krutina. U krutim tvarima molekule se sakupljaju u kristalnim rešetkama.

Relativna sloboda koju posjeduju molekule tekućina i plinova omogućuje prijenos pritiska stvorenog na tekućinu ili plin, ne samo u smjeru djelovanja sile, već i u svim ostalim smjerovima.

Pascalov zakon za hidrostatiku široko se koristi u industriji. Ovaj je zakon osnova za rad hidroautomatike koja kontrolira CNC strojeve, automobile i zrakoplove te mnoge druge hidrauličke strojeve.

Definicija i formula hidrostatskog tlaka

Iz gore navedenog Pascalovog zakona proizlazi da:

Hidrostatički tlak je tlak koji na fluid djeluje gravitacijom.

Veličina hidrostatskog tlaka ne ovisi o obliku posude u kojoj se nalazi tekućina i određuje se proizvodom

P \u003d ρgh, gdje

ρ - gustoća fluida

g - ubrzanje gravitacije

h je dubina na kojoj se određuje tlak.

Da bismo ilustrirali ovu formulu, pogledajmo 3 posude različitih oblika.

U svemu tri slučaja pritisak tekućine na dnu posude je jednak.

Ukupni tlak tekućine u posudi je

P \u003d P0 + ρgh, gdje

P0 je pritisak na površinu tekućine. U većini slučajeva uzima se jednak atmosferskom.

Hidrostatička sila pritiska

Odaberemo određeni volumen u tekućini u ravnoteži, a zatim ga izrežemo proizvoljnom ravninom AB na dva dijela i mentalno odbacimo jedan od tih dijelova, na primjer, gornji. U tom slučaju na ravninu AB moramo primijeniti sile čije će djelovanje biti ekvivalentno djelovanju odbačenog gornjeg dijela volumena na preostali donji dio.

Razmotrimo u ravnini presjeka AB zatvorenu konturu s površinom ΔF, koja uključuje neku proizvoljnu točku a. Neka sila ΔP djeluje na ovo područje.

Tada hidrostatski tlak čija formula izgleda

RSr \u003d ΔP / ΔF

predstavlja silu koja djeluje po jedinici površine, nazvat ćemo srednjim hidrostatičkim tlakom ili srednjim naprezanjem hidrostatskog tlaka na području ΔF.

Stvarni tlak u različitim točkama ovog područja može biti različit: u nekim točkama može biti veći, a u drugima može biti niži od prosječnog hidrostatskog tlaka. Očito je da u opći slučaj prosječni tlak Pav bit će to manji što će se razlikovati od pravog tlaka u točki a, to je manja površina ΔF, a u granici će se prosječni tlak podudarati s istinskim tlakom u točki a.

Za tekućine u ravnoteži, hidrostatički tlak tekućine sličan je tlačnom naprezanju u krutim tvarima.

SI jedinica tlaka je Newton per četvorni metar (N / m 2) - naziva se paskal (Pa). Budući da je paskalna vrijednost vrlo mala, često se koriste uvećane jedinice:

kilonewton po kvadratnom metru - 1kN / m 2 \u003d 1 * 10 3 N / m 2

meganewton po kvadratnom metru - 1MN / m 2 \u003d 1 * 10 6 N / m 2

Tlak jednak 1 * 10 5 N / m 2 naziva se bar (bar).

U fizičkom sustavu jedinica tlačne jedinice je din po kvadratnom centimetru (din / m2), u tehnički sustav - kilogramska sila po kvadratnom metru (kgf / m 2). U praksi se tlak tekućine obično mjeri u kgf / cm 2, a tlak jednak 1 kgf / cm 2 naziva se tehničkom atmosferom (at).

Između svih ovih jedinica postoji sljedeći odnos:

1at \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d 0,98 bara \u003d 0,98 * 10 5 Pa \u003d 0,98 * 10 6 dyn \u003d 10 4 kgf / m 2

Treba imati na umu da postoji razlika između tehničke atmosfere (at) i fizičke atmosfere (At). 1 At \u003d 1,033 kgf / cm 2 i predstavlja normalni tlak na razini mora. Atmosferski tlak ovisi o nadmorskoj visini mjesta iznad razine mora.

