Hidrostatik ialah cabang hidraulik yang mengkaji undang-undang keseimbangan bendalir dan mempertimbangkan penggunaan praktikal undang-undang ini. Untuk memahami hidrostatik, adalah perlu untuk mentakrifkan beberapa konsep dan definisi.

Hukum Pascal untuk hidrostatik.

Pada tahun 1653, saintis Perancis B. Pascal menemui undang-undang yang biasanya dipanggil undang-undang asas hidrostatik.

Bunyinya seperti ini:

Tekanan pada permukaan cecair yang dihasilkan oleh daya luaran dihantar ke dalam cecair secara sama rata ke semua arah.

Hukum Pascal mudah difahami jika anda melihat struktur molekul jirim. Dalam cecair dan gas, molekul mempunyai kebebasan relatif; mereka boleh bergerak secara relatif antara satu sama lain, tidak seperti pepejal. Dalam pepejal, molekul dipasang menjadi kekisi kristal.

Kebebasan relatif yang dimiliki oleh molekul cecair dan gas membolehkan tekanan yang dikenakan ke atas cecair atau gas dipindahkan bukan sahaja ke arah daya, tetapi juga ke semua arah lain.

Hukum Pascal untuk hidrostatik digunakan secara meluas dalam industri. Kerja automasi hidraulik, yang mengawal mesin CNC, kereta dan kapal terbang, dan banyak mesin hidraulik lain, adalah berdasarkan undang-undang ini.

Definisi dan formula tekanan hidrostatik

Daripada undang-undang Pascal yang diterangkan di atas, berikutan bahawa:

Tekanan hidrostatik ialah tekanan yang dikenakan ke atas bendalir oleh graviti.

Magnitud tekanan hidrostatik tidak bergantung pada bentuk wadah di mana cecair terletak dan ditentukan oleh produk.

P = ρgh, di mana

ρ – ketumpatan cecair

g – pecutan jatuh bebas

h – kedalaman di mana tekanan ditentukan.

Untuk menggambarkan formula ini, mari kita lihat 3 bekas yang berbeza bentuk.

Dalam semua tiga kes Tekanan cecair di bahagian bawah kapal adalah sama.

Jumlah tekanan cecair di dalam bekas adalah sama dengan

P = P0 + ρgh, di mana

P0 – tekanan pada permukaan cecair. Dalam kebanyakan kes ia diandaikan sama dengan tekanan atmosfera.

Daya tekanan hidrostatik

Marilah kita memilih isipadu tertentu dalam cecair dalam keseimbangan, kemudian potong kepada dua bahagian dengan satah AB sewenang-wenangnya dan buang secara mental salah satu bahagian ini, contohnya bahagian atas. Dalam kes ini, kita mesti menggunakan daya pada satah AB, yang tindakannya akan bersamaan dengan tindakan bahagian atas isipadu yang dibuang pada baki bahagian bawahnya.

Mari kita pertimbangkan dalam satah keratan AB kontur tertutup kawasan ΔF, yang merangkumi beberapa titik arbitrari. Biarkan daya ΔP bertindak pada kawasan ini.

Kemudian tekanan hidrostatik yang formulanya kelihatan seperti

Рср = ΔP / ΔF

mewakili daya yang bertindak per unit luas, akan dipanggil tekanan hidrostatik purata atau tegasan tekanan hidrostatik purata ke atas kawasan ΔF.

Tekanan sebenar pada titik berbeza kawasan ini mungkin berbeza: pada beberapa titik ia mungkin lebih besar, pada titik lain ia mungkin kurang daripada tekanan hidrostatik purata. Jelas sekali bahawa dalam kes am Tekanan purata Рср akan berbeza lebih sedikit daripada tekanan sebenar pada titik a, lebih kecil kawasan ΔF, dan dalam had tekanan purata akan bertepatan dengan tekanan sebenar pada titik a.

Untuk bendalir dalam keseimbangan, tekanan hidrostatik bendalir adalah serupa dengan tegasan mampatan dalam pepejal.

Unit SI bagi tekanan ialah newton per meter persegi(N/m 2) - ia dipanggil pascal (Pa). Oleh kerana nilai pascal sangat kecil, unit yang diperbesarkan sering digunakan:

kilonewton setiap meter persegi – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

meganewton setiap meter persegi – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

Tekanan yang sama dengan 1*10 5 N/m 2 dipanggil bar (bar).

