Sile koje djeluju na gumeni film

su iste s obje strane.

Plovila za komunikaciju su nam zajednička. Na primjer, to može biti kuhalo za vodu, kanta za zalijevanje ili lonac za kavu.

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

Tekućine različite gustoće.

Ali S · h \u003d V, gdje je V volumen paralelepipeda, a ρ w · V \u003d m w masa tekućine u volumenu paralelepipeda. Slijedom toga,

F vyt \u003d g m w \u003d P w,

tj. uzgonska sila jednaka je težini tekućine u zapremini tijela uronjenog u nju (sila uzgona jednaka je težini tekućine istog volumena kao i volumen tijela uronjenog u nju).

Postojanje sile koja tjera tijelo iz tekućine može se lako otkriti eksperimentalno.

Na slici i prikazuje tijelo obješeno na oprugu sa strelicom na kraju. Strelica označava produžetak opruge na stativu. Kada se tijelo pusti u vodu, opruga se skuplja (slika, b). Ista kontrakcija opruge dobit će se ako na tijelo djelujete odozdo prema gore, na primjer, pritisnite rukom (podignite).

Stoga iskustvo to potvrđuje na tijelo u tekućini djeluje sila koja tjera ovo tijelo iz tekućine.

Kao što znamo, Pascalov zakon odnosi se i na plinove. stoga tijela u plinu su podvrgnuta sili koja ih izbacuje iz plina... Ova sila uzrokuje da se baloni podižu prema gore. Postojanje sile koja tjera tijelo iz plina može se također promatrati eksperimentalno.

Stavite staklenu kuglu ili veliku tikvicu zatvorenu čepom na skraćenu posudu za vaganje. Vage su uravnotežene. Zatim se ispod tikvice (ili kugle) stavlja široka posuda tako da okružuje cijelu tikvicu. Posuda je napunjena ugljičnim dioksidom čija je gustoća veća od gustoće zraka (dakle ugljični dioksid spušta se i puni posudu istiskujući zrak iz nje). U tom je slučaju poremećena ravnoteža utega. Šalica s ovješenom tikvicom se podiže (sl.). Tikvica uronjena u ugljikov dioksid ima veću silu uzgona nego u zraku.

Sila koja tjera tijelo iz tekućine ili plina suprotna je sili gravitacije koja se primjenjuje na ovo tijelo.

Stoga, prokosmos). To objašnjava zašto u vodi ponekad lako podižemo tijela koja teško držimo u zraku.

Mala opruga i cilindrično tijelo ovješeni su na oprugu (slika, A). Strelica na stativu označava napetost opruge. Prikazuje težinu tijela u zraku. Podignuvši tijelo, ispod njega se stavlja posuda za ispuštanje, napunjena tekućinom do razine cijevi za oseku. Nakon toga, tijelo je potpuno uronjeno u tekućinu (slika, B). Pri čemu izlije se dio tekućine čiji je volumen jednak volumenu tijela iz posude za oseku u čašu. Opruga se skuplja i pokazivač se pomiče prema gore, što ukazuje na smanjenje tjelesne težine u tekućini. U tom slučaju, osim na gravitaciju, na tijelo djeluje i druga sila koja ga izbacuje iz tekućine. Ako se tekućina iz stakla ulije u gornju kantu (odnosno onu 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 izbacuje tijelo potpuno uronjeno u tekućinu jednaka je težini tekućine u volumenu ovog tijela ... Isti zaključak dobili smo u § 48.

Kad bi se sličan pokus izveo s tijelom uronjenim u bilo koji plin, to bi to pokazalo sila koja tjera tijelo iz plina jednaka je i težini plina uzetog u volumenu tijela .

Pozvana je sila koja tjera tijelo iz tekućine ili plina arhimedova sila, u čast znanstvenika Arhimed , koji je prvi naznačio njegovo postojanje i izračunao vrijednost.

Dakle, iskustvo je potvrdilo da je arhimedova sila (ili uzgon) sila jednaka težini tekućine u volumenu tijela, tj. F A \u003d Str w \u003d g m g. Masa tekućine mw koju istiskuje tijelo može se izraziti kroz njezinu gustoću ρ w i volumen tijela V t uronjen u tekućinu (budući da je V w - volumen tekućine koje tijelo istiskuje jednak V t - volumen tijela uronjenog u tekućinu), tj. m w \u003d ρ w · V t. Tada dobivamo:

F A \u003d g ρ f V t

Prema tome, Arhimedova sila ovisi o gustoći tekućine u koju je tijelo uronjeno i o volumenu ovog tijela. Ali to ne ovisi, na primjer, o gustoći tvari tijela uronjenog u tekućinu, jer ta vrijednost nije uključena u rezultirajuću 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 (gravitacija je prema dolje, a Arhimedova sila gore), težina tijela u tekućini P 1 bit će manja težina tijela u vakuumu P \u003d g m na Arhimedovu silu F A \u003d g m w (gdje m w je masa tekućine ili plina koje istjera tijelo).

Tako, ako je tijelo uronjeno u tekućinu ili plin, tada gubi na težini onoliko koliko teži tekućina ili plin koji se istisnu.

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

Zapišimo stanje problema i riješimo ga.

Kad plutajuće tijelo dosegne površinu tekućine, tada će se njegovim daljnjim pomicanjem prema gore Arhimedova sila smanjivati. Zašto? I zato što će se smanjivati \u200b\u200bvolumen dijela tijela uronjenog u tekućinu, a Arhimedova sila jednaka je težini tekućine u volumenu dijela tijela uronjenog u nju.

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

Ovaj se zaključak može lako provjeriti iskustvom.

Ulijte vodu u odvodnu posudu do razine odvodne cijevi. Nakon toga, uronit ćemo plutajuće tijelo u posudu, prethodno ga izvagavši \u200b\u200bu zrak. Spuštajući se u vodu, tijelo istiskuje zapreminu vode jednaku zapremini dijela tijela uronjenog u nju. Odvagavši \u200b\u200bovu vodu, nalazimo da je njezina težina (Arhimedova sila) jednaka sili gravitacije koja djeluje na plutajuće tijelo ili težini ovog tijela u zraku.

Nakon istih pokusa s bilo kojim drugim tijelima koja plutaju u različitim tekućinama - vodom, alkoholom, otopinom soli, može se osigurati da ako tijelo pluta u tekućini, tada je težina istisnute tekućine jednaka težini ovog tijela u zraku.

Lako je to dokazati ako je gustoća čvrste krutine veća od gustoće tekućine, tada tijelo tone u takvoj tekućini. Tijelo manje gustoće pluta u ovoj tekućini... 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 .

S jednakim gustoćama tijela i tekućine, tijelo pluta unutar tekućine na bilo kojoj dubini.

Dvije tekućine koje se ne mogu miješati, na primjer voda i petrolej, nalaze se u posudi u skladu s njihovom gustoćom: u donjem dijelu posude - gušća voda (ρ \u003d 1000 kg / m 3), na vrhu - svjetliji petrolej (ρ \u003d 800 kg / m 3) ...

Prosječna gustoća živih organizama koji nastanjuju vodeni okoliš malo se razlikuje od gustoće vode, pa je njihova težina gotovo u potpunosti uravnotežena arhimedovskom silom. Zahvaljujući tome, vodenim životinjama nisu potrebni tako snažni i masivni kosturi poput kopnenih. Iz istog su razloga debla vodenih biljaka elastična.

