Sile, ki delujejo na gumijasto folijo

so enaki na obeh straneh.

Komunikacijska plovila so za nas skupna. To je lahko na primer grelnik za vodo, zalivalka ali lonec za kavo.

Površine homogene tekočine so nameščene na isti ravni v komunikacijskih posodah katere koli oblike.

Tekočine z različno gostoto.

Toda S · h \u003d V, kjer je V prostornina paralelepipeda, ρ w · V \u003d m w pa masa tekočine v prostornini paralelepipeda. Posledično

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

tj. sila vzgona je enaka teži tekočine v prostornini telesa, potopljenega vanjo (sila vzgona je enaka masi tekočine enake prostornine kot prostornina telesa, potopljenega vanjo).

Obstoj sile, ki potiska telo iz tekočine, je mogoče enostavno odkriti eksperimentalno.

Na sliki in prikazuje telo, obešeno na vzmet s puščico na koncu. Puščica označuje podaljšek vzmeti na stojalu. Ko se telo spusti v vodo, se vzmet skrči (slika, b). Enako krčenje vzmeti bomo dobili, če na telo delujemo od spodaj navzgor z nekaj sile, na primer pritisnemo z roko (dvigni).

Izkušnje to torej potrjujejo na telo v tekočini deluje sila, ki to telo potisne iz tekočine.

Kot vemo, Pascalov zakon velja tudi za pline. torej telesa v plinu so izpostavljena sili, ki jih potisne iz plina... Ta sila povzroči, da se baloni dvignejo. Obstoj sile, ki telo potiska iz plina, lahko opazimo tudi eksperimentalno.

Stekleno kroglo ali veliko bučko, zaprto z zamaškom, obesite na skrajšano tehtnico. Tehtnice so uravnotežene. Nato se pod bučko (ali kroglo) postavi široka posoda, tako da obdaja celotno bučko. Posoda je napolnjena z ogljikovim dioksidom, katerega gostota je večja od gostote zraka (torej ogljikov dioksid spusti in napolni plovilo ter iz njega izrini zrak). V tem primeru je ravnotežje uteži moteno. Skodelica z obešeno bučko se dvigne (slika). Bučka, potopljena v ogljikov dioksid, ima večjo silo vzgona kot v zraku.

Sila, ki potiska telo iz tekočine ali plina, je nasprotna sili teže, ki deluje na to telo.

Torej, prokosmos). To pojasnjuje, zakaj v vodi včasih zlahka dvignemo telesa, ki jih skoraj ne zadržimo v zraku.

Majhno vedro in cilindrično telo sta obešena na vzmet (slika, A). Puščica na stojalu označuje napetost vzmeti. Prikazuje težo telesa v zraku. Ko je telo dvignjeno, je pod njim postavljena odtočna posoda, napolnjena s tekočino do nivoja odtočne cevi. Po tem je telo popolnoma potopljeno v tekočino (slika, B). Kamor del tekočine, katere prostornina je enaka prostornini telesa, se izlije iz odtočne posode v kozarec. Vzmet se skrči in kazalec vzmeti se pomakne navzgor, kar kaže na zmanjšanje telesne teže v tekočini. V tem primeru na telo poleg gravitacije deluje še ena sila, ki ga potisne iz tekočine. Če tekočino iz stekla vlijemo v zgornje vedro (torej tisto, ki ga premakne telo), se bo vzmetni kazalec vrnil v začetni položaj (slika C).

Na podlagi te izkušnje lahko sklepamo, da sila, ki potisne telo, popolnoma potopljeno v tekočino, je enaka teži tekočine v prostornini tega telesa ... Do istega sklepa smo prišli v § 48.

Če bi podoben poskus izvedli s telesom, potopljenim v kateri koli plin, bi to pokazal sila, ki potisne telo iz plina, je enaka tudi teži plina, vzetega v prostornino telesa .

Kliče se sila, ki potiska telo iz tekočine ali plina arhimedova sila, v čast znanstveniku Arhimed , ki je najprej opozoril na njen obstoj in izračunal njegovo vrednost.

Torej, izkušnje so potrdile, da je arhimedova (ali vzgonska) sila enaka masi tekočine v prostornini telesa, tj. F A \u003d P w \u003d g m g. Maso tekočine mw, ki jo telo izpodrine, lahko izrazimo skozi njeno gostoto ρ w in prostornino telesa V t, potopljenega v tekočino (saj je V w - prostornina tekočine, ki jo telo izpodrine, enaka V t - prostornina telesa, potopljenega v tekočino), tj. m w \u003d ρ w V t. Potem dobimo:

F A \u003d g ρ f V t

Arhimedova sila je posledično odvisna od gostote tekočine, v katero je telo potopljeno, in od prostornine tega telesa. Vendar to ni na primer odvisno od gostote snovi telesa, potopljenega v tekočino, saj ta vrednost ni vključena v nastalo formulo.

Določimo zdaj težo telesa, potopljenega v tekočino (ali plin). Ker sta sili, ki v tem primeru delujeta na telo, usmerjeni v nasprotni smeri (gravitacija je navzdol in Arhimedova sila navzgor), bo teža telesa v tekočini P 1 enaka manjša teža telesa v vakuumu P \u003d g m o Arhimedovi sili F A \u003d g m w (kjer m w masa tekočine ali plina, ki ga telo izpodrine).

Tako če je telo potopljeno v tekočino ali plin, potem izgubi na svoji masi toliko, kolikor tehta tekočina ali plin, ki ga izpodriva.

Primer... Določite silo vzgona, ki deluje na kamen s prostornino 1,6 m 3 v morski vodi.

Zapišimo stanje problema in ga rešimo.

Ko plavajoče telo doseže površino tekočine, se bo z nadaljnjim gibanjem navzgor arhimedova sila zmanjšala. Zakaj? Ker pa se bo obseg dela telesa, potopljenega v tekočino, zmanjšal, Arhimedova sila pa je enaka teži tekočine v prostornini dela telesa, potopljenega vanjo.

Ko bo Arhimedova sila enaka sili gravitacije, se bo telo ustavilo in plavalo na površini tekočine, delno potopljeno vanjo.

Ta zaključek je mogoče enostavno preveriti z izkušnjami.

V odtočno posodo nalijte vodo do nivoja odtočne cevi. Po tem bomo plavajoče telo potopili v posodo, ki smo jo predhodno stehtali v zraku. Ko se je telo spustilo v vodo, izpodrine količino vode, ki je enaka prostornini dela telesa, potopljenega vanjo. Po tehtanju te vode ugotovimo, da je njena teža (Arhimedova sila) enaka sili teže, ki deluje na plavajoče telo, ali teži tega telesa v zraku.

Po enakih poskusih z drugimi telesi, ki plavajo v različnih tekočinah - vodi, alkoholu, raztopini soli, lahko zagotovimo, da če telo plava v tekočini, je teža tekočine, ki jo izpodriva, enaka teži tega telesa v zraku.

To je enostavno dokazati če je gostota trdne trdne snovi večja od gostote tekočine, potem telo v takšni tekočini potone. Telo z nižjo gostoto plava v tej tekočini... Košček železa, na primer, potone v vodi, vendar plava v živem srebru. Telo, katerega gostota je enaka gostoti tekočine, ostane znotraj tekočine v ravnovesju.

Led plava na površini vode, saj je njegova gostota manjša od gostote vode.

Manjša kot je gostota telesa v primerjavi z gostoto tekočine, manjši del telesa je potopljen v tekočino. .

Z enakimi gostotami telesa in tekočine telo plava znotraj tekočine na kateri koli globini.