Dalam sistem fizikal, unit niat tekanan ialah dyne per sentimeter persegi (dyne/m2), dalam sistem teknikal– kilogram-daya per meter persegi (kgf/m2). Dalam amalan, tekanan cecair biasanya diukur dalam kgf/cm2, dan tekanan bersamaan dengan 1 kgf/cm2 dipanggil suasana teknikal (at).

Di antara semua unit ini terdapat hubungan berikut:

1at = 1 kgf/cm2 = 0.98 bar = 0.98 * 10 5 Pa = 0.98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2

Perlu diingat bahawa terdapat perbezaan antara suasana teknikal (at) dan suasana fizikal (At). 1 Pada = 1.033 kgf/cm 2 dan mewakili tekanan biasa di aras laut. Tekanan atmosfera bergantung kepada ketinggian sesuatu tempat di atas paras laut.

Pengukuran tekanan hidrostatik

Dalam amalan mereka gunakan pelbagai cara mengambil kira magnitud tekanan hidrostatik. Jika, apabila menentukan tekanan hidrostatik, tekanan atmosfera yang bertindak pada permukaan bebas cecair juga diambil kira, ia dipanggil jumlah atau mutlak. Dalam kes ini, nilai tekanan biasanya diukur dalam suasana teknikal, dipanggil mutlak (ata).

Selalunya, apabila mengambil kira tekanan, tekanan atmosfera pada permukaan bebas tidak diambil kira, menentukan apa yang dipanggil tekanan hidrostatik berlebihan, atau tekanan tolok, i.e. tekanan di atas atmosfera.

Tekanan tolok ditakrifkan sebagai perbezaan antara tekanan mutlak dalam cecair dan tekanan atmosfera.

Rman = Rabs – Ratm

dan juga diukur dalam suasana teknikal, dipanggil dalam kes ini lebihan.

Ia berlaku bahawa tekanan hidrostatik dalam cecair adalah kurang daripada atmosfera. Dalam kes ini, cecair dikatakan mempunyai vakum. Magnitud vakum adalah sama dengan perbezaan antara tekanan atmosfera dan mutlak dalam cecair

Rvak = Ratm – Rabs

dan diukur dari sifar ke atmosfera.

Tekanan air hidrostatik mempunyai dua sifat utama:
Ia diarahkan sepanjang normal dalaman ke kawasan di mana ia bertindak;
Jumlah tekanan pada titik tertentu tidak bergantung pada arah (iaitu, pada orientasi dalam ruang tapak di mana titik itu terletak).

Sifat pertama adalah akibat mudah fakta bahawa dalam bendalir dalam keadaan diam tidak ada daya tangen dan tegangan.

Mari kita anggap bahawa tekanan hidrostatik tidak diarahkan sepanjang normal, i.e. tidak berserenjang, tetapi pada beberapa sudut ke tapak. Kemudian ia boleh diuraikan kepada dua komponen - normal dan tangen. Kehadiran komponen tangen, kerana ketiadaan daya rintangan kepada daya ricih dalam bendalir dalam keadaan rehat, pasti akan membawa kepada pergerakan bendalir di sepanjang platform, i.e. akan mengganggu keseimbangannya.

Oleh itu satu-satunya arah yang mungkin tekanan hidrostatik adalah arah normal ke tapak.

Jika kita menganggap bahawa tekanan hidrostatik diarahkan bukan di sepanjang dalaman, tetapi di sepanjang normal luaran, i.e. bukan di dalam objek yang sedang dipertimbangkan, tetapi di luar daripadanya, maka disebabkan oleh fakta bahawa cecair tidak menahan daya tegangan, zarah cecair akan mula bergerak dan keseimbangannya akan terganggu.

Akibatnya, tekanan hidrostatik air sentiasa diarahkan sepanjang normal dalaman dan mewakili tekanan mampatan.

Daripada peraturan yang sama ini, ia mengikuti bahawa jika tekanan berubah pada satu titik, maka tekanan pada mana-mana titik lain dalam cecair ini berubah dengan jumlah yang sama. Ini adalah hukum Pascal, yang dirumuskan seperti berikut: Tekanan yang dikenakan ke atas cecair dihantar ke dalam cecair ke semua arah dengan daya yang sama.

Pengendalian mesin yang beroperasi di bawah tekanan hidrostatik adalah berdasarkan penggunaan undang-undang ini.