Plivački mjehur ribe lako mijenja svoj volumen. Kad se riba uz pomoć mišića spusti dalje velika dubina, a pritisak vode na njemu raste, mjehur se skuplja, volumen tijela ribe se smanjuje i nije potisnut prema gore, već pluta u dubini. Dakle, riba može, u određenim granicama, regulirati dubinu uranjanja. Kitovi reguliraju dubinu uranjanja smanjenjem i povećanjem kapaciteta pluća.

Brodovi koji plove.

Brodovi koji plove rijekama, jezerima, morima i oceanima izgrađeni su od različiti materijali iz različita gustoća... Trup brodova obično je napravljen čelični limovi... svi unutarnja učvršćenja, koji daju snagu brodovima, također su izrađeni od metala. Za izgradnju brodova koristiti razni materijalikoji imaju i veću i manju gustoću u usporedbi s vodom.

Zbog čega brodovi plutaju po vodi, ukrcavaju se i prevoze velike terete?

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

Težina vode koju istiskuje podvodni dio plovila jednaka je težini plovila s teretom u zraku ili sili gravitacije koja djeluje na plovilo s teretom.

Nazvana je dubina do koje je brod uronjen u vodu sediment ... Najveći dopušteni gaz označen je na trupu broda crvenom crtom tzv vodena linija (s nizozemskog. voda - voda).

Težina vode koju istiskuje plovilo kada je uronjena u vodenu liniju, jednaka sili gravitacije koja djeluje na plovilo s teretom, naziva se pomicanje plovila.

Trenutno se za prijevoz nafte grade brodovi istisnine 5.000.000 kN (5 · 10 6 kN) i više, odnosno s težinom od 500.000 tona (5 · 10 5 tona) i više.

Ako od istisnine oduzmemo težinu same posude, tada ćemo dobiti nosivost ove posude. Nosivost označava težinu tereta koji brod nosi.

Brodogradnja je postojala u Drevni Egipt, u Fenikiji (vjeruje se da su Feničani bili jedan od najboljih brodograditelja), drevnoj Kini.

U Rusiji je brodogradnja nastala na prijelazu iz 17. u 18. stoljeće. Gradili su se uglavnom ratni brodovi, ali u Rusiji je izgrađen prvi ledolomac, brodovi s motorom unutarnje izgaranje, ledolomac na nuklearni pogon "Arktika".

Zrakoplovstvo.

Crtež koji opisuje balon braće Montgolfier 1783. godine: „Pogled i točne dimenzije balona Zemlja"To je bilo prvo". 1786

Još od davnina ljudi su sanjali da mogu letjeti iznad oblaka, plivati \u200b\u200bu prozračnom oceanu, dok su plivali na moru. Za aeronautiku

isprva su se koristili baloni koji su bili ispunjeni zagrijanim zrakom ili vodikom ili helijem.

Da bi se balon mogao podići u zrak potrebno je da Arhimedova sila (uzgon) F I djelovanje na loptu bilo je veće od sile gravitacije F teška, tj. F A\u003e F teška.

Kako se lopta podiže prema gore, Arhimedova sila koja djeluje na nju opada ( F A \u003d gρV), budući da je gustoća gornji slojevi atmosfera manja nego na površini Zemlje. Da bi se podigao više, s lopte se ispušta poseban prigušnik (težina) i to čini loptu lakšom. Na kraju lopta dosegne maksimalnu visinu podizanja. Dio plina oslobađa se kako bi oslobodio kuglu iz ljuske pomoću posebnog ventila.

U vodoravnom smjeru balon se kreće samo pod utjecajem vjetra, stoga je i pozvan balon (s grčkog aer - zrak, stato - stajati). Za proučavanje gornjih slojeva atmosfere, stratosfere, ne tako davno korišteni su ogromni baloni - stratosferski baloni .

Prije nego što smo naučili graditi veliki avioni za zračni prijevoz putnika i robe korišteni su kontrolirani baloni - zračni brodovi... Imaju izduženi oblik; gondola s motorom ovješena je ispod trupa koji pokreće propeler.

Balon ne samo da se podiže gore, već može podići i neki teret: kabinu, ljude, uređaje. Stoga je potrebno utvrditi kakav je teret koji može podići balon lift.

Pretpostavimo da se, na primjer, balon od 40 m 3 napunjen helijem lansira u zrak. Masa helija koji ispunjava ljusku kugle bit će jednaka:
m Ge \u003d ρ Ge · V \u003d 0,1890 kg / m 3 40 m 3 \u003d 7,2 kg,
a njegova težina je:
P Ge \u003d g · m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N.
Plutajuća sila (Arhimedova) koja djeluje na ovu kuglu u zraku jednaka je težini zraka zapremine 40 m 3, tj.
F A \u003d \u200b\u200bg · ρ zrak V; F A \u003d \u200b\u200b9,8 N / kg 1,3 kg / m 3 40 m 3 \u003d 520 N.

To znači da ova kugla može podići teret težine 520 N - 71 N \u003d 449 N. To je njena sila podizanja.

Lopta istog volumena, ali ispunjena vodikom, može podići teret od 479 N. To znači da je njena sila podizanja veća od kugle napunjene helijem. Ali bez obzira na to, helij se koristi češće, jer ne gori i stoga je sigurniji. Vodik je zapaljiv plin.

Puno je lakše podići i spustiti balon ispunjen vrućim zrakom. Za to se plamenik nalazi ispod rupe u donjem dijelu lopte. Uz pomoć plinski plamenik moguće je regulirati temperaturu zraka unutar lopte, što znači njezinu gustoću i uzgon. Da bi se lopta podigla više, dovoljno je u njoj snažnije zagrijati zrak, povećavajući plamen plamenika. Kada se plamen plamenika smanji, temperatura zraka u kuglici opada, a lopta se spušta.

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

Razvojem znanosti dogodile su se značajne promjene u zrakoplovnoj tehnologiji. Postalo je moguće koristiti nova kućišta za balone koji su postali čvrsti, otporni na mraz i lagani.

Postignuća na polju radiotehnike, elektronike i automatizacije omogućila su dizajn bezpilotnih balona. Ovi se baloni koriste za proučavanje zračnih strujanja, za geografska i biomedicinska istraživanja u donjim slojevima atmosfere.

\u003e\u003e Pritisak i sila pritiska

Poslali čitatelji s internetskih stranica

Zbirka sažetaka lekcija iz fizike, sažetaka na temu iz školski program... Kalendar tematsko planiranje, fizika 7. razred na mreži, knjige i udžbenici iz fizike. Učenik se treba pripremiti za lekciju.

Zamislite zabrtvljeni cilindar ispunjen zrakom s klipom postavljenim na vrhu. Ako počnete pritiskati klip, tada će se količina zraka u cilindru početi smanjivati, molekule zraka sve će se intenzivnije sudarati jedna s drugom i s klipom, a pritisak komprimiranog zraka na klip će se povećavati.

Ako je klip sada iznenada otpušten, komprimirani zrak će ga naglo pogurati. To će se dogoditi jer će se s konstantnom površinom klipa povećavati sila koja djeluje na klip sa strane komprimiranog zraka. Područje klipa ostalo je nepromijenjeno, ali sila molekula plina se povećavala, a tlak se povećavao u skladu s tim.