Dve tekočini, ki se ne mešata, na primer voda in kerozin, se v posodi nahajata v skladu s svojo gostoto: v spodnjem delu posode - gostejša voda (ρ \u003d 1000 kg / m 3), na vrhu - lažji petrolej (ρ \u003d 800 kg / m 3) ...

Povprečna gostota živih organizmov, ki naseljujejo vodno okolje, se malo razlikuje od gostote vode, zato je njihova teža arhimedovsko silo skoraj popolnoma uravnotežila. Zahvaljujoč temu vodne živali ne potrebujejo tako močnih in masivnih okostja kot kopenska. Iz istega razloga so debla vodnih rastlin elastična.

Plavalni mehur ribe zlahka spremeni svoj volumen. Ko se riba s pomočjo mišic spusti naprej velika globina, in pritisk vode na njem se poveča, mehurček se skrči, prostornina telesa ribe se zmanjša in ni potisnjena navzgor, ampak plava v globini. Tako lahko ribe v določenih mejah prilagodijo globino potopitve. Kiti uravnavajo globino potopitve tako, da zmanjšujejo in povečujejo pljučno kapaciteto.

Ladje plujejo.

Ladje, ki plujejo po rekah, jezerih, morjih in oceanih, so zgrajene iz različnih materialov iz različna gostota... Trup ladij je običajno narejen iz jeklene pločevine... Vse notranje pritrditve, ki dajejo moč ladjam, so tudi narejene iz kovin. Za gradnjo ladij uporabljajo različnih materialovki imajo v primerjavi z vodo tako višjo kot manjšo gostoto.

Zakaj ladje plujejo po vodi, se vkrcajo in prevažajo velike tovore?

Poskus s plavajočim telesom (§ 50) je pokazal, da telo s svojim podvodnim delom izpodrine toliko vode, da je teža te vode enaka masi telesa v zraku. To velja tudi za vsako plovilo.

Teža vode, ki jo izpodriva podvodni del plovila, je enaka masi plovila s tovorom v zraku ali gravitacijski sili, ki deluje na plovilo s tovorom.

Imenuje se globina, do katere je ladja potopljena v vodo usedlina ... Največji dovoljeni ugrez je na trupu ladje označen z rdečo črto vodna linija (iz nizozemščine. vode - voda).

Teža vode, ki jo plovilo izpodrine, ko je potopljeno v vodno črto, enaka sili teže, ki deluje na plovilo s tovorom, se imenuje izpodriv plovila.

Trenutno se za prevoz nafte gradijo ladje z izpodrivom 5 000 000 kN (5 · 10 6 kN) in več, to je s težo 500 000 ton (5 · 10 5 ton) in več.

Če od premika odštejemo težo samega plovila, potem dobimo nosilnost tega plovila. Nosilnost označuje težo tovora, ki ga prevaža plovilo.

Ladjedelništvo je obstajalo v Ljubljani Starodavni Egipt, v Fenikiji (verjamejo, da so bili Feničani eden najboljših ladjedelnic), starodavna Kitajska.

V Rusiji je ladjedelništvo nastalo na prelomu iz 17. v 18. stoletje. Gradile so se večinoma vojne ladje, a prav v Rusiji so zgradili prvi ledolomec, ladje z motorjem notranje izgorevanje, ledoloma "Arktika" na jedrski pogon.

Aeronavtika.

Risba, ki opisuje balon bratov Montgolfier leta 1783: »Pogled in natančne mere balona Zemlja"To je bilo prvo". 1786

Že od nekdaj so ljudje sanjali, da bi lahko leteli nad oblaki, plavali v zračnem oceanu, ko so plavali po morju. Za aeronavtiko

sprva so se uporabljali baloni, ki so bili napolnjeni bodisi z ogrevanim zrakom bodisi z vodikom ali helijem.

Da bi se balon dvignil v zrak, mora biti Arhimedova sila (vzgon) F In delovanje na žogo je bilo večje od sile teže F težka, tj. F A\u003e F težka.

Ko se žoga dvigne, se arhimedova sila, ki deluje nanjo, zmanjša ( F A \u003d gρV), saj je gostota zgornje plasti ozračje manj kot na površini Zemlje. Če se želite dvigniti višje, s krogle spustite poseben balast (utež), zaradi česar je žoga lažja. Sčasoma žoga doseže največjo dvižno višino. Del plina se sprosti, da s pomočjo posebnega ventila izpusti kroglo iz lupine.

V vodoravni smeri se balon premika le pod vplivom vetra, zato ga imenujemo balon (iz grščine aer - zrak, stato - stoje). Za preučevanje zgornjih plasti ozračja, stratosfere so bili ne tako dolgo nazaj uporabljeni ogromni baloni - stratosferski baloni .

Preden smo se naučili graditi velika letala za zračni prevoz potnikov in blaga so bili uporabljeni nadzorovani baloni - zračne ladje... Imajo podolgovato obliko; pod trupom je obešena gondola z motorjem, ki poganja propeler.

Balon se ne dvigne samo sam, temveč lahko dvigne tudi nekaj tovora: kabino, ljudi, naprave. Da bi ugotovili, kakšen tovor lahko dvigne balon, ga je treba določiti dvig.

Recimo, da se na primer v zrak izstreli balon s helijem velikosti 40 m 3. Masa helija, ki zapolnjuje lupino krogle, bo enaka:
m Ge \u003d ρ Ge · V \u003d 0,1890 kg / m 3 40 m 3 \u003d 7,2 kg,
in njegova teža je:
P Ge \u003d g · m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N.
Vzgonska sila (Arhimedova), ki deluje na to kroglo v zraku, je enaka teži zraka s prostornino 40 m 3, t.j.
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 pomeni, da lahko ta krogla dvigne tovor, ki tehta 520 N - 71 N \u003d 449 N. To je njegova dvižna sila.

Kroglica enake prostornine, vendar napolnjena z vodikom, lahko dvigne tovor 479 N. To pomeni, da je njena dvižna sila večja kot sila kroglice, napolnjene s helijem. Toda kljub temu se helij uporablja pogosteje, saj ne gori in je zato varnejši. Vodik je gorljiv plin.

Veliko lažje je dvigniti in spustiti balon, napolnjen z vročim zrakom. Za to je gorilnik nameščen pod luknjo v spodnjem delu krogle. S pomočjo plinski gorilnik v krogli je mogoče uravnavati temperaturo zraka, kar pomeni njegovo gostoto in vzgon. Da se žoga dvigne višje, je dovolj, da segrejemo zrak v njej in povečamo plamen gorilnika. Ko se plamen gorilnika zmanjša, se temperatura zraka v krogli zmanjša in žoga se spusti.

Izberete lahko temperaturo žoge, pri kateri bo teža žoge in kokpita enaka sili vzgona. Potem bo žoga visela v zraku in na njej bo lahko enostavno opazovati.

Z razvojem znanosti so se v letalski tehnologiji zgodile pomembne spremembe. Zdaj je mogoče uporabiti nova ohišja za balone, ki so postali močni, odporni proti zmrzali in lahki.

Dosežki na področju radiotehnike, elektronike in avtomatizacije so omogočili načrtovanje balonov brez posadke. Ti baloni se uporabljajo za preučevanje zračnih tokov, za geografske in biomedicinske raziskave v spodnjem ozračju.

\u003e\u003e Tlak in tlačna sila

Predlagajo bralci z spletnih strani

Zbirka povzetkov lekcij iz fizike, povzetkov na temo iz šolski program... Koledar tematsko načrtovanje, fizika 7. razred na spletu, knjige in učbeniki iz fizike. Učenec naj se pripravi na pouk.