Faktor lain yang mempengaruhi nilai tekanan ialah kelikatan cecair, yang sehingga baru-baru ini biasanya diabaikan. Dengan kemunculan unit yang beroperasi pada tekanan tinggi, kelikatan juga perlu diambil kira. Ternyata apabila tekanan berubah, kelikatan sesetengah cecair, seperti minyak, boleh berubah beberapa kali. Dan ini sudah menentukan kemungkinan menggunakan cecair tersebut sebagai medium kerja.

Tekanan adalah kuantiti fizikal, yang memainkan peranan istimewa dalam alam semula jadi dan kehidupan manusia. Fenomena yang tidak kelihatan ini bukan sahaja menjejaskan keadaan persekitaran, tetapi juga sangat dirasai oleh semua orang. Mari kita fikirkan apa itu, jenis apa yang wujud dan cara mencari tekanan (formula) dalam persekitaran yang berbeza.

Apakah tekanan dalam fizik dan kimia?

Istilah ini merujuk kepada kuantiti termodinamik yang penting, yang dinyatakan dalam nisbah daya tekanan yang dikenakan secara berserenjang dengan luas permukaan di mana ia bertindak. Fenomena ini tidak bergantung pada saiz sistem di mana ia beroperasi, dan oleh itu merujuk kepada kuantiti intensif.

Dalam keadaan keseimbangan, tekanan adalah sama untuk semua titik sistem.

Dalam fizik dan kimia ia dilambangkan dengan huruf "P", yang merupakan singkatan untuk nama latin istilah - pressūra.

Jika kita bercakap tentang mengenai tekanan osmotik cecair (keseimbangan antara tekanan di dalam dan di luar sel), huruf "P" digunakan.

Unit tekanan

Mengikut piawaian Sistem SI Antarabangsa, fenomena fizikal yang dimaksudkan diukur dalam pascal (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).

Berdasarkan formula tekanan, ternyata satu Pa adalah sama dengan satu N (newton - dibahagikan dengan satu meter persegi (unit luas).

Walau bagaimanapun, dalam praktiknya agak sukar untuk menggunakan pascal, kerana unit ini sangat kecil. Dalam hal ini, sebagai tambahan kepada piawaian SI, kuantiti ini boleh diukur secara berbeza.

Di bawah adalah analognya yang paling terkenal. Kebanyakannya digunakan secara meluas di bekas USSR.

• Bar. Satu bar bersamaan dengan 105 Pa.
• Torr, atau milimeter merkuri. Kira-kira satu torr sepadan dengan 133.3223684 Pa.
• Milimeter tiang air.
• Meter tiang air.
• Suasana teknikal.
• Suasana fizikal. Satu atm bersamaan dengan 101,325 Pa dan 1.033233 atm.
• Kilogram-daya setiap sentimeter persegi. Daya tan dan daya gram juga dibezakan. Di samping itu, terdapat analog kepada paun-daya setiap inci persegi.

Formula am untuk tekanan (fizik gred ke-7)

Daripada definisi kuantiti fizik yang diberikan, seseorang boleh menentukan kaedah untuk mencarinya. Ia kelihatan seperti dalam foto di bawah.

Di dalamnya, F ialah daya dan S ialah luas. Dengan kata lain, formula untuk mencari tekanan ialah dayanya dibahagikan dengan luas permukaan di mana ia bertindak.

Ia juga boleh ditulis seperti berikut: P = mg / S atau P = pVg / S. Oleh itu, kuantiti fizik ini ternyata berkaitan dengan pembolehubah termodinamik lain: isipadu dan jisim.

Prinsip berikut digunakan untuk tekanan: daripada kurang ruang, yang dipengaruhi oleh kekerasan - itu Kuantiti yang besar ada kuasa yang mendesak kepadanya. Jika kawasan bertambah (dengan daya yang sama) - kuantiti yang diperlukan berkurangan.

Formula Tekanan Hidrostatik

Berbeza keadaan pengagregatan bahan, memperuntukkan kehadiran sifat yang berbeza antara satu sama lain. Berdasarkan ini, kaedah untuk menentukan P di dalamnya juga akan berbeza.

Sebagai contoh, formula untuk tekanan air (hidrostatik) kelihatan seperti ini: P = pgh. Ia juga terpakai kepada gas. Walau bagaimanapun, ia tidak boleh digunakan untuk mengira tekanan atmosfera, disebabkan oleh perbezaan ketinggian dan ketumpatan udara.

