Hidrostatika je grana hidraulike koja proučava zakone ravnoteže fluida i razmatra praktičnu primjenu tih zakona. Za razumijevanje hidrostatike potrebno je definirati neke pojmove i definicije.

Pascalov zakon za hidrostatiku.

Godine 1653. francuski znanstvenik B. Pascal otkrio je zakon koji se obično naziva temeljni zakon hidrostatike.

Zvuči ovako:

Pritisak na površinu tekućine koji stvaraju vanjske sile prenosi se na tekućinu jednako u svim smjerovima.

Pascalov zakon je lako razumjeti ako pogledate molekularnu strukturu materije. U tekućinama i plinovima, molekule imaju relativnu slobodu; mogu se kretati jedna u odnosu na drugu, za razliku od čvrstih tijela. U čvrstim tijelima molekule su sastavljene u kristalne rešetke.

Relativna sloboda koju imaju molekule tekućina i plinova omogućuje prijenos pritiska na tekućinu ili plin ne samo u smjeru sile, već iu svim drugim smjerovima.

Pascalov zakon za hidrostatiku naširoko se koristi u industriji. Na tom se zakonu temelji rad hidrauličke automatike koja upravlja CNC strojevima, automobilima i zrakoplovima te mnogim drugim hidrauličkim strojevima.

Definicija i formula hidrostatskog tlaka

Iz gore opisanog Pascalovog zakona slijedi sljedeće:

Hidrostatski tlak je tlak kojim na tekućinu djeluje gravitacija.

Veličina hidrostatskog tlaka ne ovisi o obliku posude u kojoj se tekućina nalazi i određena je umnoškom

P = ρgh, gdje je

ρ – gustoća fluida

g – ubrzanje slobodnog pada

h – dubina na kojoj se određuje tlak.

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

U svemu tri slučaja Tlak tekućine na dno posude je isti.

Ukupni tlak tekućine u posudi jednak je

P = P0 + ρgh, gdje je

P0 – pritisak na površinu tekućine. U većini slučajeva pretpostavlja se da je jednak atmosferskom tlaku.

Sila hidrostatskog pritiska

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

Promotrimo u presječnoj ravnini AB zatvorenu konturu površine ΔF koja uključuje neku proizvoljnu točku a. Neka na to područje djeluje sila ΔP.

Zatim hidrostatski tlak čija formula izgleda

Rsr = ΔP / ΔF

predstavlja silu koja djeluje po jedinici površine, nazvat ćemo prosječni hidrostatski tlak ili prosječno hidrostatsko tlačno naprezanje na površini ΔF.

Pravi tlak na različitim točkama ovog područja može biti različit: na nekim točkama može biti veći, na drugim manji od prosječnog hidrostatskog tlaka. Očito je da u opći slučaj Prosječni tlak Rsr razlikovat će se od pravog tlaka u točki a to manje što je površina ΔF manja, au granici će se prosječni tlak podudarati sa stvarnim tlakom u točki a.

Za tekućine u ravnoteži, hidrostatski tlak tekućine sličan je tlačnom naprezanju u čvrstim tijelima.

SI jedinica za tlak je newton po četvorni metar(N/m 2) - naziva se paskal (Pa). Budući da je vrijednost paskala vrlo mala, često se koriste uvećane jedinice:

kilonewton po kvadratnom metru – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

meganewton po kvadratnom metru – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

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

U fizičkom sustavu, jedinica za mjerenje tlaka je dyne po kvadratnom centimetru (dyne/m2), u tehnički sustav– kilogram-sila po kvadratnom metru (kgf/m2). U praksi se tlak tekućine obično mjeri u kgf/cm2, a tlak jednak 1 kgf/cm2 naziva se tehnička atmosfera (at).

Između svih ovih jedinica postoji sljedeći odnos:

1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2

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

Mjerenje hidrostatskog tlaka

U praksi koriste razne načine uzimajući u obzir veličinu hidrostatskog tlaka. Ako se pri određivanju hidrostatskog tlaka uzme u obzir i atmosferski tlak koji djeluje na slobodnu površinu tekućine, naziva se ukupnim ili apsolutnim. U ovom slučaju, vrijednost tlaka obično se mjeri u tehničkim atmosferama, koje se nazivaju apsolutne (ata).

Često se pri računanju tlaka ne uzima u obzir atmosferski tlak na slobodnu površinu, čime se određuje tzv. nadhidrostatski tlak, odnosno nadtlak, tj. tlak iznad atmosferskog.