Predstavljajte si zračno napolnjen, zatesnjen valj z batom, nameščenim na vrhu. Če začnete pritiskati na bat, se bo količina zraka v valju začela zmanjševati, molekule zraka bodo vedno bolj intenzivno trčile med seboj in z batom, tlak stisnjenega zraka na bat pa se bo povečeval.

Če se bat nenadoma sprosti, ga stisnjeni zrak nenadoma potisne navzgor. To se bo zgodilo, ker se bo s konstantno površino bata sila, ki deluje na bat s strani stisnjenega zraka, povečala. Površina bata je ostala nespremenjena, vendar se je sila iz molekul plina povečala in tlak se je temu ustrezno povečal.

Ali drug primer. Človek stoji na tleh, stoji z obema nogama. V tem položaju je človeku prijetno, ne doživlja neprijetnosti. Kaj pa se zgodi, če se ta oseba odloči stati na eni nogi? Eno nogo bo upognil v kolenu, zdaj pa bo na tleh počival le z eno nogo. V tem položaju bo človek občutil nelagodje, ker se je pritisk na stopalo povečal in približno 2-krat. Zakaj? Ker se je površina, skozi katero gravitacijska sila zdaj človeka potisne na tla, zmanjšala za 2-krat. Tu je primer, kakšen pritisk je in kako enostavno ga je mogoče zaznati v vsakdanjem življenju.

S stališča fizike je tlak fizikalna veličina, ki je številčno enaka sili, ki deluje pravokotno na površino na enoto površine dane površine. Zato se za določitev tlaka na določeni točki na površini normalna komponenta sile, ki deluje na površino, deli s površino majhnega površinskega elementa, s katerim dana moč deluje. Za določitev povprečnega tlaka na celotnem območju je treba normalno komponento sile, ki deluje na površino, deliti s skupno površino te površine.

Tlak se meri v paskalih (Pa). Ta enota za merjenje tlaka je dobila ime v čast francoskemu matematiku, fiziku in pisatelju Blaiseu Pascalu, avtorju temeljnega zakona hidrostatike - Pascalovega zakona, ki pravi, da se pritisk na tekočino ali plin prenese na katero koli točko brez sprememb v vse smeri. Prvič je bila enota tlaka "pascal" uvedena v promet v Franciji leta 1961, v skladu z odlokom o enotah, tri stoletja po smrti znanstvenika.

En paskal je enak tlaku, ki ga povzroči sila enega newtona, enakomerno porazdeljena in usmerjena pravokotno na površino enega kvadratnega metra.

Pri paskalih se ne meri samo mehanski tlak (mehanska napetost), temveč tudi modul elastičnosti, Youngov modul, modul elastičnosti v razsutem stanju, meja tečenja, sorazmerna meja, natezna trdnost, strižna trdnost, zvočni tlak in osmotskega tlaka. Tradicionalno je prav pri Pascalih najpomembnejše mehanske lastnosti materiali v odpornih materialih.

Tehnično ozračje (at), fizično (atm), kilogramska sila na kvadratni centimeter (kgf / cm2)

Za merjenje tlaka se poleg Pascala uporabljajo tudi druge (nesistemske) enote. Ena od teh enot je "atmosfera" (at). Tlak v eni atmosferi je približno enak atmosferskemu tlaku na površini Zemlje na ravni Svetovnega oceana. Danes "ozračje" razumemo kot tehnično vzdušje (at).

Tehnično ozračje (pri) je tlak, ki ga povzroči ena kilogramska sila (kgf), enakomerno porazdeljen na površino enega kvadratnega centimetra. In ena kilogramska sila je enaka gravitacijski sili, ki deluje na telo z maso enega kilograma v pogojih gravitacijskega pospeška 9,80665 m / s2. En kilogramska sila je tako enaka 9,80665 Njutnov, ena atmosfera pa se izkaže za natančno 98066,5 Pa. 1 pri \u003d 98066,5 Pa.

Na primer v atmosferah se meri tlak v avtomobilskih pnevmatikah, na primer priporočeni tlak v pnevmatikah potniškega avtobusa GAZ-2217 je 3 atmosfere.

Obstaja tudi "fizično ozračje" (atm), ki je opredeljeno kot tlak živega srebra z višino 760 mm na dnu, medtem ko je gostota živega srebra 13.595,04 kg / m3 pri temperaturi 0 ° C in manj pogoji gravitacijskega pospeška enaki 9, 80665 m / s2. Tako se izkaže, da je 1 atm \u003d 1,033233 pri \u003d 101 325 Pa.

Kar zadeva kilogramsko silo na kvadratni centimeter (kgf / cm2), je ta nesistemska enota tlaka z dobro natančnostjo enaka normalnemu atmosferskemu tlaku, ki je včasih primeren za oceno različnih učinkov.

"Bar" zunaj sistemske enote je enak približno enemu ozračju, vendar je natančnejši - natančno 100.000 Pa. V sistemu SGS je 1 bar enak 1.000.000 din / cm2. Prej je ime "bar" nosila enota, ki se zdaj imenuje "barij" in je bilo enako 0,1 Pa ali v sistemu CGS 1 barij \u003d 1 din / cm2. Besede "bar", "barij" in "barometer" izhajajo iz iste grške besede za "težo".

Pogosto se enota mbar (milibar), enaka 0,001 bara, uporablja za merjenje atmosferskega tlaka v meteorologiji. In za merjenje tlaka na planete, kjer je ozračje zelo redko - μbar (mikrobar), enako 0,000001 bara. Na tehničnih manometrih se lestvica najpogosteje gradi v palicah.

Milimeter živega srebra (mmHg), milimeter vode (mmHg)

Merska enota zunaj sistema "milimeter živega srebra" je enaka 101325/760 \u003d 133,3223684 Pa. Označena je z "mm Hg", včasih pa z oznako "torr" - v čast italijanskemu fiziku, študentu Galilea, Evangelisti Torricelli, avtorju koncepta atmosferskega tlaka.

Enota je nastala v povezavi s priročnim načinom merjenja atmosferskega tlaka z barometrom, pri katerem je živosrebrni stolpec pod vplivom atmosferskega tlaka v ravnovesju. Živo srebro ima visoka gostota približno 13.600 kg / m3 in ima pod nizkim tlakom nasičenih hlapov pod pogoji sobna temperaturaZato je bilo za barometre pravočasno izbrano živo srebro.

Na morski gladini je atmosferski tlak približno 760 mm Hg in prav ta vrednost se zdaj šteje za normalni atmosferski tlak, ki je enak 101325 Pa ali eno fizično atmosfero 1 atm. To pomeni, da je 1 milimeter živega srebra enak 101325/760 paskal.

V milimetrih živega srebra se tlak meri v medicini, meteorologiji in letalski navigaciji. V medicini se krvni tlak meri v mmHg, v vakuumski tehnologiji pa v mmHg, skupaj s palicami. Včasih celo napišejo le 25 mikronov, kar pomeni mikronov živega srebra, če prihaja o evakuaciji, meritve tlaka pa se izvajajo z vakuumskimi merilniki.

V nekaterih primerih se uporabijo milimetri vode, nato pa 13,59 mm H2O \u003d 1 mm Hg. Včasih je bolj smotrno in priročno. Milimeter vodnega stolpca, tako kot milimeter živega srebra, je zunaj sistemske enote, enaka po vrsti hidrostatični tlak 1 mm vodni stolpec, ki ga ima ta stolpec na ravno podlago pri temperaturi vode stolpa 4 ° C.

Moški na smučeh in brez njih.