Ili drugi primjer. Čovjek stoji na zemlji, stoji s obje noge. U ovom je položaju osoba ugodna, ne doživljava nikakve neugodnosti. Ali što će se dogoditi ako ta osoba odluči stajati na jednoj nozi? Savit će jednu nogu u koljenu, a sada će se odmarati na zemlji samo jednom nogom. U ovom položaju, osoba će osjetiti određenu nelagodu, jer je pritisak na stopalo povećan, i to približno 2 puta. Zašto? Budući da se područje kroz koje sila gravitacije sada tjera čovjeka na tlo smanjilo za 2 puta. Evo primjera što je pritisak i koliko ga je lako otkriti u svakodnevnom životu.

S gledišta fizike, tlak je fizička veličina koja je numerički jednaka sili koja djeluje okomito na površinu po jedinici površine date površine. Stoga se za određivanje tlaka u određenoj točki na površini normalna komponenta sile koja djeluje na površinu dijeli s površinom malog površinskog elementa kojom dana snaga djeluje. A da 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 jedinica za mjerenje tlaka dobila je ime u čast francuskog matematičara, fizičara i književnika Blaisea Pascala, autora temeljnog zakona hidrostatike - Pascalovog zakona, koji kaže da se pritisak koji se vrši na tekućinu ili plin prenosi na bilo koju točku bez promjena u svim pravcima. Po prvi puta jedinica tlaka "pascal" uvedena je u promet u Francuskoj 1961. godine, prema uredbi o jedinicama, tri stoljeća nakon smrti znanstvenika.

Jedan paskal jednak je tlaku koji uzrokuje sila od jednog njutna, ravnomjerno raspoređena i usmjerena okomito na površinu od jednog četvornog metra.

U paskalima se mjeri ne samo mehanički tlak (mehaničko naprezanje), već i modul elastičnosti, Youngov modul, modul elastičnosti na veliko, granica razvlačenja, proporcionalna granica, vlačna čvrstoća, posmična čvrstoća, zvučni pritisak i osmotski tlak. Tradicionalno je upravo u Pascalima najvažnije mehaničke karakteristike materijali u otpornim materijalima.

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

Osim Pascala, za mjerenje tlaka koriste se i druge (nesistemske) jedinice. Jedna od tih jedinica je "atmosfera" (at). Tlak u jednoj atmosferi približno je jednak atmosferskom tlaku na površini Zemlje na razini Svjetskog oceana. Danas se "atmosfera" shvaća kao tehnička atmosfera (at).

Tehnička atmosfera (pri) tlak je koji stvara sila od jednog kilograma (kgf), ravnomjerno raspoređena na površini od jednog kvadratnog centimetra. A jedna sila kilograma je pak jednaka sili gravitacije koja djeluje na tijelo mase jednog kilograma u uvjetima gravitacijskog ubrzanja jednakog 9,80665 m / s2. Tako je sila od jednog kilograma jednaka 9,80665 njutna, a 1 atmosfera ispada točno jednaka 98066,5 Pa. 1 pri \u003d 98066,5 Pa.

Primjerice, u atmosferama se mjeri tlak u automobilskim gumama, na primjer, preporučeni tlak u gumama putničkog autobusa GAZ-2217 je 3 atmosfere.

Postoji i "fizička atmosfera" (atm), definirana kao tlak živinog stupa s visinom od 760 mm u osnovi, dok je gustoća žive 13.595,04 kg / m3, na temperaturi od 0 ° C i ispod uvjeti gravitacijskog ubrzanja jednaki 9, 80665 m / s2. Tako ispada da je 1 atm \u003d 1,033233 pri \u003d 101 325 Pa.

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

"Šipka" jedinice izvan sustava jednaka je približno jednoj atmosferi, ali je preciznija - točno 100 000 Pa. U SGS sustavu 1 bar je jednak 1.000.000 dina / cm2. Prije toga naziv "šipka" nosila je jedinica koja se danas naziva "barij" i bila je jednaka 0,1 Pa ili je u CGS sustavu 1 barij \u003d 1 din / cm2. Riječi "bar", "barium" i "barometer" potječu od iste grčke riječi za "težinu".

Jedinica mbar (milibar) od 0,001 bara često se koristi za mjerenje atmosferskog tlaka u meteorologiji. I za mjerenje pritiska na planete na kojima je atmosfera vrlo rijetka - μbar (mikrobar), jednak 0,000001 bara. Na tehničkim manometrima, ljestvica se najčešće gradi u šipkama.

Milimetar žive (mmHg), milimetar vode (mmHg)

Mjerna jedinica izvan sustava "milimetar žive" jednaka je 101325/760 \u003d 133,3223684 Pa. Označava se "mm Hg", ali ponekad se naziva i "torr" - u čast talijanskog fizičara, učenika Galilea, Evangeliste Torricelli, autora koncepta atmosferskog tlaka.

Jedinica je nastala u vezi s prikladnim načinom mjerenja atmosferskog tlaka pomoću barometra, u kojem je živin stup u ravnoteži pod utjecajem atmosferskog tlaka. Živa posjeduje visoka gustoća oko 13.600 kg / m3 i ima nizak tlak zasićene pare u uvjetima sobna temperatura, stoga je za barometre jedno vrijeme izabrana živa.

Na razini mora, atmosferski tlak je približno 760 mm Hg, i upravo se ta vrijednost sada smatra normalnim atmosferskim tlakom jednakim 101325 Pa ili jednom fizičkom atmosferom, 1 atm. Odnosno, 1 milimetar žive jednak je 101325/760 paskala.

Tlak se mjeri u milimetrima žive u medicini, meteorologiji i zrakoplovnoj navigaciji. U medicini se krvni tlak mjeri u mmHg, u vakuumskoj se tehnologiji gradi u mmHg, zajedno sa šipkama. Ponekad čak napišu samo 25 mikrona, što znači mikrona žive, ako dolazi o evakuaciji, a mjerenja tlaka provode se vakuumskim manometrima.

U nekim se slučajevima koriste milimetri vode, a zatim 13,59 mm H2O \u003d 1 mm Hg. Ponekad je to svrsishodnije i prikladnije. Milimetar vodenog stupca, poput milimetra živog stupa, jedinica je izvan sustava, jednaka zauzvrat hidrostatički tlak 1 mm stupac vode, koji ovaj stupac ima na ravnoj podlozi pri temperaturi vode u stupcu 4 ° C.

Čovjek na skijama, i bez njih.

Osoba s velikim poteškoćama hoda kroz labavi snijeg, duboko tonući pri svakom koraku. Ali, obukavši skije, može hodati, gotovo ne upadajući u nju. Zašto? Na skijama ili bez skija, osoba djeluje na snijeg jednakom snagom, jednakom njegovoj težini. Međutim, djelovanje ove sile je različito u oba slučaja, jer je površina na koju osoba pritišće različita, sa i bez skija. Površina skije gotovo je 20 puta veća od površine potplata. Stoga, dok stoji na skijama, osoba djeluje na svaki kvadratni centimetar površine snijega snagom 20 puta manjom od stajanja na snijegu bez skija.

Učenik, prikvačivši novine na ploču gumbima, djeluje na svaki gumb s jednakom snagom. Međutim, gumb s oštrijim krajem olakšava uklapanje u stablo.

To znači da rezultat djelovanja sile ovisi ne samo o njezinu modulu, smjeru i točki primjene, već i o površini površine na koju je primijenjena (okomito na koju djeluje).

Ovaj zaključak potvrđuju fizikalni eksperimenti.

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

U kutovima male ploče treba zabiti čavle. Najprije postavite čavle zabijene u ploču na pijesak s podignutim vrhovima i stavite teg na ploču. U ovom slučaju, glave čavala samo su malo utisnute u pijesak. Zatim okrenite ploču i stavite čavle na rub. U ovom je slučaju područje potpore manje, a pod djelovanjem iste sile nokti zalaze duboko u pijesak.