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

Rman = Rabs – Ratm

i također se mjere u tehničkim atmosferama, koje se u ovom slučaju nazivaju ekscesom.

Događa se da je hidrostatski tlak u tekućini manji od atmosferskog. U tom slučaju se kaže da tekućina ima vakuum. Veličina vakuuma jednaka je razlici između atmosferskog i apsolutnog tlaka u tekućini

Rvak = Ratm – Rabs

a mjeri se od nule do atmosfere.

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

Prvo svojstvo je jednostavna posljedica činjenice da u tekućini koja miruje ne postoje tangencijalne i vlačne sile.

Pretpostavimo da hidrostatski tlak nije usmjeren duž normale, tj. ne okomito, već pod određenim kutom u odnosu na mjesto. Tada se može rastaviti na dvije komponente - normalu i tangentu. Prisutnost tangencijalne komponente, zbog nepostojanja sila otpora silama smicanja u fluidu u mirovanju, neizbježno bi dovela do gibanja fluida duž platforme, tj. poremetio bi joj ravnotežu.

Stoga jedini mogući smjer hidrostatski tlak je njegov smjer normalan na mjesto.

Ako pretpostavimo da je hidrostatski tlak usmjeren ne duž unutarnje, već duž vanjske normale, tj. ne unutar promatranog objekta, već izvan njega, tada bi zbog činjenice da tekućina ne podnosi vlačne sile, čestice tekućine počele djelovati i njezina ravnoteža bi bila poremećena.

Prema tome, hidrostatski tlak vode uvijek je usmjeren duž unutarnje normale i predstavlja tlačni tlak.

Iz tog istog pravila slijedi da ako se tlak promijeni u nekoj točki, tada se tlak u bilo kojoj drugoj točki u ovoj tekućini mijenja za isti iznos. To je Pascalov zakon, koji je formuliran na sljedeći način: Pritisak koji djeluje na tekućinu prenosi se unutar tekućine u svim smjerovima jednakom snagom.

Na primjeni ovog zakona temelji se rad strojeva koji rade pod hidrostatskim tlakom.

Drugi čimbenik koji utječe na vrijednost tlaka je viskoznost tekućine, koja se donedavno obično zanemarivala. S pojavom jedinica koje rade na visokom tlaku, viskoznost se također morala uzeti u obzir. Pokazalo se da se kod promjene tlaka viskoznost nekih tekućina, poput ulja, može promijeniti nekoliko puta. I to već određuje mogućnost korištenja takvih tekućina kao radnog medija.

Pritisak je fizička količina, koji ima posebnu ulogu u prirodi i ljudskom životu. Ovaj nevidljivi fenomen ne utječe samo na stanje okoliš, ali i jako dobro osjete svi. Razmotrimo što je to, koje vrste postoje i kako pronaći tlak (formulu) u različitim okruženjima.

Što je tlak u fizici i kemiji?

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

U stanju ravnoteže tlak je isti za sve točke sustava.

U fizici i kemiji se označava slovom "P", što je skraćenica za latinski naziv pojam - pressūra.

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

Jedinice tlaka

Prema standardima međunarodnog SI sustava predmetna fizikalna pojava mjeri se u paskalima (ćirilica - Pa, latinica - Ra).

Na temelju formule za tlak ispada da je jedan Pa jednak jednom N (njutnu - podijeljeno s jednim kvadratnim metrom (jedinica površine).

Međutim, u praksi je prilično teško koristiti pascal, jer je ova jedinica vrlo mala. S tim u vezi, pored SI standarda, ova se veličina može mjeriti i drugačije.

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

• Barovi. Jedan bar jednak je 105 Pa.
• Torrs ili milimetri živinog stupca. Otprilike jedan torr odgovara 133,3223684 Pa.
• Milimetri vodenog stupca.
• Metri vodenog stupca.
• Tehničke atmosfere.
• Fizičke atmosfere. Jedan atm jednak je 101,325 Pa i 1,033233 atm.
• Kilogram-sila po kvadratnom centimetru. Također se razlikuju tonska sila i gram-sila. Osim toga, postoji analogna sili funta po kvadratnom inču.

Opća formula za tlak (7. razred fizike)

Iz definicije dane fizikalne veličine može se odrediti metoda za njezino pronalaženje. Izgleda kao na slici ispod.