Oseba z velikimi težavami hodi po ohlapnem snegu in z vsakim korakom globoko tone. Toda, ko je oblekel smuči, lahko hodi, skoraj ne da bi vanj padel. Zakaj? Na smučeh ali brez njih človek deluje na sneg z enako silo, ki je enaka njegovi teži. Vendar je učinek te sile v obeh primerih različen, ker je površina, na katero človek pritiska, različna, s smučmi in brez njih. Površina smuči je skoraj 20-krat večja od površine podplata. Medtem ko človek stoji na smučeh, deluje na vsak kvadratni centimeter površine snega z 20-krat manjšo silo, kot da stoji na snegu brez smuči.

Študent, ki z gumbi pripne časopis na desko, deluje na vsak gumb z enako silo. Gumb z ostrejšim koncem pa olajša vstop v drevo.

To pomeni, da rezultat delovanja sile ni odvisen samo od njenega modula, smeri in točke uporabe, temveč tudi od površine površine, na katero deluje (pravokotno na katero deluje).

Ta zaključek potrjujejo fizični poskusi.

Izkušnje Učinek dane sile je odvisen od tega, katera sila deluje na enoto površine.

V vogalih majhne plošče je treba zabiti žeblje. Najprej postavite žeblje zabiti v ploščo na pesek s konicami navzgor in na desko položite utež. V tem primeru so glave nohtov le malo pritisnjene v pesek. Nato ploščo obrnite in nohte položite na rob. V tem primeru je podporno območje manjše in pod delovanjem enake sile nohti gredo globoko v pesek.

Izkušnje. Druga ilustracija.

Učinek te sile je odvisen od tega, katera sila deluje na posamezno enoto površine.

V obravnavanih primerih so sile delovale pravokotno na površino telesa. Teža osebe je bila pravokotna na površino snega; sila, ki deluje na gumb, je pravokotna na površino plošče.

Količina, enaka razmerju med silo, ki deluje pravokotno na površino, in površino te površine se imenuje tlak.

Za določitev tlaka je treba silo, ki deluje pravokotno na površino, deliti s površino:

tlak \u003d sila / površina.

Določimo količine, vključene v ta izraz: tlak - str, sila, ki deluje na površino, je F in površina - S.

Potem dobimo formulo:

p \u003d F / S

Jasno je, da bo večja sila, ki deluje na isto površino, povzročila večji pritisk.

Enota tlaka je tlak, ki ustvarja silo 1 N, ki deluje na površino s površino 1 m 2, pravokotno na to površino.

Tlačna enota - njuton na kvadratni meter (1 N / m 2). V čast francoskemu znanstveniku Blaise Pascal imenuje se paskal ( Pa). Tako

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Uporabljajo se tudi druge tlačne enote: hektopaskalno (hPa) in 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 in ga rešimo.

Glede na to : m \u003d 45 kg, S \u003d 300 cm 2; p \u003d?

V enotah SI: S \u003d 0,03 m 2

Sklep:

str = F/S,

F = P,

P = g m,

P \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 za zmanjšanje in povečanje tlaka.

Težka gosenična gosenica ustvarja tlak 40-50 kPa na tla, torej le 2-3 krat več kot tlak dečka, težkega 45 kg. Razlog za to je, da se masa traktorja porazdeli po večji površini s pomočjo gosenice. In to smo ugotovili večja kot je površina opore, manjši pritisk iste sile na to oporo .

Glede na to, ali je treba doseči nizek ali visok tlak, se površina ležaja poveča ali zmanjša. Na primer, da tla zdržijo pritisk stavbe, ki se postavlja, se poveča površina spodnjega dela temelja.

Pnevmatike tovornjakov in šasij so precej širše kot pri osebnih avtomobilih. Pnevmatike so še posebej široke za vozila, zasnovana za potovanje v puščavah.

Težka vozila, kot so traktor, cisterna ali močvirno vozilo, ki imajo veliko podporno površino tirov, gredo po močvirnatem terenu, skozi katerega človek ne bo šel.

Po drugi strani pa lahko majhna sila pri majhni površini povzroči velik pritisk. Na primer, s pritiskom gumba na ploščo delujemo nanjo s silo približno 50 N. Ker je površina konice gumba približno 1 mm 2, tlak, ki ga tvori:

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

V primerjavi s tem je ta tlak 1000-krat večji od tlaka, ki ga traktor na gosenicah izvaja na tleh. Takšnih primerov je mogoče najti še veliko več.

Rezilo za rezanje in konico orodja za prebijanje (noži, škarje, sekalci, žage, igle itd.) Je posebej ostro ostro. Ostren rob ostrega rezila ima majhno površino, zato že majhna sila ustvarja velik pritisk in je enostavna za delo.

Naprave za rezanje in zabadanje najdemo tudi v naravi: to so zobje, kremplji, kljuni, trni itd. - vsi so narejeni iz trdega materiala, gladki in zelo ostri.

Pritisk

Znano je, da se molekule plinov premikajo naključno.

Že vemo, da plini za razliko od trdnih snovi in \u200b\u200btekočin napolnijo celotno posodo, v kateri se nahajajo. Na primer jeklena plinska jeklenka, cev za avtomobilske pnevmatike ali odbojka. V tem primeru plin pritiska na stene, dno in pokrov jeklenke, komore ali katerega koli drugega telesa, v katerem se nahaja. Tlak plina je posledica drugih razlogov kot pritisk trdnega telesa na nosilec.

Znano je, da se molekule plinov premikajo naključno. Ko se premikajo, trčijo med seboj, pa tudi s stenami posode, v kateri je plin. V plinu je veliko molekul, zato je število njihovih vplivov zelo veliko. Na primer, število udarcev molekul zraka v prostoru na površini 1 cm 2 v 1 s je izraženo s triindvajsetmestnim številom. Čeprav je sila udarca posamezne molekule majhna, je učinek vseh molekul na stene posod pomemben in ustvarja pritisk plina.

Torej, pritisk plina na stene posode (in na telo, nameščeno v plin) povzroči vpliv molekul plina .

Upoštevajte naslednje izkušnje. Pod zvonec zračne črpalke postavite gumijasto kroglico. Vsebuje majhno količino zraka in je nepravilne oblike. Nato s črpalko izčrpajte zrak izpod zvona. Lupina krogle, okoli katere se zrak vedno bolj redči, postopoma nabrekne in dobi obliko pravilne krogle.

Kako je mogoče razložiti to izkušnjo?

Za shranjevanje in prevoz stisnjenega plina se uporabljajo posebne trpežne jeklene jeklenke.

V našem poskusu premikajoče se molekule plina neprekinjeno zadenejo stene krogle znotraj in zunaj. Ko se zrak izčrpa, se število molekul v zvončku okoli lupine kroglice zmanjša. Toda znotraj žoge se njihovo število ne spremeni. Zato število udarcev molekul o zunanje stene lupine postane manjše od števila udarcev o notranje stene. Kroglica se napihne, dokler elastična sila gumijaste lupine ne postane enaka sili tlaka plina. Lupina krogle ima obliko krogle. To kaže na to plin pritiska na njene stene v vse smeri enako... Z drugimi besedami, število molekularnih vplivov na kvadratni centimeter površine je v vseh smereh enako. Za plin je značilen enak tlak v vseh smereh in je posledica neurejenega gibanja ogromnega števila molekul.

Poskusimo zmanjšati prostornino plina, vendar tako, da njegova masa ostane nespremenjena. To pomeni, da bo v vsakem kubičnem centimetru plina več molekul, gostota plina pa se bo povečala. Potem se bo število trkov molekul ob stene povečalo, tj. Povečal se bo tlak plina. To lahko potrdijo izkušnje.

Na sliki in prikazuje stekleno cev, katere en konec je prekrit s tanko gumijasto folijo. V cev je vstavljen bat. Ko potisnemo bat, se prostornina zraka v cevi zmanjša, to pomeni, da je plin stisnjen. Gumijasta folija se upogne navzven, kar kaže na povečan zračni tlak v cevi.