Mjerenje hidrostatskog tlaka

U praksi koriste različiti putevi uzimajući u obzir veličinu hidrostatskog tlaka. Ako se pri određivanju hidrostatskog tlaka uzme u obzir i atmosferski tlak koji djeluje na slobodnu površinu tekućine, on se naziva ukupnim ili apsolutnim. U tom se slučaju tlak obično mjeri u tehničkim atmosferama koje se nazivaju apsolutni (ata).

Često se, uzimajući u obzir tlak, ne uzima u obzir atmosferski tlak na slobodnoj površini, određujući takozvani višak hidrostatskog tlaka ili manometra, t.j. tlak iznad atmosferskog.

Mjerni tlak definira se kao razlika između apsolutnog tlaka u tekućini i atmosferskog tlaka.

Rman \u003d Rabs - Rathm

a mjeri se i u tehničkim atmosferama, što se u ovom slučaju naziva višak.

Događa se da je hidrostatički tlak u tekućini manji od atmosferskog. U ovom slučaju se kaže da u tekućini postoji vakuum. Količina vakuuma jednaka je razlici između atmosferskog i apsolutnog tlaka u tekućini

Rvak \u003d Rathm - Rabs

a mjeri se od nule do atmosfere.

Hidrostatički tlak vode ima dva glavna svojstva:
Usmjeren je duž unutarnje normale na područje na koje djeluje;
Veličina pritiska u određenoj točki ne ovisi o smjeru (tj. O orijentaciji u prostoru mjesta na kojem se točka nalazi).

Prvo svojstvo jednostavna je posljedica činjenice da u tekućini koja miruje nema tangencijalnih i vlačnih sila.

Pretpostavimo da hidrostatski tlak nije normalan, tj. ne okomito, već pod nekim kutom prema mjestu. Tada se može razgraditi na dvije komponente - normalnu i tangentnu. Prisutnost tangencijalne komponente, zbog odsutnosti sila otpora smičućim silama u tekućini u mirovanju, neizbježno bi dovelo do kretanja fluida duž platforme, tj. narušio bi joj ravnotežu.

Prema tome, jedini mogući smjer hidrostatski tlak je njegov smjer normalan prema mjestu.

Ako pretpostavimo da je hidrostatski tlak usmjeren ne duž unutarnje, već duž vanjske normale, t.j. ne unutar predmeta koji se razmatra, već prema njemu, tada bi se zbog činjenice da se tekućina ne opire vlačnim silama, čestice tekućine počele pomicati i narušila bi se njegova ravnoteža.

Stoga je hidrostatički tlak vode uvijek usmjeren duž unutarnje normale i predstavlja tlak tlaka.

Iz istog pravila proizlazi da će se, ako se tlak u nekom trenutku promijeni, tlak u bilo kojoj drugoj točki ove tekućine promijeniti za istu količinu. To je Pascalov zakon koji je formuliran na sljedeći način: Pritisak koji se vrši na tekućinu prenosi se unutar tekućine u svim smjerovima s jednakom silom.

Primjena ovog zakona temelji se na djelovanju strojeva koji rade pod hidrostatskim tlakom.

Sljedeći čimbenik koji utječe na veličinu tlaka je viskoznost tekućine, koja se donedavno obično zanemarivala. Pojavom jedinica koje rade pod visokim tlakom morala se uzeti u obzir i viskoznost. Pokazalo se da se pri promjeni tlaka viskoznost nekih tekućina, poput ulja, može promijeniti nekoliko puta. A to već određuje mogućnost upotrebe takvih tekućina kao radnog medija.

Pritisak je fizička veličina koja igra posebnu ulogu u prirodi i ljudskom životu. Ovaj fenomen, nevidljiv oku, ne utječe samo na državu okolišali i jako dobro osjećaju svi. Pogledajmo što je to, koje vrste postoje i kako pronaći pritisak (formula) u različitim okruženjima.

Ono što se u fizici i kemiji naziva pritiskom

Ovaj se izraz odnosi na važnu termodinamičku veličinu koja se izražava u omjeru okomite sile pritiska na površinu na koju djeluje. Ova pojava ne ovisi o veličini sustava u kojem djeluje, stoga se odnosi na velike količine.

U stanju ravnoteže, tlak je jednak za sve točke sustava.

U fizici i kemiji to se označava slovom "P", što je kratica za latinsko ime pojam - pressūra.

Ako je a dolazi o osmotskom tlaku tekućine (ravnoteža između tlaka unutar i izvan stanice) koristi se slovo "P".