Iskustvo. Druga ilustracija.

Rezultat djelovanja ove sile ovisi o tome koja sila djeluje na svaku jedinicu površine.

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

Veličina jednaka omjeru sile koja djeluje okomito na površinu prema površini ove površine naziva se tlakom.

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

tlak \u003d sila / površina.

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

Tada dobivamo formulu:

p \u003d F / S

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

Jedinica tlaka je tlak koji stvara silu od 1 N koja djeluje na površinu površine 1 m 2 okomitu na ovu površinu.

Tlačna jedinica - njutna po četvornom metru (1 N / m 2). U čast francuskom znanstveniku Blaise Pascal naziva se paskal ( Godišnje). Tako,

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Koriste se i druge jedinice tlaka: hektopaskalni (hPa) i kilopaskal (kPa).

1 kPa \u003d 1000 Pa;

1 hPa \u003d 100 Pa;

1 Pa \u003d 0,001 kPa;

1 Pa \u003d 0,01 hPa.

Zapišimo stanje problema i riješimo ga.

S obzirom : m \u003d 45 kg, S \u003d 300 cm2; p \u003d?

U SI jedinicama: S \u003d 0,03 m 2

Odluka:

str = F/S,

F = Str,

Str = g m,

Str \u003d 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,

str \u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

"Odgovor": p \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

Načini smanjenja i povećanja pritiska.

Teški gusjeničar stvara tlak od 40-50 kPa na tlu, odnosno samo 2-3 puta više od tlaka dječaka teškog 45 kg. To je zato što se težina traktora prijenosom gusjenice raspoređuje na veće područje. I to smo utvrdili što je veće područje potpore, manji pritisak vrši jednaka sila na tu potporu .

Ovisno o tome je li potrebno postići nizak ili visoki tlak, površina nosača se povećava ili smanjuje. Na primjer, kako bi tlo moglo podnijeti pritisak zgrade koja se podiže, povećava se površina donjeg dijela temelja.

Gume kamiona i šasija zrakoplova izrađene su mnogo šire od osobnih automobila. Gume su posebno široke za vozila dizajnirana za putovanja u pustinjama.

Teška vozila, poput traktora, cisterne ili močvarnog vozila, koja imaju veliku potpornu površinu kolosijeka, prolaze močvarnim terenom kroz koji osoba neće proći.

S druge strane, s malom površinom, mala sila može proizvesti velik pritisak. Na primjer, pritiskajući gumb na ploču, na nju djelujemo silom od oko 50 N. Budući da je površina vrha gumba oko 1 mm 2, tlak koji on proizvodi jednak je:

p \u003d 50 N / 0, 000 001 m 2 \u003d 50 000 000 Pa \u003d 50 000 kPa.

U usporedbi s tim, ovaj je tlak 1000 puta veći od tlaka koji gusjeničar vrši na tlo. Može se naći još mnogo takvih primjera.

Oštrica za rezanje i šiljati alat za bušenje (noževi, škare, sjekutići, pile, igle itd.) Posebno su oštro naoštreni. Naoštreni rub oštre oštrice ima malu površinu, pa čak i mala sila stvara velik pritisak i s njom je lako raditi.

Uređaji se nalaze i u uređajima za rezanje i ubadanje: to su zubi, kandže, kljunovi, bodlje itd. - svi su izrađeni 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, čelična plinska boca, cijev za automobilske gume ili odbojka. 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 iz razloga koji nisu tlak krutine na nosač.

Poznato je da se molekule plina kreću nasumično. Dok se kreću, sudaraju se jedni s drugima, kao i sa zidovima posude u kojoj se nalazi plin. U plinu ima mnogo molekula, stoga je broj njihovih utjecaja vrlo velik. Na primjer, broj udaraca molekula zraka u sobi na površinu od 1 cm 2 u 1 s izražava se u dvadesettroznamenkastom broju. Iako je sila udara pojedine molekule mala, učinak svih molekula na stijenke posuda je značajan i stvara tlak plina.

Tako, tlak plina na stijenke posude (i na tijelo smješteno u plin) uzrokovan je utjecajem molekula plina .

Uzmite u obzir sljedeće iskustvo. Stavite gumenu kuglu ispod zvona zračne pumpe. Sadrži malu količinu zraka i nepravilnog je oblika. Zatim pumpom ispumpajte zrak ispod zvona. Ljuska kugle, oko koje se zrak sve rjeđe razrjeđuje, postupno bubri i poprima oblik pravilne kuglice.

Kako se ovo iskustvo može objasniti?

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

U našem eksperimentu pokretne molekule plina neprestano udaraju o zidove kugle iznutra i izvana. Kad se zrak ispumpa, smanjuje se broj molekula u zvonu oko ljuske kuglice. No, 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 elastična sila njezine gumene ljuske ne postane jednaka sili tlaka plina. Školjka lopte poprima oblik lopte. To pokazuje da plin pritiska zidove u svim smjerovima podjednako... Drugim riječima, broj molekularnih udara po kvadratnom centimetru površine jednak je u svim smjerovima. Isti pritisak u svim smjerovima karakterističan je za plin i posljedica je neuređenog 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, a gustoća plina će se povećati. Tada će se povećati broj sudara molekula u stijenke, tj. Povećat će se tlak plina. To može potvrditi iskustvo.

Na slici i prikazuje staklenu cijev, čiji je jedan kraj prekriven tankim gumenim filmom. U cijev je umetnut klip. Kada se klip ugura, volumen zraka u cijevi se smanjuje, tj. Plin se komprimira. Gumena se folija savija prema van, što ukazuje na to da je tlak zraka u cijevi povećan.

Suprotno tome, s porastom volumena iste mase plina, broj molekula u svakom kubnom centimetru opada. To će smanjiti broj udaraca o zidove posude - tlak plina bit će niži. Zapravo, kada se klip izvuče iz cijevi, volumen zraka se povećava, a film se savija unutar posude. To ukazuje na smanjenje tlaka zraka u cijevi. Isti bi se fenomeni primijetili da je u zraci, umjesto zraka, bilo koji drugi plin.

Tako, smanjenjem volumena plina raste njegov tlak, a s povećanjem volumena tlak opada, pod uvjetom da masa i temperatura plina ostanu nepromijenjeni.

A kako će se promijeniti tlak plina ako se zagrijava na konstantnu zapreminu? Poznato je da se brzina kretanja molekula plina povećava zagrijavanjem. Krećući se brže, molekule će češće udarati o zidove posude. Uz to, svaki udarac molekule o stijenku bit će jači. Kao posljedica toga, zidovi posude će imati veći pritisak.

Slijedom toga, tlak plina u zatvorenoj posudi je veći, što je temperatura plina veća, pod uvjetom da se masa plina i zapremina ne mijenjaju.

Iz ovih pokusa može se zaključiti da tlak plina je veći, što češće i jače molekule udaraju u stijenke posude .

Za skladištenje i transport plinova, oni su jako stlačeni. Istodobno, njihov se pritisak povećava, plinovi moraju biti zatvoreni u posebne, vrlo izdržljive cilindre. Takvi cilindri, na primjer, sadrže komprimirani zrak u podmornicama, kisik koji se koristi u zavarivanju metala. Naravno, moramo zauvijek pamtiti da se plinske boce ne mogu zagrijavati, pogotovo kad su napunjene plinom. Jer, kao što već razumijemo, može doći do eksplozije s vrlo neugodnim posljedicama.