Nasprotno, s povečanjem prostornine enake mase plina se število molekul v vsakem kubičnem centimetru zmanjša. To bo zmanjšalo število zadetkov ob stene posode - tlak plina bo nižji. Ko bat izvlečemo iz cevi, se količina zraka poveča in film se upogne znotraj posode. To kaže na znižanje zračnega tlaka v cevi. Enake pojave bi opazili, če bi bil namesto zraka v cevi še kakšen plin.

Torej, z zmanjšanjem prostornine plina se njegov tlak poveča, s povečanjem prostornine pa tlak pade pod pogojem, da ostaneta masa in temperatura plina nespremenjeni.

In kako se bo spremenil tlak plina, če ga segrevamo s konstantno prostornino? Znano je, da se hitrost gibanja molekul plina povečuje s segrevanjem. Ko se molekule premikajo hitreje, bodo pogosteje udarjale v steno posode. Poleg tega bo vsak vpliv molekule na steno močnejši. Posledično bodo stene posode pod večjim pritiskom.

Posledično tlak plina v zaprti posodi je večji, višja je temperatura plina, pod pogojem, da se masa in prostornina plina ne spreminjata.

Iz teh poskusov je mogoče sklepati, da tlak plina je večji, pogosteje in močneje molekule zadenejo stene posode .

Za shranjevanje in prevoz plinov so močno stisnjeni. Hkrati se njihov tlak poveča, plini morajo biti zaprti v posebne, zelo trpežne jeklenke. Takšne jeklenke na primer vsebujejo stisnjen zrak v podmornicah, kisik, ki se uporablja pri varjenju kovin. Seveda si moramo za vedno zapomniti, da plinskih jeklenk ni mogoče segrevati, še posebej, če so napolnjene s plinom. Ker, kot že razumemo, lahko pride do eksplozije z zelo neprijetnimi posledicami.

Pascalov zakon.

Tlak se prenaša na vsako točko tekočine ali plina.

Tlak bata se prenaša na vsako točko tekočine, ki napolni kroglo.

Zdaj bencin.

Za razliko od trdnih snovi se lahko posamezne plasti in majhni delci tekočine in plina prosto gibljejo med seboj v vseh smereh. Dovolj je na primer, da rahlo pihate po površini vode v kozarcu, da se voda premika. Valovi se pojavijo na reki ali jezeru ob najmanjšem vetriču.

To pojasnjuje mobilnost delcev plina in tekočine pritisk, ki se izvaja nanje, se prenaša ne le v smeri delovanja sile, temveč v vsaki točki... Oglejmo si ta pojav podrobneje.

Na sliki in prikazuje posodo, ki vsebuje plin (ali tekočino). Delci se enakomerno porazdelijo po posodi. Plovilo zapira bat, ki se lahko premika gor in dol.

Z uporabo neke sile bomo prisilili bat, da se nekoliko premakne navznoter in stisne plin (tekočino) tik pod njim. Potem se bodo delci (molekule) na tem mestu nahajali bolj gosto kot prej (slika, b). Zaradi gibljivosti se bodo delci plina gibali v vse smeri. Posledično bo njihova razporeditev spet postala enotna, vendar bolj gosta kot prej (slika, c). Zato se bo tlak plina povsod povečal. To pomeni, da se dodatni tlak prenese na vse delce plina ali tekočine. Torej, če se tlak na plinu (tekočini) blizu samega bata poveča za 1 Pa, potem na vseh točkah znotraj plina ali tekočine, se bo tlak povečal za enako količino. Tlak na stenah posode, na dnu in na batu se bo povečal za 1 Pa.

Tlak, ki deluje na tekočino ali plin, se prenaša v katero koli točko enako v vseh smereh .

Ta izjava se imenuje pascalov zakon.

Naslednje poskuse je mogoče enostavno razložiti na podlagi Pascalovega zakona.

Na sliki je votla krogla z majhnimi luknjami na različnih mestih. Na kroglo je pritrjena cev, v katero je vstavljen bat. Če v kroglico povlečete vodo in potisnete bat v cev, bo voda tekla iz vseh lukenj v kroglici. V tem poskusu bat pritiska na površino vode v cevi. Delci vode pod batom, ki se stisnejo, prenesejo svoj pritisk na druge globlje plasti. Tako se tlak bata prenese na vsako točko tekočine, ki polni kroglo. Posledično se del vode potisne iz krogle v obliki enakih tokov, ki tečejo iz vseh lukenj.

Če je kroglica napolnjena z dimom, bodo potem, ko bo bat potisnjen v cev, iz vseh lukenj v krogli začeli izhajati enaki dimni trakovi. To potrjuje, da in plini oddajajo tlak, ki je na njih ustvarjen, v vse smeri enako.

Tlak v tekočini in plinu.

Zaradi teže tekočine se bo gumijasto dno cevi upognilo.

Na tekočino, tako kot na vsa telesa na Zemlji, vpliva gravitacija. Zato vsaka plast tekočine, ki se vlije v posodo, ustvari tlak s svojo težo, ki se po Pascalovem zakonu prenaša v vse smeri. Zato je znotraj tekočine pritisk. To je razvidno iz izkušenj.

V stekleno cev nalijte vodo, katere spodnja odprtina je zaprta s tanko gumijasto folijo. Dno cevi se bo upognilo pod vplivom teže tekočine.

Izkušnje kažejo, da višji kot je vodni stolpec nad gumijastim filmom, bolj se upogne. Toda vsakič, ko se gumijasto dno upogne, voda v cevi pride v ravnovesje (se ustavi), saj poleg gravitacije na vodo deluje tudi elastična sila raztegnjenega gumijastega filma.

Ilustracija.

Dno se zaradi gravitacijskega pritiska nanjo odmakne od valja.

Postavimo cev z gumijastim dnom, v katero se vlije voda, v drugo, širšo posodo z vodo. Videli bomo, da se spuščena cev gumijasta folija postopoma poravna. Popolno ravnanje filma pokaže, da so sile, ki delujejo nanj od zgoraj in spodaj, enake. Popolno ravnanje filma se zgodi, ko se nivo vode v cevi in \u200b\u200bposodi ujema.

Isti poskus lahko izvedemo s cevjo, v kateri gumijasta folija pokriva stransko odprtino, kot je prikazano na sliki, a. Potopimo to cev z vodo v drugo posodo z vodo, kot je prikazano na sliki, b... Opazili bomo, da se bo film spet poravnal, takoj ko bodo ravni vode v cevi in \u200b\u200bposodi enake. To pomeni, da so sile, ki delujejo na gumijasto folijo, na vseh straneh enake.

Vzemimo posodo, katere dno lahko odpade. Dajmo ga v kozarec vode. V tem primeru bo dno tesno pritisnjeno ob rob posode in ne bo padlo. Pritisne ga sila vodnega tlaka, usmerjena od spodaj navzgor.

V posodo bomo previdno vlili vodo in opazovali njeno dno. Takoj, ko nivo vode v posodi sovpada z nivojem vode v kozarcu, bo padel s posode.

V trenutku ločevanja stolpec tekočine v posodi pritiska od zgoraj navzdol do dna, od spodaj navzgor pa navzdol se tlak istega stolpca tekočine, vendar v banki, prenese v spodaj. Oba tlaka sta enaka, toda dno se zaradi delovanja lastne gravitacije odmakne od valja.

Preizkusi z vodo so bili opisani zgoraj, če pa namesto vode vzamete katero koli drugo tekočino, bodo rezultati poskusa enaki.

Torej, poskusi to kažejo znotraj tekočine je tlak in na isti ravni je enak v vse smeri. Tlak narašča z globino.