Tlačne jedinice

Prema standardima međunarodnog SI sustava, fizički fenomen koji se razmatra mjeri se u paskalima (ćirilica - Pa, latinica - Ra).

Na temelju formule tlaka ispada da je jedan Pa jednak jednom N (Newton - podijeljen s jednim kvadratnim metrom (jedinica površine).

Međutim, u praksi je prilično teško primijeniti paskale, jer je ova jedinica vrlo mala. S tim u vezi, pored SI standarda, ova se vrijednost može mjeriti i na drugačiji način.

Ispod su njegovi najpoznatiji analozi. Većina ih se široko koristi u bivšem SSSR-u.

• Barovi... Jedna traka jednaka je 105 Pa.
• Torrs, ili milimetri žive. Otprilike jedan torr odgovara 133, 3223684 Pa.
• Milimetri vodenog stupca.
• Brojila vode.
• Tehničke atmosfere.
• Fizičke atmosfere. Jedan atm jednak je 101.325 Pa i 1.033233 atm.
• Kilogramska sila po kvadratnom centimetru. Također se razlikuju sila tona i sila grama. Uz to, postoji analogni kilogram sile po kvadratnom inču.

Opća formula tlaka (7. stupanj fizike)

Iz definicije dane fizičke veličine možete odrediti način pronalaženja. Izgleda kao na donjoj fotografiji.

U njemu je F sila, a S površina. Drugim riječima, formula za pronalaženje tlaka je njegova sila podijeljena s površinom na koju djeluje.

Također se može zapisati na sljedeći način: P \u003d mg / S ili P \u003d pVg / S. Dakle, ispada da je ta fizička veličina povezana s drugim termodinamičkim varijablama: volumenom i masom.

Sljedeće se načelo odnosi na pritisak: što manje prostora, na koji utječe sila, na nju pada sila pritiska. Ako se isto područje povećava (s istom snagom) - potrebna vrijednost smanjuje.

Formula hidrostatskog tlaka

Različita agregacijska stanja tvari osiguravaju prisutnost svojstava koja se međusobno razlikuju. Na temelju toga, metode za određivanje P u njima također će biti različite.

Primjerice, formula tlaka vode (hidrostatička) izgleda ovako: P \u003d pgh. Također se odnosi na plinove. Štoviše, ne može se koristiti za izračunavanje atmosferski pritisak, zbog razlike u visinama i gustoćama zraka.

U ovoj je formuli p gustoća, g akceleracija gravitacije, a h visina. Na temelju toga, što je objekt ili predmet dublje uronjen, to se na njega vrši veći pritisak unutar tekućine (plina).

Opcija koja se razmatra je prilagodba klasični primjer P \u003d F / S.

Ako se prisjetimo da je sila jednaka izvodu mase brzinom slobodnog pada (F \u003d mg), a masa tekućine izvod volumena po gustoći (m \u003d pV), tada je formula tlak se može zapisati kao P \u003d pVg / S. U ovom slučaju volumen je površina pomnožena s visinom (V \u003d Sh).

Ako umetnete ove podatke, ispada da se površina u brojniku i nazivniku može smanjiti, a na izlazu - gornja formula: P \u003d pgh.

Uzimajući u obzir pritisak u tekućinama, vrijedi zapamtiti da je za razliku od krutina u njima često moguća zakrivljenost površinskog sloja. A to, pak, pridonosi stvaranju dodatnog pritiska.

U takvim se situacijama koristi malo drugačija formula tlaka: P \u003d P 0 + 2QH. U ovom je slučaju P 0 tlak nekrivljenog sloja, a Q površina napetosti tekućine. H je prosječna zakrivljenost površine, koja je određena Laplaceovim zakonom: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Komponente R 1 i R 2 glavni su polumjeri zakrivljenosti.

Parcijalni tlak i njegova formula

Iako je metoda P \u003d pgh primjenjiva i za tekućine i za plinove, tlak u potonjem je bolje izračunati na malo drugačiji način.

Činjenica je da se u prirodi, u pravilu, ne nalaze vrlo često apsolutno čiste tvari, jer u njoj prevladavaju smjese. I to se odnosi ne samo na tekućine, već i na plinove. I kao što znate, svaka od tih komponenata vrši drugačiji pritisak, koji se naziva djelomični.

Sasvim je jednostavno to definirati. Jednako je zbroju tlaka svake komponente mješavine koja se razmatra (idealni plin).