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

Također se može napisati na sljedeći način: P = mg / S ili P = pVg / S. Dakle, ova fizikalna veličina ispada da je povezana s drugim termodinamičkim varijablama: volumenom i masom.

Za pritisak vrijedi sljedeći princip: nego manje prostora, koji se utječe silom - to velika količina postoji sila koja ga pritiska. Ako se površina povećava (s istom snagom) - potrebna količina smanjuje se.

Formula hidrostatskog tlaka

Drugačiji agregatna stanja tvari, osiguravaju prisutnost različitih svojstava jedna od druge. Na temelju toga, metode za određivanje P u njima također će biti različite.

Na primjer, formula za tlak vode (hidrostatski) izgleda ovako: P = pgh. Vrijedi i za plinove. Međutim, ne može se koristiti za izračunavanje atmosferski pritisak, zbog razlika u nadmorskoj visini i gustoći zraka.

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

Opcija koja se razmatra je adaptacija klasični primjer P = F/S.

Ako se prisjetimo da je sila jednaka derivaciji mase po brzini slobodnog pada (F = mg), a masa tekućine je derivacija volumena po gustoći (m = pV), tada formula tlaka može biti zapisano kao P = pVg / S. U ovom slučaju, volumen je površina pomnožena s visinom (V = Sh).

Ako umetnemo ove podatke, ispada da se površina u brojniku i nazivniku može smanjiti na izlazu - gornja formula: P = pgh.

Kada se razmatra tlak u tekućinama, vrijedi zapamtiti da je, za razliku od čvrstih tijela, u njima često moguća zakrivljenost površinskog sloja. A to, zauzvrat, doprinosi stvaranju dodatnog pritiska.

Za takve situacije koristi se nešto drugačija formula za tlak: P = P 0 + 2QH. U u ovom slučaju P 0 je tlak nezakrivljenog sloja, a Q je vlačna površina tekućine. H je prosječna zakrivljenost površine, koja se određuje prema Laplaceovom zakonu: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Komponente R1 i R2 su polumjeri glavne zakrivljenosti.

Parcijalni tlak i njegova formula

Iako je metoda P = pgh primjenjiva i za tekućine i za plinove, bolje je izračunati tlak u potonjima na nešto drugačiji način.

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

Prilično je lako definirati. Jednak je zbroju tlaka svake komponente razmatrane smjese (idealni plin).

Iz toga slijedi da formula parcijalnog tlaka izgleda ovako: P = P 1 + P 2 + P 3 ... i tako dalje, prema broju sastavnih komponenti.

Često postoje slučajevi kada je potrebno odrediti tlak zraka. Međutim, neki ljudi pogrešno provode izračune samo s kisikom prema shemi P = pgh. Ali zrak je mješavina različitih plinova. Sadrži dušik, argon, kisik i druge tvari. Na temelju trenutne situacije, formula za tlak zraka je zbroj tlakova svih njegovih komponenti. To znači da bismo trebali uzeti gore spomenuti P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Najčešći instrumenti za mjerenje tlaka

Unatoč činjenici da nije teško izračunati dotičnu termodinamičku veličinu pomoću gore navedenih formula, ponekad jednostavno nema vremena za izračun. Uostalom, uvijek morate uzeti u obzir brojne nijanse. Stoga je, radi praktičnosti, tijekom nekoliko stoljeća razvijen niz uređaja koji to rade umjesto ljudi.

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

• Atmosferski tlak se mjeri pomoću manometra koji se naziva barometar. Ako je potrebno odrediti vakuum (tj. tlak ispod atmosferskog), koristi se druga njegova vrsta, vakuum mjerač.
• Kako bi se saznalo arterijski tlak kod ljudi, u napredak je u tijeku tlakomjer. Većini je poznatiji kao neinvazivni tlakomjer. Postoje mnoge vrste takvih uređaja: od živinih mehaničkih do potpuno automatskih digitalnih. Njihova točnost ovisi o materijalima od kojih su izrađeni i mjestu mjerenja.
• Padovi tlaka u okolišu (na engleskom - pressure drop) određuju se pomoću mjerača diferencijalnog tlaka (ne brkati s dinamometrima).

Vrste pritiska

S obzirom na tlak, formulu za njegovo pronalaženje i njegove varijacije za različite tvari, vrijedi naučiti o sortama ove vrijednosti. Ima ih pet.

• Apsolutno.
• Barometarski
• Pretjerano.
• Metrički vakuum.
• Diferencijal.