Pascalov zakon.

Tlak se prenosi na svaku točku tekućine ili plina.

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

Sad benzin.

Za razliku od krutina, pojedinačni slojevi i male čestice tekućine i plina mogu se slobodno kretati međusobno u svim smjerovima. Dovoljno je, na primjer, lagano puhati po površini vode u čaši da se voda pokreće. Talasi se pojavljuju na rijeci ili jezeru na najmanji vjetrić.

To objašnjava pokretljivost čestica plina i tekućine pritisak koji se vrši na njih prenosi se ne samo u smjeru djelovanja sile, već u svakoj točki... Razmotrimo ovaj fenomen detaljnije.

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

Primjenom neke sile prisilit ćemo klip da se lagano pomakne prema unutra i stisne plin (tekućinu) neposredno ispod njega. Tada će se čestice (molekule) nalaziti na ovom mjestu gušće nego prije (slika, b). Zbog pokretljivosti, čestice plina kretat će se u svim smjerovima. Kao rezultat, njihov će raspored ponovno postati ujednačen, ali gušći nego prije (slika, c). Stoga će se tlak plina posvuda povećavati. 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 se povećati za istu količinu. Tlak na stijenkama posude, na dnu i na klipu povećat će se za 1 Pa.

Tlak koji se primjenjuje na tekućinu ili plin prenosi se u bilo koju točku podjednako u svim smjerovima .

Ova se izjava zove pascalov zakon.

Sljedeći eksperimenti mogu se lako objasniti na temelju Pascalovog zakona.

Slika prikazuje šuplju kuglu s malim rupama na raznim mjestima. Na kuglu je pričvršćena cijev u koju je umetnut klip. Ako uvučete vodu u kuglu i gurnete klip u cijev, tada će voda poteći iz svih rupa u kuglici. U ovom eksperimentu klip pritiska površinu vode u cijevi. Čestice vode ispod klipa, sabijajući se, prenose svoj pritisak na druge slojeve koji leže dublje. Tako se tlak klipa prenosi na svaku točku tekućine koja ispunjava kuglu. Kao rezultat toga, dio vode se potiskuje iz kugle u obliku identičnih potoka koji istječu iz svih rupa.

Ako je kuglica napunjena dimom, tada će, kada se klip gurne u cijev, isti kolutovi dima početi izlaziti iz svih rupa na kuglici. To potvrđuje da i plinovi podjednako prenose tlak koji nastaje na njih u svim smjerovima.

Tlak u tekućini i plinu.

Težina tekućine uzrokovat će savijanje gumenog dna u cijevi.

Na tekućinu, kao i na sva tijela na Zemlji, utječe gravitacija. Stoga svaki sloj tekućine izliven u posudu stvara tlak s vlastitom težinom, koji se prema Pascalovu zakonu prenosi u svim smjerovima. Zbog toga postoji pritisak unutar tekućine. To se vidi iz iskustva.

Ulijte vodu u staklenu cijev čiji je donji otvor zatvoren tankim gumenim filmom. Dno cijevi će se saviti pod utjecajem težine tekućine.

Iskustvo pokazuje da što je vodeni stupac veći od gumene folije, to se ona više savija. Ali svaki put nakon savijanja gumenog dna, voda u cijevi dolazi u ravnotežu (zaustavlja se), jer, osim gravitacije, na vodu djeluje i elastična sila rastegnutog gumenog filma.

Ilustracija.

Dno se odmiče od cilindra zbog gravitacijskog pritiska na njega.

Stavimo cijev s gumenim dnom u koju se ulijeva voda u drugu, širu posudu s vodom. Vidjet ćemo da se spuštanjem cijevi gumeni film postupno ispravlja. Potpuno ispravljanje filma pokazuje da su sile koje djeluju na njega odozgo i odozdo jednake. Potpuno ispravljanje filma događa se kada se razina vode u cijevi i posudi podudara.

Isti se pokus može provesti s cijevi u kojoj gumeni film prekriva bočni otvor, kao što je prikazano na slici, a. Potopimo ovu cijev s vodom u drugu posudu s vodom, kao što je prikazano na slici, b... Primjetit ćemo da će se film ponovno ispraviti čim se izjednače razine vode u cijevi i posudi. To znači da su sile koje djeluju na gumenu foliju na svim stranama jednake.

Uzmimo posudu, čije dno može otpasti. Stavimo je u teglu s vodom. U tom će slučaju dno biti čvrsto pritisnuto uz rub posude i neće otpasti. Pritisne ga sila pritiska vode usmjerena odozdo prema gore.

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

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

Pokusi s vodom bili su gore opisani, ali ako umjesto vode uzmete bilo koju drugu tekućinu, rezultati pokusa bit će isti.

Dakle, eksperimenti to pokazuju postoji pritisak unutar tekućine, a na istoj je razini jednak u svim smjerovima. Tlak raste s dubinom.

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

Proračun tlaka fluida na dnu i stijenkama posude.

Proračun tlaka fluida na dnu i stijenkama posude.

Razmotrimo kako se može izračunati pritisak tekućine na dno i stijenke posude. Prvo riješimo problem za posudu koja ima oblik pravokutnog paralelepipeda.

Sila F, s kojim tekućina ulivena u ovu posudu pritiska na njezino dno, jednaka je težini Str tekućina u posudi. Težina tekućine može se odrediti poznavanjem njene mase m... Kao što znate, masa se može izračunati formulom: m \u003d ρ V... Količina tekućine koja se ulijeva u posudu po našem izboru lako je izračunati. Ako je visina stupca tekućine u posudi označena slovom h, i područje dna posude Szatim V \u003d S h.

Tekuća masa m \u003d ρ V, ili m \u003d ρ S h .

Težina ove tekućine P \u003d g m, ili P \u003d g ρ S h.

Budući da je težina stupa tekućine jednaka sili kojom tekućina pritišće dno posude, dijeleći težinu Str Do trga S, dobivamo tlak tekućine str:

p \u003d P / S, ili p \u003d g ρ S h / S,

Dobili smo formulu za izračunavanje tlaka tekućine na dnu posude. Ova formula to pokazuje tlak tekućine na dnu posude ovisi samo o gustoći i visini stupca tekućine.

Stoga se prema izvedenoj formuli može izračunati tlak tekućine koja se ulijeva u posudu bilo koji oblik (Strogo govoreći, naš je izračun prikladan samo za posude oblika ravne prizme i cilindra. Na tečajevima fizike za institut je dokazano da formula vrijedi i za posudu proizvoljnog oblika). Uz to se može koristiti za izračunavanje tlaka na stijenke posude. Tlak unutar tekućine, uključujući tlak odozdo prema gore, također se izračunava pomoću ove formule, jer je tlak na istoj dubini jednak u svim smjerovima.

Pri izračunu tlaka prema formuli p \u003d gρh treba gustoća ρ izraženo u kilogramima po kubičnom metru (kg / m3) i visini stupca tekućine h - u metrima (m), g \u003d 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 / m 3.

Zapišimo stanje problema i zapišite ga.

S obzirom :

ρ \u003d 800 kg / m 3

Odluka :

p \u003d 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 povezane gumenom cijevi. Takve se posude nazivaju komuniciranje... Kanta za zalijevanje, kuhalo za vodu, lonac za kavu primjeri su komunikacije posuda. Iz iskustva znamo da voda, koja se ulijeva u zalijevač, na primjer, uvijek stoji na istoj razini u izljevu i iznutra.