Iz toga slijedi da formula za parcijalni tlak izgleda ovako: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... i tako dalje, prema broju sastavnih komponenata.

Često postoje slučajevi kada je potrebno odrediti tlak zraka. Međutim, neki ljudi pogrešno provode proračune samo s kisikom prema shemi P \u003d pgh. Ali zrak je smjesa različitih plinova. Sadrži dušik, argon, kisik i druge tvari. Na temelju trenutne situacije, formula tlaka zraka zbroj je tlakova svih njegovih komponenata. Dakle, trebali biste uzeti gore spomenuti P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ...

Najčešći instrumenti za mjerenje tlaka

Unatoč činjenici da nije teško izračunati razmatranu termodinamičku veličinu pomoću gornjih formula, ponekad jednostavno nema vremena za izvršenje izračuna. Uostalom, uvijek morate uzeti u obzir brojne nijanse. Stoga su, radi praktičnosti, tijekom nekoliko stoljeća razvijeni brojni uređaji koji to rade umjesto ljudi.

Zapravo su gotovo svi uređaji ove vrste sorte manometra (pomaže u određivanju tlaka u plinovima i tekućinama). Međutim, razlikuju se u dizajnu, točnosti i opsegu.

• Atmosferski tlak mjeri se pomoću manometra koji se naziva barometar. Ako je potrebno odrediti vakuum (tj. Tlak je ispod atmosferskog), koristi se druga vrsta vakuuma.
• Saznati arterijski tlak kod osobe se koristi sfigmomanometar. Većini je poznatiji kao neinvazivni tonometar. Mnogo je vrsta takvih uređaja: od mehaničke žive do potpuno automatskog digitalnog. Njihova točnost ovisi o materijalima od kojih su izrađeni i mjestu mjerenja.
• Razlike u tlaku u okolišu (na engleskom - pad tlaka) određuju se pomoću mjerača diferencijalnog tlaka (ne treba ih miješati s dinamometrima).

Vrste pritiska

Uzimajući u obzir pritisak, formulu za njegovo pronalaženje i njegove varijacije za različite tvari, vrijedi naučiti o sortama ove vrijednosti. Ima ih pet.

• Apsolutno.
• Barometarski
• Pretjerano.
• Vakuum.
• Diferencijal.

Apsolutno

Ovo je naziv ukupnog tlaka pod kojim se nalazi tvar ili predmet, ne uzimajući u obzir utjecaj drugih plinovitih sastojaka atmosfere.

Mjeri se u paskalima i predstavlja zbroj viška i atmosferskog tlaka. To je također razlika između barometarskog i vakuumskog tipa.

Izračunava se po formuli P \u003d P 2 + P 3 ili P \u003d P 2 - P 4.

Referentna točka za apsolutni tlak u uvjetima planeta Zemlje je tlak unutar spremnika iz kojeg se uklanja zrak (odnosno klasični vakuum).

Samo se ova vrsta tlaka koristi u većini termodinamičkih formula.

Barometarski

Ovaj se izraz odnosi na pritisak atmosfere (gravitacije) na sve predmete i predmete u njoj, uključujući i površinu same Zemlje. Većini je poznat i pod nazivom atmosferski.

Rangiran je kao, a njegova vrijednost varira s obzirom na mjesto i vrijeme mjerenja, kao i vremenske uvjete i iznad / ispod razine mora.

Veličina zračnog tlaka jednaka je modulu sile atmosfere na površini od jedne jedinice duž njezine normale.

U stabilnoj atmosferi, veličina ovog fizičkog fenomena jednaka je težini stupca zraka na bazi s površinom jednakom jedinici.

Norma zračnog tlaka je 101 325 Pa (760 mm Hg na 0 stupnjeva Celzija). Štoviše, što je objekt veći od Zemljine površine, to je niži tlak zraka na njemu. Svakih 8 km smanjuje se za 100 Pa.

Zbog ovog svojstva, u planinama, voda u čajnicima klima mnogo brže nego kod kuće na štednjaku. Činjenica je da tlak utječe na točku vrenja: kako se smanjuje, potonje opada. I obrnuto. Ovo svojstvo je osnova za rad takvih kuhinjski aparatipoput šporeta pod pritiskom i autoklava. Povećanje pritiska u njima doprinosi stvaranju više visoke temperaturenego u konvencionalnim loncima na štednjaku.