Apsolutno

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

Mjeri se u paskalima i zbroj je viška i atmosferskog tlaka. To je također razlika između barometarskih i vakuumskih tipova.

Izračunava se pomoću formule P = P 2 + P 3 ili P = P 2 - P 4.

Polazna točka za apsolutni tlak u uvjetima planete Zemlje je tlak unutar spremnika iz kojeg je uklonjen zrak (odnosno klasični vakuum).

Samo se ova vrsta tlaka koristi u većini termodinamičkih formula.

Barometarski

Ovaj pojam odnosi se na pritisak atmosfere (gravitaciju) na sve objekte i predmete koji se u njoj nalaze, uključujući i samu površinu Zemlje. Većina ljudi također ga poznaje kao atmosferski.

Klasificira se kao jedan i njegova vrijednost varira ovisno o mjestu i vremenu mjerenja, kao i vremenskim uvjetima i položaju iznad/ispod razine mora.

Veličina barometarskog tlaka jednaka je modulu atmosferske sile na površini od jedne jedinice normalne na nju.

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

Normalni barometarski tlak je 101,325 Pa (760 mm Hg na 0 stupnjeva Celzijusa). Štoviše, što je objekt viši od površine Zemlje, to je niži tlak zraka na njemu. Svakih 8 km smanjuje se za 100 Pa.

Zahvaljujući ovom svojstvu, voda u kotlićima puno brže ključa u planinama nego na štednjaku kod kuće. Činjenica je da tlak utječe na vrelište: kako se smanjuje, potonji se smanjuje. I obrnuto. Rad takvih Kuhinjski aparati poput ekspres lonca i autoklava. Povećanje pritiska unutar njih doprinosi stvaranju više visoke temperature nego u običnim posudama na štednjaku.

Formula za barometarsku visinu koristi se za izračun atmosferskog tlaka. Izgleda kao na slici ispod.

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

Često se u gornjoj formuli za atmosferski tlak umjesto R koristi K - Boltzmannova konstanta. Univerzalna plinska konstanta često se izražava kroz svoj umnožak s Avogadrovim brojem. Pogodnije je za izračune kada je broj čestica dat u molovima.

Prilikom proračuna uvijek treba uzeti u obzir mogućnost promjena temperature zraka zbog promjene meteorološke situacije ili povećanja nadmorske visine, kao i geografske širine.

Mjerač i vakuum

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

Ako je pozitivan, naziva se nadtlak.

Ako dobiveni rezultat ima predznak minus, naziva se vakuummetrijski. Vrijedno je zapamtiti da ne može biti veći od barometarskog.

Diferencijal

Ova vrijednost je razlika u tlaku na različitim mjernim točkama. U pravilu se koristi za određivanje pada tlaka na bilo kojoj opremi. To se posebno odnosi na naftnu industriju.

Nakon što smo shvatili kakva se termodinamička veličina naziva tlakom i pomoću kojih se formula nalazi, možemo zaključiti da je ovaj fenomen vrlo važan, pa stoga znanje o njemu nikada neće biti suvišno.

Kalkulator u nastavku dizajniran je za izračunavanje nepoznate količine iz zadanih vrijednosti pomoću formule za tlak stupca tekućine.
Sama formula:

Kalkulator vam omogućuje da pronađete

• tlak stupca tekućine na temelju poznate gustoće tekućine, visine stupca tekućine i ubrzanja gravitacije
• visina stupca tekućine na temelju poznatog tlaka tekućine, gustoće tekućine i gravitacijskog ubrzanja
• gustoća tekućine na temelju poznatog tlaka tekućine, visine stupca tekućine i gravitacijskog ubrzanja
• gravitacijsko ubrzanje na temelju poznatog tlaka tekućine, gustoće tekućine i visine stupca tekućine

Izvođenje formula za sve slučajeve je trivijalno. Za gustoću je zadana vrijednost gustoća vode, za gravitacijsko ubrzanje - zemljino ubrzanje, a za tlak - vrijednost jednaka jednoj atmosferi tlaka. Malo teorije, kao i obično, ispod kalkulatora.

tlak gustoća visina ubrzanje gravitacije

Tlak u tekućini, Pa

Visina stupca tekućine, m

Gustoća tekućine, kg / m3

Gravitacijsko ubrzanje, m/s2

Hidrostatski tlak- tlak vodenog stupca iznad konvencionalne razine.