Dalam formula ini, p ialah ketumpatan, g ialah pecutan akibat graviti, dan h ialah ketinggian. Berdasarkan ini, semakin dalam sesuatu objek atau objek direndam, semakin tinggi tekanan yang dikenakan ke atasnya di dalam cecair (gas).

Pilihan yang sedang dipertimbangkan adalah penyesuaian contoh klasik P = F/S.

Jika kita ingat bahawa daya adalah sama dengan terbitan jisim dengan kelajuan jatuh bebas (F = mg), dan jisim cecair ialah terbitan isipadu mengikut ketumpatan (m = pV), maka tekanan formula boleh ditulis sebagai P = pVg / S. Dalam kes ini, isipadu ialah kawasan didarab dengan ketinggian (V = Sh).

Jika kita memasukkan data ini, ternyata kawasan dalam pengangka dan penyebut boleh dikurangkan pada output - formula di atas: P = pgh.

Apabila mempertimbangkan tekanan dalam cecair, perlu diingat bahawa, tidak seperti pepejal, kelengkungan lapisan permukaan sering mungkin di dalamnya. Dan ini, seterusnya, menyumbang kepada pembentukan tekanan tambahan.

Untuk situasi sedemikian, formula tekanan yang sedikit berbeza digunakan: P = P 0 + 2QH. DALAM dalam kes ini P 0 ialah tekanan lapisan tidak melengkung, dan Q ialah permukaan tegangan cecair. H ialah kelengkungan purata permukaan, yang ditentukan mengikut Hukum Laplace: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Komponen R 1 dan R 2 ialah jejari kelengkungan utama.

Tekanan separa dan formulanya

Walaupun kaedah P = pgh boleh digunakan untuk kedua-dua cecair dan gas, adalah lebih baik untuk mengira tekanan dalam yang kedua dengan cara yang sedikit berbeza.

Hakikatnya ialah secara semula jadi, sebagai peraturan, bahan-bahan yang benar-benar tulen tidak begitu kerap dijumpai, kerana campuran mendominasi di dalamnya. Dan ini terpakai bukan sahaja kepada cecair, tetapi juga kepada gas. Dan seperti yang anda ketahui, setiap komponen ini memberikan tekanan yang berbeza, dipanggil separa.

Ia agak mudah untuk ditakrifkan. Ia sama dengan jumlah tekanan setiap komponen campuran yang sedang dipertimbangkan (gas ideal).

Ia berikutan daripada ini bahawa formula tekanan separa kelihatan seperti ini: P = P 1 + P 2 + P 3 ... dan seterusnya, mengikut bilangan komponen konstituen.

Selalunya terdapat kes apabila perlu untuk menentukan tekanan udara. Walau bagaimanapun, sesetengah orang tersilap menjalankan pengiraan hanya dengan oksigen mengikut skema P = pgh. Tetapi udara adalah campuran gas yang berbeza. Ia mengandungi nitrogen, argon, oksigen dan bahan lain. Berdasarkan keadaan semasa, formula tekanan udara ialah jumlah tekanan semua komponennya. Ini bermakna kita harus mengambil P = P 1 + P 2 + P 3 yang disebutkan di atas ...

Alat yang paling biasa untuk mengukur tekanan

Walaupun fakta bahawa tidak sukar untuk mengira kuantiti termodinamik yang dipersoalkan menggunakan formula yang disebutkan di atas, kadang-kadang tiada masa untuk menjalankan pengiraan. Lagipun, anda mesti sentiasa mengambil kira banyak nuansa. Oleh itu, untuk kemudahan, selama beberapa abad beberapa peranti telah dibangunkan yang melakukan ini dan bukannya orang.

Malah, hampir semua peranti jenis ini adalah sejenis tolok tekanan (membantu menentukan tekanan dalam gas dan cecair). Walau bagaimanapun, mereka berbeza dalam reka bentuk, ketepatan dan skop aplikasi.

• Tekanan atmosfera diukur menggunakan tolok tekanan yang dipanggil barometer. Jika perlu untuk menentukan vakum (iaitu, tekanan di bawah atmosfera), jenis lain ia digunakan, tolok vakum.
• Untuk mengetahui tekanan arteri pada manusia, dalam kemajuan sedang dijalankan sphygmomanometer. Ia lebih dikenali kepada kebanyakan orang sebagai pemantau tekanan darah bukan invasif. Terdapat banyak jenis peranti sedemikian: daripada mekanikal merkuri kepada digital automatik sepenuhnya. Ketepatannya bergantung pada bahan dari mana ia dibuat dan lokasi pengukuran.
• Penurunan tekanan dalam persekitaran (dalam bahasa Inggeris - penurunan tekanan) ditentukan menggunakan meter tekanan pembezaan (jangan dikelirukan dengan dinamometer).