Plini se v tem pogledu ne razlikujejo od tekočin, ker imajo tudi težo. Vendar se moramo zavedati, da je gostota plina stotine krat manjša od gostote tekočine. Teža plina v posodi je majhna in njen pritisk "teže" je v mnogih primerih mogoče prezreti.

Izračun tlaka tekočine na dnu in stenah posode.

Izračun tlaka tekočine na dnu in stenah posode.

Poglejmo, kako lahko izračunamo tlak tekočine na dno in stene posode. Najprej rešimo problem za posodo, ki ima obliko pravokotnega paralelepipeda.

Sila F, s katero tekočina, ki se vlije v to posodo, pritiska na njeno dno, je enaka teži P tekočina v posodi. Težo tekočine lahko določimo tako, da poznamo njeno maso m... Kot veste, maso lahko izračunamo po formuli: m \u003d ρ V... Količino tekočine, ki jo vlijemo v posodo po naši izbiri, je enostavno izračunati. Če je višina stolpca tekočine v posodi označena s črko hin površino dna posode Spotem V \u003d S h.

Tekoča masa m \u003d ρ V, ali m \u003d ρ S h .

Teža te tekočine P \u003d g m, ali P \u003d g ρ S h.

Ker je teža stolpca tekočine enaka sili, s katero tekočina pritiska na dno posode, deli težo P Na trg S, dobimo tlak tekočine str:

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

Dobili smo formulo za izračun tlaka tekočine na dnu posode. Ta formula to kaže tlak tekočine na dnu posode je odvisen samo od gostote in višine stolpca tekočine.

Zato lahko po izpeljani formuli izračunamo tlak tekočine, ki se vlije v posodo poljubne oblike (Natančneje, naš izračun je primeren samo za plovila, ki imajo obliko ravne prizme in valja. Na tečajih fizike za inštitut je bilo dokazano, da formula velja tudi za posodo poljubne oblike). Poleg tega se lahko uporablja za izračun tlaka na stenah posode. Po tej formuli se izračuna tudi tlak v tekočini, vključno s tlakom od spodaj navzgor, saj je tlak na isti globini enak v vseh smereh.

Pri izračunu tlaka po formuli p \u003d gρh potrebujejo gostoto ρ izražena v kilogramih na kubični meter (kg / m3) in višina stolpca tekočine h - v metrih (m), g \u003d 9,8 N / kg, potem bo tlak izražen v paskalih (Pa).

Primer... Določite tlak olja na dnu posode, če je višina oljnega stebra 10 m in njegova gostota 800 kg / m 3.

Zapišimo stanje problema in ga zapišite.

Glede na to :

ρ \u003d 800 kg / m 3

Sklep :

p \u003d 9,8 N / kg · 800 kg / m 3 · 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.

Odgovor : p ≈ 80 kPa.

Komunikacijska plovila.

Komunikacijska plovila.

Na sliki sta prikazani dve posodi, povezani z gumijasto cevjo. Takšna plovila se imenujejo komuniciranje... Zalivalnik, grelnik za vodo, lonec za kavo so primeri komunikacije plovil. Iz izkušenj vemo, da na primer voda, ki se vlije v zalivalko, vedno stoji na isti ravni v izlivu in znotraj.

Naslednji preprost poskus lahko izvedemo s komunikacijskimi posodami. Na začetku poskusa na sredino vpenjamo gumijasto cev in v eno od cevi nalijemo vodo. Nato odpremo objemko in voda takoj odteče v drugo cev, dokler vodni površini v obeh ceveh ne prideta na isto raven. Eno od cevi lahko pritrdite v stojalo, drugo pa lahko dvignete, spustite ali nagnete v različne smeri. In v tem primeru se bodo tekočine, ko se tekočina umiri, izenačile.

Pri komunikacijskih posodah katere koli oblike in prereza so površine homogene tekočine postavljene na isti ravni (pod pogojem, da je zračni tlak nad tekočino enak) (slika 109).

To je mogoče utemeljiti na naslednji način. Tekočina miruje in se ne premika iz ene posode v drugo. To pomeni, da sta tlaka v obeh posodah enaka na kateri koli ravni. Tekočina v obeh posodah je enaka, torej ima enako gostoto. Zato morajo biti njegove višine enake. Ko dvignemo eno posodo ali ji dodamo tekočino, se tlak v njej poveča in tekočina se premakne v drugo posodo, dokler se tlaki ne izenačijo.

Če se tekočina ene gostote vlije v eno od sporočilnih posod, druga pa v drugo, potem v ravnotežju ravni teh tekočin ne bodo enake. In to je razumljivo. Navsezadnje vemo, da je tlak tekočine na dnu posode neposredno sorazmeren z višino stebra in gostoto tekočine. In v tem primeru bodo gostote tekočin drugačne.

Pri enakih tlakih bo višina stolpca tekočine z večjo gostoto manjša od višine stolpca tekočine z nižjo gostoto (slika).

Izkušnje. Kako določiti maso zraka.

Zračna teža. Atmosferski tlak.

Obstoj atmosferskega tlaka.

Atmosferski tlak je večji od tlaka redčenega zraka v posodi.

Na zrak, tako kot na vsa telesa na Zemlji, vpliva gravitacija, zato ima tudi zrak težo. Težo zraka je enostavno izračunati, če poznamo njegovo maso.

Poskusno vam bomo pokazali, kako izračunati maso zraka. Če želite to narediti, morate vzeti močno stekleno kroglico z zamaškom in gumijasto cev z objemko. Iz njega s črpalko črpamo zrak, cev vpenjamo s spono in jo uravnotežimo na tehtnici. Nato z odprtjem spone na gumijasti cevi spustite zrak vanjo. V tem primeru bo moteno ravnotežje uteži. Če ga želite obnoviti, boste morali na drugo posodo tehtnice postaviti uteži, katerih masa bo enaka masi zraka v prostornini krogle.

Poskusi so ugotovili, da je pri temperaturi 0 ° C in normalnem atmosferskem tlaku masa zraka s prostornino 1 m 3 1,29 kg. Težo tega zraka je enostavno izračunati:

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

Imenuje se zračna lupina, ki obdaja Zemljo vzdušje (iz grščine. atmos - para, zrak in krogla - žoga).

Ozračje se, kot kažejo opazovanja leta umetnih zemeljskih satelitov, razteza na višino nekaj tisoč kilometrov.

Zaradi delovanja gravitacije zgornje plasti ozračja, podobno kot oceanska voda, stisnejo spodnje plasti. Zračna plast, ki meji neposredno na Zemljo, je najbolj stisnjena in v skladu s Pascalovim zakonom prenaša pritisk, ki ga tvori v vse smeri.

Posledica tega je, da zemeljska površina in telesa na njej doživljajo pritisk celotne debeline zraka ali, kot se običajno reče v takih primerih, izkušnje atmosferski tlak .

Obstoj atmosferskega tlaka lahko razloži številne pojave, s katerimi se srečujemo v življenju. Poglejmo nekaj izmed njih.

Na sliki je prikazana steklena cev, znotraj katere je bat, ki se tesno prilega stenam cevi. Konec cevi se spusti z vodo. Če bat dvignete, se bo za njim dvignila voda.

Ta pojav se uporablja v vodnih črpalkah in nekaterih drugih napravah.

Slika prikazuje valjasto posodo. Zaprta je s čepom, v katerega je vstavljena cev s pipo. Zrak iz posode odvaja črpalka. Nato konec cevi položimo v vodo. Če zdaj odprete pipo, bo voda v fontani poškropila notranjost posode. Voda vstopi v posodo, ker je atmosferski tlak večji od tlaka redčenega zraka v posodi.