Koristi se za izračunavanje barometarskog tlaka pomoću formule barometrijske nadmorske visine. Izgleda kao na donjoj fotografiji.

P je tražena vrijednost na visini, P 0 je gustoća zraka u blizini površine, g je ubrzanje gravitacije, h je visina iznad Zemlje, m je molekulska masa plin, t je temperatura sustava, r je univerzalna plinska konstanta 8,3144598 J⁄ (mol x K), a e je Eiklerov broj jednak 2,71828.

Često se u gornjoj formuli za atmosferski tlak umjesto R koristi K - Boltzmannova konstanta. Univerzalna plinska konstanta često se kroz svoj proizvod izražava brojem Avogadro. Prikladnije je za izračune kada se broj čestica daje u molovima.

Prilikom izračunavanja uvijek vrijedi uzeti u obzir mogućnost promjene temperature zraka uslijed promjene meteorološke situacije ili prilikom penjanja iznad razine mora, kao i zemljopisne širine.

Mjerač i vakuum

Razlika između atmosferskog i izmjerenog tlaka okoline naziva se manometrom. Ovisno o rezultatu, naziv količine se mijenja.

Ako je pozitivan, naziva se manometrski tlak.

Ako je dobiveni rezultat sa predznakom minus, naziva se mjerač vakuuma. Vrijedno je zapamtiti da ne može biti veći od barometrijskog.

Diferencijal

Ova vrijednost je razlika u tlaku na različitim mjernim mjestima. Tipično se koristi za određivanje pada tlaka na dijelu opreme. To se posebno odnosi na naftnu industriju.

Shvativši kakva se termodinamička veličina naziva pritiskom i pomoću kojih se formula može pronaći, možemo zaključiti da je ovaj fenomen vrlo važan, pa stoga znanje o njemu nikada neće biti suvišno.

Kalkulator u nastavku dizajniran je za izračunavanje zadane nepoznate količine, koristeći formulu za tlak u stupcu tekućine.
Sama formula:

Kalkulator omogućuje pronalaženje

• tlak stupca tekućine iz poznate gustoće tekućine, visina stupca tekućine i ubrzanje gravitacije
• visina stupca tekućine od poznatog tlaka tekućine, gustoća tekućine i ubrzanje gravitacije
• gustoća tekućine od poznatog tlaka tekućine, visina stupca tekućine i ubrzanje gravitacije
• ubrzanje gravitacije na temelju poznatog tlaka fluida, gustoće fluida i visine stupca fluida

Izvođenje formula za sve slučajeve je trivijalno. Za gustoću je zadana vrijednost gustoća vode, za ubrzanje gravitacije - zemljino ubrzanje, a za tlak - vrijednost jednaka jednom atmosferskom tlaku. Malo teorije, kao i obično, ispod kalkulatora.

gustoća tlaka visina gravitacijsko ubrzanje

Tlak tekućine, Pa

Visina stupa tekućine, m

Gustoća tekućine, kg / m3

Ubrzanje slobodnog pada, m / s2

Hidrostatski tlak - tlak vodenog stupca iznad uvjetne razine.

Formulu hidrostatičkog tlaka lako je izvesti

Ova formula pokazuje da tlak ne ovisi o površini posude ili njenom obliku. Ovisi samo o gustoći i visini stupca određene tekućine. Iz čega proizlazi da povećanjem visine posude možemo s malim volumenom stvoriti pošteno visokotlačni.
1648. to je pokazao Blaise Pascal. Umetnuo je usku cijev u zatvorenu bačvu napunjenu vodom i, popevši se na balkon drugog kata, ulio je kriglu vode u ovu cijev. Zbog male debljine cijevi voda se u njoj popela na veliku visinu, a tlak u cijevi toliko se povećao da nastavci cijevi nisu mogli izdržati i pukla je.

To također dovodi do takvog fenomena kao što je hidrostatski paradoks.

Hidrostatski paradoks - pojava u kojoj se sila težinskog tlaka tekućine koja se ulijeva u posudu na dnu posude može razlikovati od težine izlivene tekućine. U posudama s povišenim presjekom prema gore sila pritiska na dno posude manja težina tekućina, u posudama s presjekom prema gore, sila pritiska na dno posude veća je od težine tekućine. Sila pritiska tekućine na dno posude jednaka je težini tekućine samo za cilindričnu posudu.