Jenis-jenis tekanan

Mengambil kira tekanan, formula mencarinya dan variasinya untuk bahan yang berbeza, adalah berbaloi untuk belajar tentang kepelbagaian nilai ini. Terdapat lima daripada mereka.

• mutlak.
• Barometrik
• Berlebihan.
• Metrik vakum.
• Berbeza.

mutlak

Ini adalah nama jumlah tekanan di mana bahan atau objek terletak, tanpa mengambil kira pengaruh komponen gas lain di atmosfera.

Ia diukur dalam pascal dan merupakan jumlah lebihan dan tekanan atmosfera. Ia juga merupakan perbezaan antara jenis barometrik dan vakum.

Ia dikira menggunakan formula P = P 2 + P 3 atau P = P 2 - P 4.

Titik permulaan untuk tekanan mutlak di bawah keadaan planet Bumi ialah tekanan di dalam bekas tempat udara telah dikeluarkan (iaitu, vakum klasik).

Hanya jenis tekanan ini digunakan dalam kebanyakan formula termodinamik.

Barometrik

Istilah ini merujuk kepada tekanan atmosfera (graviti) pada semua objek dan objek yang terdapat di dalamnya termasuk permukaan Bumi itu sendiri. Kebanyakan orang juga mengenalinya sebagai atmosfera.

Ia dikelaskan sebagai satu dan nilainya berbeza-beza bergantung pada tempat dan masa pengukuran, serta keadaan cuaca dan lokasi di atas/bawah paras laut.

Magnitud tekanan barometrik adalah sama dengan modulus daya atmosfera di atas kawasan seluas satu unit normal kepadanya.

Dalam suasana yang stabil, magnitud fenomena fizikal ini adalah sama dengan berat lajur udara pada tapak dengan luas sama dengan satu.

Tekanan barometrik biasa ialah 101,325 Pa (760 mm Hg pada 0 darjah Celsius). Lebih-lebih lagi, semakin tinggi objek dari permukaan Bumi, semakin rendah tekanan udara di atasnya. Setiap 8 km ia berkurangan sebanyak 100 Pa.

Terima kasih kepada harta ini, air dalam cerek mendidih lebih cepat di pergunungan daripada di atas dapur di rumah. Hakikatnya ialah tekanan mempengaruhi takat didih: apabila ia berkurangan, yang kedua berkurangan. Dan begitu juga sebaliknya. Kerja seperti itu peralatan dapur seperti periuk tekanan dan autoklaf. Peningkatan tekanan di dalam mereka menyumbang kepada pembentukan lebih banyak suhu tinggi berbanding dalam kuali biasa di atas dapur.

Formula ketinggian barometrik digunakan untuk mengira tekanan atmosfera. Ia kelihatan seperti dalam foto di bawah.

P ialah nilai yang dikehendaki pada ketinggian, P 0 ialah ketumpatan udara berhampiran permukaan, g ialah pecutan jatuh bebas, h ialah ketinggian di atas Bumi, m - jisim molar gas, t ialah suhu sistem, r ialah pemalar gas sejagat 8.3144598 J⁄(mol x K), dan e ialah nombor Eichler bersamaan dengan 2.71828.

Selalunya dalam formula di atas untuk tekanan atmosfera, pemalar K - Boltzmann digunakan sebagai ganti R. Pemalar gas universal sering dinyatakan melalui hasil darabnya dengan nombor Avogadro. Ia lebih mudah untuk pengiraan apabila bilangan zarah diberikan dalam tahi lalat.

Apabila membuat pengiraan, anda harus sentiasa mengambil kira kemungkinan perubahan suhu udara disebabkan oleh perubahan dalam keadaan meteorologi atau apabila mendapat ketinggian di atas paras laut, serta latitud geografi.

Tolok dan vakum

Perbezaan antara tekanan ambien atmosfera dan diukur dipanggil tekanan berlebihan. Bergantung pada keputusan, nama kuantiti berubah.

Jika ia positif, ia dipanggil tekanan tolok.

Jika hasil yang diperoleh mempunyai tanda tolak, ia dipanggil vakummetrik. Perlu diingat bahawa ia tidak boleh lebih besar daripada barometrik.