Zakaj obstaja zračna lupina Zemlje?

Kot vsa telesa tudi molekule plinov, ki tvorijo zračno lupino Zemlje, privlačijo Zemljo.

Zakaj pa potem vsi ne padejo na površje Zemlje? Kako se ohranja zračni ovoj Zemlje in njeno ozračje? Da bi to razumeli, moramo upoštevati, da se molekule plinov neprekinjeno in neurejeno gibljejo. Potem pa se poraja drugo vprašanje: zakaj te molekule ne odletijo v vesolje, torej v vesolje.

Da bi molekula, kot vesoljska ladja ali raketa, popolnoma zapustila Zemljo, mora imeti zelo visoko hitrost (vsaj 11,2 km / s). To je tako imenovano druga vesoljska hitrost... Hitrost večine molekul Zemljinega zračnega ovoja je veliko manjša od te kozmične hitrosti. Zato jih je večina z Zemljo povezana z gravitacijo, le zanemarljivo število molekul odleti iz Zemlje v vesolje.

Zaradi neurejenega gibanja molekul in delovanja gravitacije nanje molekule plinov "lebdijo" v vesolju blizu Zemlje, tvorijo zračno ovojnico ali ozračje, ki nam je znano.

Meritve kažejo, da se gostota zraka z višino hitro zmanjšuje. Torej je na nadmorski višini 5,5 km nad Zemljo gostota zraka 2-krat manjša od gostote na površini Zemlje, na nadmorski višini 11 km - 4-krat manjša itd. Višja, bolj redka je zrak. In končno, v zgornjih plasteh (na stotine in tisoče kilometrov nad Zemljo) se ozračje postopoma spremeni v brezzračni prostor. Zračni ovoj Zemlje nima jasne meje.

Strogo rečeno, zaradi delovanja gravitacije gostota plina v kateri koli zaprti posodi ni enaka v celotni prostornini posode. Na dnu posode je gostota plina večja kot v zgornjih delih, zato tlak v posodi ni enak. Na dnu posode je večji kot na vrhu. Vendar je pri plinu, ki ga vsebuje posoda, ta razlika v gostoti in tlaku tako majhna, da jo lahko v mnogih primerih popolnoma prezremo, le zavedajte se je. Toda pri ozračju, ki se razteza na nekaj tisoč kilometrov, je razlika velika.

Merjenje atmosferskega tlaka. Torricellijeve izkušnje.

Z uporabo formule za izračun tlaka v stolpcu tekočine je nemogoče izračunati atmosferski tlak (§ 38). Za takšen izračun morate poznati višino ozračja in gostoto zraka. Toda ozračje nima določene meje in gostota zraka na različnih višinah je različna. Vendar pa lahko atmosferski tlak izmerimo s poskusom, ki ga je v 17. stoletju predlagal italijanski znanstvenik. Evangelista Torricelli , učenec Galileja.

Torricellijev poskus je naslednji: približno 1 m dolga steklena cev, zaprta na enem koncu, je napolnjena z živim srebrom. Nato se tesno zapre drugi konec cevi, ga obrne in spusti v skodelico z živim srebrom, kjer se ta konec cevi odpre pod nivojem živega srebra. Kot pri vsakem poskusu s tekočino se del živega srebra vlije v skodelico, del pa ostane v cevi. Višina živega srebra, ki ostane v cevi, je približno 760 mm. Znotraj živega srebra v cevi ni zraka, zračen prostor je, zato noben plin ne pritiska na vrh živega srebra znotraj te cevi in \u200b\u200bne vpliva na meritve.

Pojasnilo je podal tudi Torricelli, ki je predlagal zgoraj opisano izkušnjo. Vzdušje pritiska na površino živega srebra v skodelici. Živo srebro je v ravnovesju. To pomeni, da je tlak v cevi na ravni aa1 (glej sliko) je enako atmosferskemu tlaku. Ko se atmosferski tlak spremeni, se spremeni tudi višina živega stolpca v cevi. Z naraščajočim pritiskom se steber podaljša. Z zmanjšanjem tlaka stolpec živega srebra zmanjšuje svojo višino.

Tlak v cevi na ravni aa1 ustvarja teža stebra živega srebra v cevi, saj v zgornjem delu cevi nad živim srebrom ni zraka. Iz tega sledi, da atmosferski tlak je enak tlaku živega srebra v cevi , tj.

str atm \u003d str živo srebro.

Višji je atmosferski tlak, višji je stolpec živega srebra v poskusu Torricelli. Zato lahko v praksi atmosferski tlak merimo z višino živega srebra (v milimetrih ali centimetrih). Če je na primer atmosferski tlak 780 mm Hg. Umetnost. (pravijo "milimetri živega srebra"), to pomeni, da zrak proizvaja enak tlak kot navpični stolpec živega srebra z višino 780 mm.

V tem primeru se za mersko enoto atmosferskega tlaka vzame 1 milimeter živega srebra (1 mm Hg). Poiščimo razmerje med to enoto in enoto, ki nam je znana - paskal (Pa).

Tlak živega srebra ρ živega srebra, visok 1 mm, je enak:

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

Torej, 1 mm Hg. Umetnost. \u003d 133,3 Pa.

Trenutno se atmosferski tlak običajno meri v hektopaskalih (1 hPa \u003d 100 Pa). Na primer vremenska poročila lahko sporočajo, da je tlak 1013 hPa, kar je enako kot 760 mm Hg. Umetnost.

Torricelli je pri vsakodnevnem opazovanju višine živega stolpca v cevi odkril, da se ta višina spreminja, to je, da atmosferski tlak ni stalen, lahko se povečuje in zmanjšuje. Torricelli je tudi opozoril, da je atmosferski tlak povezan s spremembami vremena.

Če je na cev z živo srebro pritrjena navpična tehtnica, uporabljena v poskusu Torricellija, potem dobite najpreprostejšo napravo - živosrebrni barometer (iz grščine. baros - resnost, metreo - meriti). Uporablja se za merjenje atmosferskega tlaka.

Barometer je aneroid.

V praksi se za merjenje atmosferskega tlaka uporablja kovinski barometer, t.i. aneroid (prevod iz grščine - aneroid). To je ime barometra, ker ne vsebuje živega srebra.

Videz aneroida je prikazan na sliki. Njegov glavni del je kovinska škatla 1 z valovito (valovito) površino (glej drugo sliko). Iz te škatle se črpa zrak in tako, da atmosferski tlak ne stisne škatle, vzmet vzame njen pokrov 2. Ko se atmosferski tlak poveča, se pokrov upogne navzdol in zategne vzmet. Ko se tlak zmanjša, vzmet poravna pokrov. Kazalec puščice 4 je pritrjen na vzmet s pomočjo prenosnega mehanizma 3, ki se premika v desno ali levo, ko se tlak spremeni. Pod puščico je okrepljena tehtnica, katere razdelki so označeni glede na odčitke barometra živega srebra. Število 750, na katerem stoji puščica aneroida (glej sliko), prikazuje, da je trenutno v živosrebrnem barometru višina živega srebra 750 mm.

Zato je atmosferski tlak 750 mm Hg. Umetnost. ali ≈ 1000 hPa.

Vrednost atmosferskega tlaka je zelo pomembna za napovedovanje vremena za prihodnje dni, saj je sprememba atmosferskega tlaka povezana s spremembo vremena. Barometer je potreben instrument za meteorološka opazovanja.

Atmosferski tlak na različnih višinah.

V tekočini je tlak, kot vemo, odvisen od gostote tekočine in višine njenega stebra. Zaradi nizke stisljivosti je gostota tekočine na različnih globinah skoraj enaka. Zato pri izračunu tlaka štejemo njegovo gostoto konstantno in upoštevamo le spremembo nadmorske višine.