Na gornjoj slici je pritisak na dno posude u svim slučajevima jednak i ne ovisi o težini izlivene tekućine, već samo o njezinoj razini. Razlog hidrostatskog paradoksa je taj što tekućina pritišće ne samo na dno, već i na stijenke posude. Pritisak fluida na kosim zidovima ima vertikalnu komponentu. U posudi koja se širi prema gore, usmjerena je prema dolje, u posudi koja se sužava prema gore, usmjerena je prema gore. Težina tekućine u posudi bit će jednaka zbroju vertikalnih komponenata tlaka tekućine na cijelom unutarnjem području posude

Tekućine i plinovi prenose u svim smjerovima ne samo vanjski pritisak koji se na njih vrši, već i pritisak koji postoji u njima zbog težine vlastitih dijelova. Gornji slojevi tekućine pritišću srednje, one na donjim, a posljednji - na dnu.

Tlak koji vrši tekućina u mirovanju naziva se hidrostatski.

Dobivamo formulu za izračunavanje hidrostatičkog tlaka tekućine na proizvoljnoj dubini h (u blizini točke A na slici 98). Sila pritiska koja djeluje na ovom mjestu sa strane gornjeg uskog okomitog stupa tekućine može se izraziti na dva načina:
prvo, kao umnožak tlaka u osnovi ovog stupa na njegovu površinu presjeka:

F \u003d pS;

drugo, kao težina istog stupca tekućine, tj. umnožak mase tekućine (koji se može dobiti formulom m \u003d ρV, gdje je volumen V \u003d Sh) gravitacijskim ubrzanjem g:

F \u003d mg \u003d ρShg.

Izjednačimo oba izraza za silu pritiska:

pS \u003d ρShg.

Podijelivši obje strane ove jednakosti s površinom S, nalazimo tlak fluida na dubini h:

p \u003d ρgh. (37.1)

Dobili smo formula hidrostatskog tlaka. Hidrostatički tlak na bilo kojoj dubini unutar tekućine ne ovisi o obliku posude u kojoj se tekućina nalazi, a jednak je umnošku gustoće tekućine, ubrzanja gravitacije i dubine na kojoj je tlak smatra.

Ista količina vode koja se nalazi u različitim posudama može vršiti različit pritisak na dno. Budući da taj tlak ovisi o visini stupca tekućine, on će biti veći u uskim posudama nego u širokim. Zbog toga čak i mala količina vode može stvoriti vrlo visok pritisak. 1648. to je vrlo uvjerljivo demonstrirao B. Pascal. Umetnuo je usku cijev u zatvorenu bačvu napunjenu vodom i, popevši se na balkon drugog kata kuće, ulio je kriglu vode u ovu cijev. Zbog male debljine cijevi, voda u njoj porasla je do velike visine, a tlak u cijevi toliko se povećao da nastavci cijevi nisu mogli izdržati i pukla je (slika 99).
Naši rezultati vrijede ne samo za tekućine, već i za plinove. Njihovi se slojevi također pritišću jedni protiv drugih, pa stoga i hidrostatički tlak postoji u njima.

1. Koliki je hidrostatski tlak? 2. O kojim vrijednostima ovisi ovaj tlak? 3. Izvedite formulu za hidrostatički tlak na proizvoljnoj dubini. 4. Kako možete stvoriti veliki pritisak s malo vode? Ispričajte nam o Pascalovom iskustvu.
Eksperimentalni zadatak.Uzmite visoku posudu i u njezinom zidu napravite tri male rupe različite visine... Prekrijte rupe plastelinom i posudu napunite vodom. Otvorite otvore i promatrajte kako voda istječe (slika 100). Zašto voda curi iz rupa? Što znači da se pritisak vode povećava s dubinom?

Čini se da vodovod ne daje poseban razlog da se upušta u džunglu tehnologija, mehanizama i uključuje skrupulozne izračune za izgradnju najsloženije sheme... Ali takva je vizija letimičan pogled na vodovod. Prava vodovodna industrija ni na koji način nije inferiorna u složenosti procesa i, kao i mnoge druge industrije, zahtijeva profesionalni pristup. Zauzvrat, profesionalnost je solidna zaliha znanja na kojem se temelji vodovod. Uronimo (iako ne preduboko) u struku vodovodnih obuka kako bismo se približili profesionalnom statusu vodoinstalatera.