Berbeza

Nilai ini ialah perbezaan tekanan pada titik pengukuran yang berbeza. Sebagai peraturan, ia digunakan untuk menentukan penurunan tekanan pada mana-mana peralatan. Ini benar terutamanya dalam industri minyak.

Setelah mengetahui jenis kuantiti termodinamik yang dipanggil tekanan dan dengan formula apa yang ditemui, kita boleh menyimpulkan bahawa fenomena ini sangat penting, dan oleh itu pengetahuan mengenainya tidak akan berlebihan.

Kalkulator di bawah direka untuk mengira kuantiti yang tidak diketahui daripada nilai yang diberikan menggunakan formula untuk tekanan lajur cecair.
Formula itu sendiri:

Kalkulator membolehkan anda mencari

• tekanan lajur cecair berdasarkan ketumpatan cecair yang diketahui, ketinggian lajur cecair dan pecutan graviti
• ketinggian lajur cecair berdasarkan tekanan cecair yang diketahui, ketumpatan cecair dan pecutan graviti
• ketumpatan cecair berdasarkan tekanan cecair yang diketahui, ketinggian lajur cecair dan pecutan graviti
• pecutan graviti berdasarkan tekanan bendalir yang diketahui, ketumpatan bendalir dan ketinggian lajur bendalir

Menghasilkan formula untuk semua kes adalah remeh. Untuk ketumpatan, nilai lalai ialah ketumpatan air, untuk pecutan graviti - pecutan bumi, dan untuk tekanan - nilai yang sama dengan satu atmosfera tekanan. Sedikit teori, seperti biasa, di bawah kalkulator.

tekanan ketumpatan ketinggian pecutan graviti

Tekanan dalam cecair, Pa

Tinggi lajur cecair, m

Ketumpatan cecair, kg/m3

Pecutan graviti, m/s2

Tekanan hidrostatik- tekanan lajur air di atas paras konvensional.

Formula untuk tekanan hidrostatik diperoleh dengan agak mudah

Dari formula ini jelas bahawa tekanan tidak bergantung pada kawasan kapal atau bentuknya. Ia bergantung hanya pada ketumpatan dan ketinggian lajur cecair tertentu. Dari mana ia mengikuti bahawa dengan meningkatkan ketinggian kapal, kita boleh mencipta agak tekanan tinggi.
Blaise Pascal menunjukkan ini pada tahun 1648. Dia memasukkan tiub sempit ke dalam tong tertutup yang berisi air dan, naik ke balkoni tingkat dua, menuangkan secawan air ke dalam tiub ini. Oleh kerana ketebalan kecil tiub, air di dalamnya naik ke ketinggian yang tinggi, dan tekanan dalam tong meningkat dengan banyak sehingga pengikat tong tidak dapat menahannya, dan ia retak.

Ini juga membawa kepada fenomena paradoks hidrostatik.

Paradoks hidrostatik- fenomena di mana daya tekanan berat cecair yang dituangkan ke dalam bekas di bahagian bawah kapal mungkin berbeza daripada berat cecair yang dituangkan. Dalam kapal dengan peningkatan ke atas keratan rentas daya tekanan pada bahagian bawah kapal kurang berat cecair, dalam bekas dengan keratan rentas menurun ke atas, daya tekanan pada bahagian bawah kapal lebih besar daripada berat cecair. Daya tekanan cecair pada bahagian bawah bekas adalah sama dengan berat cecair hanya untuk bekas silinder.

Dalam gambar di atas, tekanan di bahagian bawah kapal adalah sama dalam semua kes dan tidak bergantung pada berat cecair yang dituangkan, tetapi hanya pada tahapnya. Sebab paradoks hidrostatik ialah cecair menekan bukan sahaja di bahagian bawah, tetapi juga di dinding kapal. Tekanan bendalir pada dinding condong mempunyai komponen menegak. Dalam kapal yang mengembang ke atas, ia diarahkan ke bawah; Berat cecair di dalam kapal akan sama dengan jumlah komponen menegak tekanan cecair di seluruh kawasan dalaman kapal

Cecair dan gas menghantar ke semua arah bukan sahaja tekanan luaran yang dikenakan ke atas mereka, tetapi juga tekanan yang wujud di dalamnya disebabkan oleh berat bahagian mereka sendiri. Lapisan atas cecair menekan pada yang tengah, yang pada yang lebih rendah, dan yang terakhir di bahagian bawah.