Sljedeći jednostavan pokus može se izvesti s plovilima za komunikaciju. Na početku eksperimenta u sredinu stežemo gumenu cijev i ulijevamo vodu u jednu od cijevi. Tada otvorimo stezaljku i voda trenutno teče u drugu cijev dok vodene površine u obje cijevi ne budu na istoj razini. Jednu cijev možete učvrstiti u stativu, a drugu možete podizati, spuštati ili naginjati u različitim smjerovima. I u ovom slučaju, čim se tekućina smiri, izjednačit će se njezine razine u obje cijevi.

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

To se može opravdati na sljedeći način. Tekućina miruje, ne krećući se s jedne posude na drugu. To znači da su tlakovi u obje posude jednaki na bilo kojoj razini. Tekućina u obje posude je ista, odnosno ima istu gustoću. Stoga njegove visine moraju biti jednake. Kada podignemo jednu posudu ili joj dodamo tekućinu, tlak u njoj raste i tekućina se pomiče u drugu posudu dok se pritisci ne izjednače.

Ako se tekućina jedne gustoće ulije u jednu od komunikacijskih posuda, a druge gustoće u drugu, tada u ravnoteži razine tih tekućina neće biti iste. I to je razumljivo. Napokon, znamo da je pritisak tekućine na dno posude izravno proporcionalan visini stupa i gustoći tekućine. I u ovom će slučaju gustoće tekućina biti različite.

Uz jednake pritiske, visina stupca tekućine s većom gustoćom bit će manja od visine stupa tekućine s manjom gustoćom (slika).

Iskustvo. Kako odrediti masu zraka.

Težina zraka. Atmosferski tlak.

Postojanje atmosferskog tlaka.

Atmosferski tlak veći je od tlaka razrijeđenog zraka u posudi.

Na zrak, kao i na svako tijelo na Zemlji, utječe gravitacija, pa, prema tome, zrak ima težinu. Težina zraka može se lako izračunati poznavanjem njegove mase.

Eksperimentalno ćemo vam pokazati kako izračunati masu zraka. Da biste to učinili, trebate uzeti jaku staklenu kuglu s čepom i gumenu cijev sa stezaljkom. Iz njega ispumpavamo zrak, stezanjem cijevi stežemo cijev i uravnotežujemo je na vagi. Zatim, otvaranjem stezaljke na gumenoj cijevi, pustite zrak u nju. U tom će slučaju biti poremećena ravnoteža utega. Da biste ga obnovili, morat ćete staviti utege na drugu posudu vage, čija će masa biti jednaka masi zraka u volumenu kugle.

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

P \u003d g m, P \u003d 9,8 N / kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Zračna ljuska koja okružuje Zemlju naziva se atmosfera (s grčkog. atmosfera - para, zrak i sfera - lopta).

Atmosfera se, kako pokazuju promatranja leta umjetnih zemaljskih satelita, proteže na visinu od nekoliko tisuća kilometara.

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

Kao rezultat toga, zemljina površina i tijela na njoj osjećaju pritisak cijele debljine zraka, ili, kako se to obično govori u takvim slučajevima, doživljavaju atmosferski tlak .

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

Na slici je prikazana staklena cijev, unutar koje se nalazi klip koji čvrsto leži na stijenkama cijevi. Kraj cijevi spušta se vodom. Ako podignete klip, voda će se dizati iza njega.

Ova se pojava koristi u pumpama za vodu i nekim drugim uređajima.

Na slici je prikazana cilindrična posuda. Zatvoren je čepom u koji je umetnuta cijev s slavinom. Zrak se iz posude evakuira pumpom. Zatim se kraj cijevi stavi u vodu. Ako sada otvorite slavinu, voda će se u fontani raspršiti u unutrašnjost posude. Voda ulazi u posudu jer je atmosferski tlak veći od tlaka razrijeđenog zraka u posudi.

Zašto postoji Zemljina zračna ljuska?

Kao i sva tijela, molekule plinova koji čine zračnu ljusku Zemlje privlače se prema Zemlji.

Ali zašto onda sve one ne padnu na površinu Zemlje? Kako se čuva Zemljina zračna ljuska, njezina atmosfera? Da bismo to razumjeli, moramo uzeti u obzir da su molekule plina u kontinuiranom i neurednom kretanju. Ali onda se postavlja još jedno pitanje: zašto te molekule ne odlete u svjetski prostor, 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 svemirska brzina... Brzina većine molekula Zemljine zračne ovojnice mnogo je manja od ove kozmičke brzine. Stoga ih je većina gravitacijom vezana za Zemlju, samo neznatan broj molekula leti sa Zemlje u svemir.

Neuređeno kretanje molekula i djelovanje gravitacije na njih rezultiraju time da molekule plina "lebde" u svemiru u blizini Zemlje, tvoreći zračnu ovojnicu ili nama poznatu atmosferu.

Mjerenja pokazuju da se gustoća zraka brzo smanjuje 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 manje itd. Što je veća, to je rjeđa zrak. I na kraju, u najgornjim slojevima (stotine i tisuće kilometara iznad Zemlje), atmosfera se postupno pretvara u bezzračni prostor. Zračni omotač Zemlje nema jasne granice.

Strogo govoreći, zbog djelovanja gravitacije, gustoća plina u bilo kojoj zatvorenoj posudi nije jednaka u cijelom volumenu posude. Na dnu posude gustoća plina veća je nego u gornjim dijelovima, pa tlak u posudi nije jednak. Na dnu posude je veći nego na vrhu. Međutim, za plin sadržan u posudi ta je razlika u gustoći i tlaku toliko mala da se u mnogim slučajevima može potpuno zanemariti, samo je budite svjesni. Ali za atmosferu koja se proteže na nekoliko tisuća kilometara, razlika je značajna.

Mjerenje atmosferskog tlaka. Torricellijevo iskustvo.

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

Torricellijev pokus je sljedeći: staklena cijev dugačka oko 1 m, zapečaćena na jednom kraju, ispunjena je živom. Zatim se, čvrsto zatvarajući drugi kraj cijevi, preokreće i spušta u čašu s živom, gdje se taj kraj cijevi otvara ispod razine žive. Kao i u bilo kojem pokusu s tekućinom, dio žive se ulije u čašu, a dio ostane u cijevi. Visina stupca žive koji ostaje u cijevi je približno 760 mm. Nema zraka iznad žive unutar cijevi, postoji bezzračni prostor, tako da nijedan plin ne vrši pritisak na vrh živine stupca unutar ove cijevi i ne utječe na mjerenja.

Torricelli, koji je predložio gore opisano iskustvo, također je dao objašnjenje. Atmosfera pritišće površinu žive u čaši. Živa je u ravnoteži. To znači da je tlak u cijevi na razini aa1 (vidi sliku) jednak je atmosferskom tlaku. Kada se atmosferski tlak promijeni, mijenja se i visina živinog stupca u cijevi. S porastom pritiska stupac se produžuje. Sa smanjenjem tlaka, živin stup smanjuje svoju visinu.

Tlak u cijevi na razini aa1 stvara se težinom stupca žive u cijevi, jer u gornjem dijelu cijevi iznad žive nema zraka. Stoga slijedi da atmosferski tlak jednak je tlaku stupca žive u cijevi , tj.

str atm \u003d str Merkur.

Što je veći atmosferski tlak, to je veći stupac žive u pokusu Torricelli. Stoga se u praksi atmosferski tlak može mjeriti visinom živog stupa (u milimetrima ili centimetrima). Ako je, na primjer, atmosferski tlak 780 mm Hg. Umjetnost. (kažu "milimetri živinog stupa"), to znači da zrak proizvodi isti tlak kao što stvara vertikalni stup žive visine 780 mm.