Temeljna osnova moderne hidraulike nastala je kad je Blaise Pascal otkrio da je djelovanje tlaka fluida konstantno u bilo kojem smjeru. Djelovanje tlaka tekućine usmjereno je pod pravim kutom prema površini.

Ako se mjerni uređaj (manometar) postavi pod sloj tekućine na određenoj dubini, a njegov osjetni element usmjeri u različitim smjerovima, očitanja tlaka ostat će nepromijenjena u bilo kojem položaju manometra.

Odnosno, tlak tekućine ni na koji način ne ovisi o promjeni smjera. Ali tlak tekućine na svakoj razini ovisi o parametru dubine. Ako se mjerač tlaka pomakne bliže površini tekućine, očitanje će se smanjiti.

Sukladno tome, izmjerena očitanja povećat će se tijekom potapanja. Štoviše, u uvjetima udvostručenja dubine, parametar tlaka također će se udvostručiti.

Pascalov zakon jasno pokazuje učinak pritiska vode u najpoznatijim uvjetima za suvremeni život.

Stoga, kad god se postavi brzina fluida, dio njene početne statičke glave koristi se za organiziranje ove brzine, koja kasnije postoji kao brzina pritiska.

Volumen i brzina protoka

Količina tekućine koja u određenom trenutku prolazi kroz određenu točku smatra se protokom ili brzinom protoka. Volumen protoka obično se izražava u litrama u minuti (l / min) i povezan je s relativnim tlakom tekućine. Na primjer, 10 litara u minuti pri 2,7 atm.

Brzina protoka (brzina fluida) definira se kao prosječna brzina kojom se tekućina pomiče iza zadane točke. Tipično se izražava u metrima u sekundi (m / s) ili metrima u minuti (m / min). Brzina protoka važan je čimbenik pri kalibraciji hidrauličnih vodova.

Volumen i brzina protoka često se uzimaju u obzir istovremeno. Uz sve ostale jednake uvjete (s konstantnim volumenom ubrizgavanja), protok se povećava kako se smanjuje veličina presjeka ili cijevi, a protok smanjuje kako se povećava odjeljak.

Dakle, usporavanje brzine protoka primjećuje se na širokim dijelovima cjevovoda, a na uskim mjestima, naprotiv, brzina se povećava. Istodobno, količina vode koja prolazi kroz svaku od ovih kontrolnih točaka ostaje nepromijenjena.

Bernoullijev princip

Poznati Bernoullijev princip izgrađen je na logici kada porast (pad) tlaka fluidne tekućine uvijek prati smanjenje (povećanje) brzine. Suprotno tome, povećanje (smanjenje) brzine tekućine dovodi do smanjenja (povećanja) tlaka.

Ovo je načelo u središtu niza uobičajenih vodovodnih fenomena. Kao trivijalan primjer, Bernoullijevo je načelo "krivo" za to što se zavjesa za tuširanje "povukla unutra" kada korisnik uključi vodu.

Razlika tlaka izvana i iznutra uzrokuje silu na zavjesu tuša. Ovom silom zavjesa se povlači prema unutra.

Još jedan dobar primjer je raspršivač s parfemom kada se stvori neko područje niski pritisak zbog velike brzine zraka. A zrak sa sobom nosi i tekućinu.

Bernoullijev princip također pokazuje zašto se prozori u kući mogu spontano razbiti u uraganima. U takvim slučajevima izuzetno velika brzina zraka izvan prozora dovodi do činjenice da tlak izvana postaje mnogo manji od tlaka iznutra, gdje zrak ostaje praktički nepomičan.

Značajna razlika u čvrstoći jednostavno gura prozore prema van, zbog čega se staklo raspada. Stoga, kad se približava snažni uragan, u osnovi biste trebali otvoriti prozore što je moguće šire kako biste izjednačili pritisak unutar i izvan zgrade.

I još nekoliko primjera kada funkcionira Bernoullijev princip: uspon zrakoplova praćen letom krilima i kretanjem "zakrivljenih lopti" u bejzbolu.

U oba slučaja stvara se razlika u brzini zraka koji prolazi pored objekta odozgo i odozdo. Kod krila zrakoplova razlika u brzini stvara se kretanjem zaklopki, a u bejzbolu prisutnošću valovitog ruba.

Kućna vodovodna praksa