Tekanan yang dikenakan oleh bendalir semasa diam dipanggil hidrostatik.

Mari kita dapatkan formula untuk mengira tekanan hidrostatik cecair pada kedalaman h sewenang-wenangnya (di sekitar titik A dalam Rajah 98). Daya tekanan yang bertindak di tempat ini dari lajur menegak sempit cecair di atasnya boleh dinyatakan dalam dua cara:
pertama, sebagai hasil darab tekanan pada dasar lajur ini dan luas keratan rentasnya:

F = pS ;

kedua, sebagai berat lajur cecair yang sama, iaitu hasil darab jisim cecair (yang boleh didapati dengan formula m = ρV, dengan isipadu V = Sh) dan pecutan graviti g:

F = mg = ρShg.

Mari kita samakan kedua-dua ungkapan untuk daya tekanan:

pS = ρShg.

Membahagikan kedua-dua belah kesamaan ini dengan luas S, kita dapati tekanan bendalir pada kedalaman h:

p = ρgh. (37.1)

Kami mendapat formula tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik pada sebarang kedalaman di dalam cecair tidak bergantung pada bentuk bekas di mana cecair itu terletak dan sama dengan hasil darab ketumpatan cecair, pecutan graviti dan kedalaman di mana tekanan dipertimbangkan.

Jumlah air yang sama, berada di dalam bekas yang berbeza, boleh memberikan tekanan yang berbeza pada bahagian bawah. Oleh kerana tekanan ini bergantung pada ketinggian lajur cecair, ia akan lebih besar di dalam vesel sempit berbanding dengan yang lebar. Terima kasih kepada ini, walaupun sedikit air boleh menghasilkan tekanan yang sangat tinggi. Pada tahun 1648, ini ditunjukkan dengan sangat meyakinkan oleh B. Pascal. Dia memasukkan tiub sempit ke dalam tong tertutup yang berisi air dan, naik ke balkoni tingkat dua rumah, menuangkan secawan air ke dalam tiub ini. Disebabkan oleh ketebalan kecil tiub, air di dalamnya naik ke ketinggian yang tinggi, dan tekanan dalam tong meningkat dengan begitu banyak sehingga pengikat tong tidak dapat menahannya, dan ia retak (Rajah 99).
Keputusan yang kami perolehi adalah sah bukan sahaja untuk cecair, tetapi juga untuk gas. Lapisan mereka juga menekan antara satu sama lain, dan oleh itu tekanan hidrostatik juga wujud di dalamnya.

1. Apakah tekanan yang dipanggil hidrostatik? 2. Apakah nilai yang bergantung kepada tekanan ini? 3. Terbitkan formula untuk tekanan hidrostatik pada kedalaman sewenang-wenangnya. 4. Bagaimanakah anda boleh mencipta banyak tekanan dengan sedikit air? Beritahu kami tentang pengalaman Pascal.
Tugas eksperimen. Ambil bekas tinggi dan buat tiga di dindingnya lubang kecil pada ketinggian yang berbeza. Tutup lubang dengan plastisin dan isikan bekas dengan air. Buka lubang dan perhatikan aliran air yang mengalir keluar (Gamb. 100). Mengapa air bocor keluar dari lubang? Apakah yang dimaksudkan bahawa tekanan air meningkat dengan kedalaman?

Paip, nampaknya, tidak memberikan banyak alasan untuk menyelami hutan teknologi, mekanisme, atau terlibat dalam pengiraan yang teliti untuk membina skim yang paling kompleks. Tetapi penglihatan sedemikian adalah pandangan yang cetek pada paip. Industri paip sebenar sama sekali tidak kalah dalam kerumitan proses dan, seperti banyak industri lain, memerlukan pendekatan profesional. Sebaliknya, profesionalisme ialah simpanan pengetahuan yang kukuh yang menjadi asas kepada paip. Mari menyelami (walaupun tidak terlalu mendalam) ke dalam aliran latihan paip untuk mendapatkan satu langkah lebih dekat dengan status profesional tukang paip.

Asas asas hidraulik moden telah dibentuk apabila Blaise Pascal mendapati bahawa tindakan tekanan bendalir adalah malar dalam sebarang arah. Tindakan tekanan cecair diarahkan pada sudut tepat ke kawasan permukaan.

Jika alat pengukur (tolok tekanan) diletakkan di bawah lapisan cecair pada kedalaman tertentu dan unsur sensitifnya diarahkan ke arah yang berbeza, bacaan tekanan akan kekal tidak berubah dalam sebarang kedudukan tolok tekanan.