Slijedom toga, u ovom se slučaju za mjernu jedinicu atmosferskog tlaka uzima 1 milimetar žive (1 mm Hg). Pronađimo omjer ove jedinice i nama poznate jedinice - paskal (Godišnje).

Tlak stupa žive ρ žive visine 1 mm jednak je:

str = g ρ h, str \u003d 9,8 N / kg · 13 600 kg / m 3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Dakle, 1 mm Hg. Umjetnost. \u003d 133,3 Pa.

Trenutno se atmosferski tlak obično mjeri u hektopaskalima (1 hPa \u003d 100 Pa). Na primjer, vremenska izvješća mogu objaviti da je tlak 1013 hPa, što je isto kao 760 mm Hg. Umjetnost.

Promatrajući svakodnevno visinu živinog stupa u cijevi, Torricelli je otkrio da se ta visina mijenja, odnosno atmosferski tlak nije stalan, može se povećavati i smanjivati. Torricelli je također primijetio da je atmosferski tlak povezan s promjenama vremena.

Ako je na cijev s živom pričvršćena vertikalna ljestvica korištena u Torricellijevom pokusu, tada će se dobiti najjednostavniji uređaj - živin barometar (s grčkog. baros - ozbiljnost, metreo - mjerenje). Koristi se za mjerenje atmosferskog tlaka.

Barometar je aneroid.

U praksi se koristi metalni barometar za mjerenje atmosferskog tlaka, tzv aneroid (prevedeno s grčkog - aneroid). Ovo je ime barometra jer ne sadrži živu.

Izgled aneroida prikazan je na slici. Njegov je glavni dio metalna kutija 1 s valovitom (valovitom) površinom (vidi drugu sliku). Iz ove se kutije ispumpava zrak, tako da atmosferski tlak ne zdrobi kutiju, njezin poklopac 2 povlači opruga. Kako se atmosferski tlak povećava, poklopac se savija prema dolje i zateže oprugu. Kako se pritisak smanjuje, opruga ispravlja poklopac. Pokazivač strelice 4 pričvršćen je na oprugu pomoću prijenosnog mehanizma 3, koji se pomiče udesno ili ulijevo kada se mijenja pritisak. Ispod strelice pojačana je ljestvica, čiji su dijelovi označeni prema očitanjima živom barometra. Dakle, broj 750, naspram kojeg stoji strelica aneroida (vidi sliku), pokazuje da je u ovom trenutku u živinom barometru visina živog stupa 750 mm.

Prema tome, atmosferski tlak je 750 mm Hg. Umjetnost. ili ≈ 1000 hPa.

Vrijednost atmosferskog tlaka vrlo je važna za predviđanje vremena za naredne dane, jer 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 njezinog stupca. Zbog niske stišljivosti gustoća tekućine na različitim dubinama je gotovo jednaka. Stoga pri izračunavanju tlaka smatramo da je njegova gustoća konstantna i uzima u obzir samo promjenu visine.

S plinovima je situacija složenija. Plinovi su vrlo kompresibilni. I što je plin jače komprimiran, veća mu je gustoća i veći pritisak. Napokon, tlak plina stvara se utjecajem njegovih molekula na površinu tijela.

Slojevi zraka u blizini Zemljine površine komprimirani su od svih iznad njih slojeva zraka. No, što je sloj zraka veći od površine, to je slabiji stlačen, to je njegova gustoća manja. Posljedično, što manji pritisak stvara. Ako se, na primjer, balon uzdigne iznad površine Zemlje, tlak zraka na balonu postaje manji. To se događa ne samo zato što se visina zračnog stupca iznad njega smanjuje, već i zato što se gustoća zraka smanjuje. Na vrhu je manji nego na dnu. Stoga je ovisnost tlaka zraka o nadmorskoj visini složenija nego za tekućine.

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

Atmosferski tlak jednak tlaku stupa žive visine 760 mm na temperaturi od 0 ° C naziva se normalnim atmosferskim tlakom.

Normalni atmosferski tlak jednak je 101 300 Pa \u003d 1013 hPa.

Što je visina veća, pritisak je niži.

S malim porastima, u prosjeku, na svakih 12 m dizanja, tlak se smanjuje za 1 mm Hg. Umjetnost. (ili 1,33 hPa).

Poznavajući ovisnost tlaka o nadmorskoj visini, možete odrediti nadmorsku visinu promjenom očitanja barometra. Nazvani su aneroidi koji imaju skalu na kojoj se može izravno izmjeriti visina nadmorske visine visinomjeri ... Koriste se u zrakoplovstvu i prilikom penjanja na planine.

Manometri.

Već znamo da se barometri koriste za mjerenje atmosferskog tlaka. Za mjerenje tlakova većih ili manjih od atmosferskog tlaka upotrijebite manometri (s grčkog. manos - rijetko, labavo, metreo - mjerenje). Manometri su tekućina i metal.

Prvo razmotrite uređaj i radnju. otvoren mjerač tlaka tekućine... Sastoji se od staklene cijevi s dva koljena u koju se ulijeva malo tekućine. Tekućina je postavljena u oba koljena na istoj razini, jer na njezinu površinu u koljenima posude djeluje samo atmosferski tlak.

Da bi se razumjelo kako takav manometar djeluje, može se povezati gumenom cijevi s okruglom ravnom kutijom, čija je jedna strana prekrivena gumenim filmom. Ako prstom pritisnete film, razina tekućine u koljenu manometra spojenog na kutiju smanjit će se, a u drugom koljenu će porasti. Kako se to može objasniti?

Pritiskom na film povećava se tlak zraka u kutiji. Prema Pascalovom zakonu, ovaj porast tlaka prenosi se na tekućinu u koljenu manometra koji je povezan s kutijom. Stoga će pritisak na tekućinu u ovom laktu biti veći nego u drugom, gdje na tekućinu djeluje samo atmosferski tlak. Pod djelovanjem sile ovog viška tlaka tekućina će se početi kretati. U koljenu sa komprimiranim zrakom, tekućina će se spustiti, u drugom - porast će. Tekućina će doći u ravnotežu (zaustaviti se) kada se nadtlak komprimiranog zraka uravnoteži tlakom koji stvara višak stupca tekućine u drugom koljenu manometra.

Što više pritisnete film, veći je stupac viška tekućine, to je veći njegov pritisak. Slijedom toga, o promjeni tlaka može se suditi po visini ovog viška stupa.

Slika prikazuje kako takav manometar može izmjeriti tlak unutar tekućine. Što dublje cijev zaranja u tekućinu, to veća razlika u visinama stupova tekućine u koljenima manometra postaje veća, dakle, i veći pritisak stvara tekućinu.

Ako kutiju s instrumentima instalirate na nekoj dubini unutar tekućine i okrenete je prema gore, bočno i dolje filmom, tada se očitanja mjerača tlaka neće promijeniti. Tako bi trebalo biti, jer na istoj razini unutar tekućine, tlak je jednak u svim smjerovima.

Slika prikazuje metalni manometar ... Glavni dio takvog manometra je metalna cijev savijena u cijev. 1 čiji je jedan kraj zatvoren. Drugi kraj cijevi slavinom 4 komunicira s posudom u kojoj se mjeri tlak. Kako se tlak povećava, cijev se savija. Pomicanje njegovog zatvorenog kraja pomoću poluge 5 i zupčanici 3 prešao na strijelu 2 krećući se oko razmjera uređaja. S padom tlaka, cijev se zbog svoje elastičnosti vraća u prethodni položaj, a strelica - na nultu podjelu ljestvice.