Formula za hidrostatski tlak izvodi se vrlo jednostavno

Iz ove formule jasno je 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 stvoriti prilično visokotlačni.
Blaise Pascal je to pokazao 1648. Umetnuo je usku cijev u zatvorenu bačvu napunjenu vodom i, popevši se na balkon na drugom katu, ulio šalicu vode u tu cijev. Zbog male debljine cijevi, voda u njoj se podigla u veliku visinu, a pritisak u cijevi je toliko porastao da pričvršćivači cijevi nisu mogli izdržati i ona je popucala.

To također dovodi do fenomena hidrostatskog paradoksa.

Hidrostatski paradoks- pojava u kojoj se sila pritiska težine tekućine ulivene u posudu na dno posude može razlikovati od težine ulivene tekućine. U posudama s povećanjem prema gore poprečni presjek sila pritiska na dno posude manje težine tekućine, u posudama čiji se presjek smanjuje 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 tlak na dnu posude je u svim slučajevima isti i ne ovisi o težini izlivene tekućine, već samo o njezinoj razini. Razlog hidrostatskog paradoksa je taj što tekućina ne pritišće samo dno, već i stijenke posude. Tlak tekućine na nagnute stijenke ima vertikalnu komponentu. U posudi koja se širi prema gore, ona je usmjerena prema dolje; u posudi koja se sužava prema gore, ona je usmjerena prema gore. Težina tekućine u posudi bit će jednaka zbroju vertikalnih komponenti tlaka tekućine po cijeloj unutarnjoj površini posude

Tekućine i plinovi prenose u svim smjerovima ne samo vanjski pritisak koji na njih djeluje, već i pritisak koji postoji unutar njih zbog težine njihovih vlastitih dijelova. Gornji slojevi tekućine pritišću srednje, oni donje, a ovi potonji pritišću donje.

Tlak kojim djeluje tekućina u mirovanju naziva se hidrostatski.

Dobijmo formulu za izračunavanje hidrostatskog tlaka tekućine na proizvoljnoj dubini h (u blizini točke A na slici 98). Sila pritiska koja na ovom mjestu djeluje iz uskog okomitog stupca tekućine koji se nalazi iznad može se izraziti na dva načina:
prvo, kao umnožak tlaka na dnu ovog stupa i njegove površine poprečnog presjeka:

F = pS;

drugo, kao težina istog stupca tekućine, tj. umnožak mase tekućine (koja se može pronaći formulom m = ρV, gdje je volumen V = Sh) i ubrzanja gravitacije g:

F = mg = ρShg.

Izjednačimo oba izraza za silu pritiska:

pS = ρShg.

Podijelimo li obje strane ove jednakosti s površinom S, nalazimo tlak tekućine na dubini h:

p = ρgh. (37.1)

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

Ista količina vode, koja se nalazi u različitim posudama, može vršiti različit pritisak na dno. Budući da taj tlak ovisi o visini stupca tekućine, bit će veći u uskim posudama nego u širokim. Zahvaljujući tome, čak i mala količina vode može stvoriti vrlo visok tlak. Godine 1648. to je vrlo uvjerljivo pokazao B. Pascal. Umetnuo je usku cijev u zatvorenu bačvu napunjenu vodom i, popevši se na balkon drugog kata kuće, ulio šalicu vode u tu cijev. Zbog male debljine cijevi voda se u njoj podigla u veliku visinu, a tlak u bačvi je toliko porastao da ga pričvršćivači bačve nisu mogli izdržati i ona je popucala (slika 99).
Rezultati koje smo dobili vrijede ne samo za tekućine, već i za plinove. Njihovi slojevi također pritišću jedan drugoga, pa stoga u njima postoji i hidrostatski tlak.

1. Koji se tlak naziva hidrostatskim? 2. O kojim vrijednostima ovisi ovaj tlak? 3. Izvedite formulu za hidrostatski tlak na proizvoljnoj dubini. 4. Kako možete stvoriti veliki pritisak s malom količinom vode? Recite nam nešto o Pascalovom iskustvu.
Eksperimentalni zadatak. Uzmite visoku posudu i napravite tri u njenoj stijenci male rupe na različite visine. Rupe prekrijte plastelinom i napunite posudu vodom. Otvorite rupe i promatrajte mlazove vode koji istječu (Sl. 100). Zašto voda curi iz rupa? Što znači da tlak vode raste s dubinom?