Iaitu, tekanan bendalir tidak bergantung dalam apa-apa cara pada perubahan arah. Tetapi tekanan bendalir pada setiap tahap bergantung pada parameter kedalaman. Jika meter tekanan digerakkan menghampiri permukaan cecair, bacaan akan berkurangan.

Sehubungan itu, apabila menyelam, bacaan yang diukur akan meningkat. Selain itu, dalam keadaan menggandakan kedalaman, parameter tekanan juga akan berganda.

Undang-undang Pascal jelas menunjukkan kesan tekanan air dalam keadaan yang paling biasa untuk kehidupan moden.

Oleh itu, apabila kelajuan pergerakan bendalir ditetapkan, sebahagian daripada tekanan statik awalnya digunakan untuk mengatur kelajuan ini, yang kemudiannya wujud sebagai kelajuan tekanan.

Isipadu dan kadar aliran

Isipadu cecair yang melalui titik tertentu dalam masa yang ditentukan, dianggap sebagai isipadu aliran atau kadar aliran. Isipadu aliran biasanya dinyatakan dalam liter seminit (L/min) dan berkaitan dengan tekanan relatif bendalir. Sebagai contoh, 10 liter seminit pada 2.7 atm.

Halaju aliran (kelajuan bendalir) ditakrifkan sebagai kelajuan purata di mana bendalir bergerak melepasi titik tertentu. Lazimnya dinyatakan dalam meter sesaat (m/s) atau meter seminit (m/min). Kadar aliran ialah faktor penting semasa menentukur talian hidraulik.

Isipadu dan kadar aliran sering dipertimbangkan secara serentak. Semua perkara lain adalah sama (dengan mengandaikan isipadu input kekal malar), kadar aliran meningkat apabila keratan rentas atau saiz paip berkurangan, dan kadar aliran berkurang apabila keratan rentas meningkat.

Oleh itu, kelembapan dalam kelajuan aliran diperhatikan di bahagian saluran paip yang luas, dan di tempat yang sempit, sebaliknya, kelajuan meningkat. Pada masa yang sama, isipadu air yang melalui setiap titik kawalan ini kekal tidak berubah.

Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli yang terkenal dibina berdasarkan logik bahawa kenaikan (kejatuhan) dalam tekanan cecair bendalir sentiasa disertai dengan penurunan (peningkatan) dalam kelajuan. Sebaliknya, peningkatan (penurunan) dalam halaju bendalir membawa kepada penurunan (peningkatan) dalam tekanan.

Prinsip ini mendasari beberapa fenomena paip biasa. Sebagai contoh remeh, prinsip Bernoulli bertanggungjawab menyebabkan tirai pancuran mandian "berundur ke dalam" apabila pengguna menghidupkan air.

Perbezaan tekanan antara luar dan dalam menyebabkan daya pada tirai pancuran mandian. Dengan usaha kuat ini, tirai ditarik ke dalam.

Satu lagi contoh yang jelas ialah botol minyak wangi dengan muncung semburan, apabila kawasan dicipta tekanan rendah kerana kelajuan udara yang tinggi. Dan udara membawa cecair bersamanya.

Prinsip Bernoulli juga menunjukkan mengapa tingkap di rumah cenderung pecah secara spontan semasa taufan. Dalam kes sedemikian, kelajuan udara yang sangat tinggi di luar tingkap membawa kepada fakta bahawa tekanan di luar menjadi lebih rendah daripada tekanan di dalam, di mana udara kekal hampir tidak bergerak.

Perbezaan daya yang ketara hanya menolak tingkap ke luar, menyebabkan kaca pecah. Oleh itu, apabila taufan besar menghampiri, anda pada asasnya ingin membuka tingkap selebar mungkin untuk menyamakan tekanan di dalam dan di luar bangunan.

Dan beberapa lagi contoh apabila prinsip Bernoulli beroperasi: kebangkitan kapal terbang dengan penerbangan berikutnya disebabkan oleh sayap dan pergerakan "bola lengkung" dalam besbol.

Dalam kedua-dua kes, perbezaan dalam kelajuan udara melepasi objek dari atas dan bawah dicipta. Untuk sayap kapal terbang, perbezaan kelajuan dicipta oleh pergerakan kepak dalam besbol, ia adalah kehadiran tepi beralun.

Amalan Tukang Paip Rumah