Klipna pumpa za tekućinu.

U eksperimentu o kojem smo ranije raspravljali (§ 40), utvrđeno je da se voda u staklenoj cijevi pod utjecajem atmosferskog tlaka dizala iza klipa. Akcija se temelji na ovome klip pumpe.

Crpka je shematski prikazana na slici. Sastoji se od cilindra, unutar kojeg se penje gore-dolje, čvrsto uklapajući u stijenke posude, klip 1 ... Ventili su ugrađeni u donji dio cilindra i u sam klip 2 koji se otvaraju samo prema gore. Kada se klip pomiče prema gore, voda pod utjecajem atmosferskog tlaka ulazi u cijev, podiže donji ventil i pomiče se iza klipa.

Kad se klip pomakne prema dolje, voda ispod klipa pritiska donji ventil i on se zatvara. Istodobno se pod pritiskom vode otvara ventil unutar klipa i voda teče u prostor iznad klipa. Sljedećim pomicanjem klipa prema gore, na mjestu s njim, voda iznad njega raste, koja se ulijeva u izlaznu cijev. Istodobno se iza klipa diže novi dio vode, koji će se, nakon slijedećeg spuštanja klipa, nalaziti iznad njega, a cijeli se ovaj postupak ponavlja iznova i iznova dok pumpa radi.

Hidraulična preša.

Pascalov zakon objašnjava radnju hidraulički stroj (s grčkog. hidravlikos - voda). Riječ je o strojevima 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 ispunjen je tekućinom (obično mineralnim uljem). Visine stupova tekućine u oba cilindra jednake su 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 - područje klipova. Tlak ispod prvog (malog) klipa je str 1 = F 1 / S 1, a ispod druge (velike) str 2 = F 2 / S 2. Prema Pascalovu zakonu, pritisak tekućine u mirovanju prenosi se u svim smjerovima na isti način, t.j. str 1 = str 2 ili F 1 / S 1 = F 2 / S 2, odakle:

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

Otuda 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 cm 2, a malog klipa 5 cm 2, a na mali klip djeluje sila od 100 N, tada će na veći klip djelovati sila 100 puta veća , odnosno 10 000 N.

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

Stav F 1 / F Slika 2 prikazuje dobitak snage. Na primjer, u prikazanom primjeru dobitak čvrstoće je 10 000 N / 100 N \u003d 100.

Nazvan je hidraulički stroj koji se koristi za prešanje (cijeđenje) hidraulička preša .

Hidrauličke preše koriste se tamo gdje je potrebna velika snaga. Na primjer, za cijeđenje ulja iz sjemena u uljarama, za prešanje šperploče, kartona, sijena. U metalurškim pogonima hidrauličke preše koriste se za izradu čeličnih strojnih osovina, željezničkih kotača i mnogih drugih proizvoda. Suvremene hidrauličke preše mogu razviti desetke i stotine milijuna Newtona.

Uređaj hidraulične preše shematski je prikazan na slici. Tijelo koje se treba pritisnuti 1 (A) postavlja se na platformu povezanu s velikim klipom 2 (B). Mali klip 3 (D) stvara velik pritisak na tekućinu. Taj se tlak prenosi na svaku točku tekućine koja ispunjava cilindre. Stoga isti pritisak djeluje i na drugi, veliki klip. Ali budući da je površina 2. (velikog) klipa veća od površine malog, tada će sila koja djeluje na njega biti veća od sile koja djeluje na klip 3 (D). Ova sila će podići klip 2 (B). Kad se klip 2 (B) podigne, tijelo (A) nasloni se na nepokretnu gornju platformu i stisne se. Manometar 4 (M) mjeri tlak tekućine. Sigurnosni ventil 5 (P) automatski se otvara kada tlak tekućine premaši dopuštenu vrijednost.

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

Djelovanje vode i plina na tijelo uronjeno u njih.

Pod vodom lako možemo pokupiti kamen koji se gotovo ne diže u zrak. Ako plutu potopite pod vodu i pustite je iz ruku, ona će plutati. Kako se te pojave mogu objasniti?

Znamo (§ 38) da tekućina pritišće dno i stijenke posude. A ako se bilo koje čvrsto tijelo postavi unutar tekućine, tada će i ono biti podvrgnuto pritisku, poput zidova posude.

Razmotrite sile koje djeluju sa strane tekućine na tijelo uronjeno u nju. Da biste olakšali zaključivanje, odaberite tijelo koje ima oblik paralelepipeda s bazama paralelnim površini tekućine (slika). Sile koje djeluju na bočne strane tijela jednake su u parovima i međusobno se uravnotežuju. Pod utjecajem tih sila tijelo se sabija. Ali sile koje djeluju na gornju i donju plohu tijela nisu iste. Pritiskom na gornji rub odozgo silom F 1 stupac tekućine visok h jedan . Na razini donjeg ruba, tlak stvara stupac tekućine s visinom h 2. Taj se pritisak, kao što znamo (§ 37), prenosi unutar tekućine u svim smjerovima. Stoga, na donjem rubu tijela odozdo prema gore snagom F 2 visoko pritiska stupac tekućine h 2. Ali h Još 2 h 1, dakle, modul sile F Još 2 modula sile F jedan . Stoga se tijelo silom istiskuje iz tekućine F vyt, jednak razlici sila F 2 - F 1, tj.

Popularan:

Nova enciklopedija filozofije - Jacques Lacan Strukturna psihoanaliza Jacquesa Lacana

Obrambeni mehanizmi prema Sigmundu Freudu Epikurovo pismo Herodotu Drevna grčka božica Hera: mitologija Impulsivnost: uzroci impulzivnog ponašanja Kako postaviti granice u vezi?

Novi

Kako vratiti menstrualni ciklus nakon poroda:

• Ime Daria: podrijetlo i značenje
• Ivan Kupala praznik: tradicije, običaji, ceremonije, zavjere, rituali
• Mjesečev horoskop šišanja za siječanj
• Ljubavni vezovi prema fotografiji - pravila, metode
• Što je crna retorika?
• Ljubavni horoskop za znak Vodenjaka za rujan Horoskop točan za rujan godine Vodenjak
• Pomrčina 11. kolovoza u koliko sati
• Ceremonije i rituali za Uzvišenje Križa Gospodnjeg (27. rujna)
• Robespierre je logično-intuitivni introvert (LII)
• Molitva za puno sreće na poslu i sreće

Kako se riješiti nedostatka novca da biste postali bogati Nije tajna da mnogi ljudi siromaštvo smatraju presudom. Za većinu je zapravo siromaštvo začarani krug iz kojeg godinama ...	„Zašto je mjesec dana u snu? Vidjeti mjesec znači kralj, ili kraljevski vezir, ili veliki znanstvenik, ili skromni rob, ili varljiva osoba, ili lijepa žena. Ako netko ...	Zašto sanjati, što je psu dalo Zašto sanjati štene? Općenito, pas u snu znači prijatelja - dobrog ili lošeg - i simbol je ljubavi i odanosti. Vidjeti ga u snu najavljuje primanje vijesti ...	Kada je najduži dan i najkraći dan u godini Od davnina su ljudi vjerovali da u ovo vrijeme možete privući mnoge pozitivne promjene u svom životu u smislu materijalnog bogatstva i ...

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

Rss