Čini se da vodovod ne daje mnogo razloga da se upušta u džunglu tehnologija, mehanizama ili da se bavi skrupuloznim proračunima za izgradnju najsloženije sheme. Ali takva vizija je površan pogled na vodovod. Prava vodoinstalaterska 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 kojoj se temelji vodoinstalacija. Uronimo (iako ne preduboko) u tok obuke vodoinstalatera kako bismo došli korak bliže profesionalnom statusu vodoinstalatera.

Temeljna osnova moderne hidraulike nastala je kada je Blaise Pascal otkrio da je djelovanje tlaka tekućine konstantno u bilo kojem smjeru. Djelovanje tlaka tekućine usmjereno je pod pravim kutom u odnosu na površinu.

Ako se mjerni uređaj (manometar) postavi ispod sloja tekućine na određenoj dubini i njegov osjetljivi 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, prilikom ronjenja izmjerena očitanja će se povećati. Štoviše, u uvjetima udvostručenja dubine, parametar tlaka također će se udvostručiti.

Pascalov zakon jasno pokazuje učinak pritiska vode u uvjetima koji su nam poznati za suvremeni život.

Stoga, kad god je brzina gibanja tekućine postavljena, dio njezinog početnog statičkog tlaka koristi se za organiziranje te brzine, koja naknadno postoji kao brzina tlaka.

Volumen i protok

Volumen tekućine koja prolazi kroz određenu točku u navedeno vrijeme, smatra se volumenom protoka ili brzinom protoka. Volumen protoka obično se izražava u litrama po minuti (L/min) i povezan je s relativnim tlakom tekućine. Na primjer, 10 litara u minuti pri 2,7 atm.

Brzina protoka (brzina tekućine) definirana je kao prosječna brzina kojom se tekućina kreće pokraj određene točke. Obično se izražava u metrima u sekundi (m/s) ili metrima u minuti (m/min). Protok je važan faktor kod kalibracije hidrauličkih vodova.

Volumen i protok često se razmatraju istovremeno. Sve ostale stvari su jednake (pod pretpostavkom da ulazni volumen ostaje konstantan), brzina protoka raste kako se poprečni presjek ili veličina cijevi smanjuje, a brzina protoka opada kako se poprečni presjek povećava.

Dakle, u širokim dijelovima cjevovoda opaža se usporavanje brzine protoka, a na uskim mjestima, naprotiv, brzina se povećava. U isto vrijeme, volumen vode koja prolazi kroz svaku od ovih kontrolnih točaka ostaje nepromijenjen.

Bernoullijev princip

Dobro poznati Bernoullijev princip izgrađen je na logici da porast (pad) tlaka tekućine uvijek prati smanjenje (povećanje) brzine. Obrnuto, povećanje (smanjenje) brzine fluida dovodi do smanjenja (povećanja) tlaka.

Ovo je načelo temelj niza uobičajenih vodovodnih fenomena. Kao trivijalan primjer, Bernoullijev princip je odgovoran za uzrok da se zavjesa tuša "povuče prema unutra" kada korisnik pusti vodu.

Razlika tlaka između vanjskog i unutarnjeg uzrokuje silu na zavjesu tuša. Ovim snažnim naporom zastor se povlači prema unutra.

Još jedan jasan primjer je bočica parfema s mlaznicom za raspršivanje, kada se stvori područje niski pritisak zbog velike brzine zraka. A zrak sa sobom nosi tekućinu.

Bernoullijev princip također pokazuje zašto se prozori na kući spontano razbijaju tijekom uragana. U takvim slučajevima, izuzetno velika brzina zraka izvan prozora dovodi do činjenice da vanjski tlak postaje mnogo manji od unutarnjeg, gdje zrak ostaje praktički nepomičan.

Značajna razlika u snazi ​​jednostavno gura prozore prema van, uzrokujući pucanje stakla. Dakle, kada se približava veliki uragan, u biti želite otvoriti prozore što je moguće šire kako biste izjednačili pritisak unutar i izvan zgrade.

I još nekoliko primjera kada Bernoullijevo načelo djeluje: uzdizanje zrakoplova s ​​naknadnim letom zahvaljujući krilima i kretanje "zakrivljenih lopti" u baseballu.

U oba slučaja stvara se razlika u brzini prolaza zraka pored objekta odozgo i odozdo. Kod krila aviona razlika u brzini nastaje kretanjem zakrilca; u bejzbolu to je prisutnost valovitog ruba.

Kućna vodoinstalaterska praksa