S plini so razmere bolj zapletene. Plini so zelo stisljivi. In močneje je stisnjen plin, večja je njegova gostota in večji tlak povzroča. Konec koncev tlak plina ustvarja vpliv njegovih molekul na površino telesa.

Zračne plasti v bližini zemeljske površine stisnejo vse zgornje zračne plasti nad njimi. Toda višja kot je zračna plast od površine, šibkejša kot je stisnjena, manjša je njena gostota. Posledično manjši pritisk povzroča. Če se na primer balon dvigne nad površino Zemlje, potem zračni pritisk na balon postane manjši. To se zgodi ne samo zato, ker se višina zračnega stebra nad njim zmanjša, ampak tudi zato, ker se zmanjša gostota zraka. Zgoraj je manjši kot spodaj. Zato je odvisnost zračnega tlaka od nadmorske višine bolj zapletena kot odvisnost od tekočin.

Opazovanja kažejo, da je atmosferski tlak na območjih, ki ležijo na morski gladini, v povprečju 760 mm Hg. Umetnost.

Atmosferski tlak, enak tlaku živega srebra z višino 760 mm pri temperaturi 0 ° C, se imenuje normalni atmosferski tlak.

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

Višja kot je nadmorska višina, nižji je tlak.

Z majhnimi dvigi se tlak v povprečju na vsakih 12 m dviga zmanjša za 1 mm Hg. Umetnost. (ali 1,33 hPa).

Če poznate odvisnost tlaka od nadmorske višine, lahko nadmorsko višino določite s spreminjanjem odčitkov barometra. Kličejo se aneroidi, ki imajo skalo, na kateri je mogoče neposredno izmeriti višino nadmorske višine višinomeri ... Uporabljajo se v letalstvu in pri plezanju po gorah.

Manometri.

Že vemo, da se barometri uporabljajo za merjenje atmosferskega tlaka. Za merjenje tlakov, večjih ali manjših od atmosferskega, uporabite manometri (iz grščine. manos - redki, ohlapni, metreo - meriti). Manometri so tekočina in kovine.

Najprej razmislite o napravi in \u200b\u200bukrepanju odprti manometer za tekočino... Sestavljen je iz dvokolenske steklene cevi, v katero se vlije nekaj tekočine. Tekočina je nastavljena v obeh kolenih na isti ravni, saj na njeno površino v kolenih posode deluje le atmosferski tlak.

Da bi razumeli, kako deluje tak merilnik tlaka, ga lahko z gumijasto cevjo povežemo z okroglo ravno škatlo, katere ena stran je prekrita z gumijasto folijo. Če s prstom pritisnete na film, se bo nivo tekočine v kolenu manometra, ki je povezan s škatlo, zmanjšal, v drugem kolenu pa se bo dvignil. Kako je to mogoče razložiti?

Pritisk na film poveča zračni tlak v škatli. Po Pascalovem zakonu se to povečanje tlaka prenese na tekočino v komolcu manometra, ki je povezan s škatlo. Zato bo pritisk na tekočino v tem komolcu večji kot v drugem, kjer na tekočino deluje le atmosferski tlak. Pod vplivom sile tega nadtlaka se bo tekočina začela premikati. V kolenu s stisnjenim zrakom se bo tekočina spustila, v drugem pa se bo dvignila. Tekočina se bo uravnotežila (ustavila), ko bo prekomerni tlak stisnjenega zraka uravnotežen s tlakom, ki ustvarja odvečni stolpec tekočine v drugem kolenu manometra.

Bolj ko pritisnete na film, večji je presežek stolpca tekočine, večji je njegov tlak. Posledično spremembo tlaka lahko presodimo po višini tega presežnega stebra.

Slika prikazuje, kako lahko tak merilnik tlaka meri tlak v tekočini. Čim globlje se cev potopi v tekočino, tem večja je razlika v višinah stolpcev tekočine v kolenih manometra, zato in večji pritisk ustvarja tekočino.

Če armaturno omarico namestite na globino znotraj tekočine in jo s filmom obrnete navzgor, vstran in navzdol, se odčitki manometra ne bodo spremenili. Tako bi moralo biti, ker na isti ravni znotraj tekočine je tlak v vseh smereh enak.

Slika prikazuje kovinski merilnik tlaka ... Glavni del takega manometra je kovinska cev, upognjena v cev. 1 en konec je zaprt. Drugi konec cevi s pipo 4 komunicira s posodo, v kateri se meri tlak. Ko se tlak poveča, se cev odvije. Premikanje zaprtega konca z ročico 5 in zobniki 3 prenesli na puščico 2 premikanje po merilu naprave. Z zmanjšanjem tlaka se cev zaradi svoje elastičnosti vrne v prejšnji položaj, puščica pa na ničelno delitev lestvice.

Batna črpalka za tekočino.

V poskusu, ki smo ga obravnavali prej (§ 40), je bilo ugotovljeno, da se je voda v stekleni cevi pod vplivom atmosferskega tlaka dvigala navzgor za batom. Ukrep temelji na tem bat črpalke.

Črpalka je shematsko prikazana na sliki. Sestavljen je iz valja, znotraj katerega gre gor in dol, tesno prilegajoč stenam posode, batu 1 ... Ventili so nameščeni v spodnjem delu valja in v samem batu 2 ki se odpirajo le navzgor. Ko se bat premakne navzgor, voda pod vplivom atmosferskega tlaka vstopi v cev, dvigne spodnji ventil in se premakne za bat.

Ko se bat premakne navzdol, voda pod batom pritisne na spodnji ventil in ta se zapre. Hkrati se pod pritiskom vode odpre ventil v batu in voda teče v prostor nad batom. Z naslednjim premikom bata navzgor se na mestu z njim dvigne tudi voda nad njim, ki se vlije v izstopno cev. Hkrati se za batom dvigne nov del vode, ki bo ob nadaljnjem spuščanju bata nad njim in ves ta postopek se vedno znova ponavlja, medtem ko črpalka deluje.

Hidravlična stiskalnica.

Pascalov zakon pojasnjuje dejanje hidravlični stroj (iz grščine. hidravlikos - voda). To so stroji, katerih delovanje temelji na zakonih gibanja in ravnotežja tekočin.

Glavni del hidravličnega stroja sta dva valja različnih premerov, opremljena z bati in povezovalno cevjo. Prostor pod bati in cevjo je napolnjen s tekočino (običajno mineralnim oljem). Višine stolpcev s tekočino v obeh jeklenkah so enake, dokler na bate ne delujejo sile.

Predpostavimo zdaj, da sile F 1 in F 2 - sile, ki delujejo na bate, S 1 in S 2 - območje batov. Tlak pod prvim (majhnim) batom je str 1 = F 1 / S 1, in pod drugo (veliko) str 2 = F 2 / S 2. Po Pascalovem zakonu se tlak tekočine v mirovanju prenaša v vse smeri na enak način, tj. str 1 = str 2 oz F 1 / S 1 = F 2 / S 2, od koder:

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

Od tod tudi moč F 2 tolikokrat več moči F 1 , kolikokrat je površina velikega bata večja od površine majhnega bata... Če je na primer površina velikega bata 500 cm 2, majhnega bata 5 cm 2 in na majhen bat deluje sila 100 N, bo na večji bat delovala sila, ki je 100-krat večja. , to je 10.000 N.

Tako je s hidravličnim strojem mogoče uravnotežiti večjo silo z majhno silo.

Odnos F 1 / F 2 prikazuje povečanje moči. Na primer, v prikazanem primeru je povečanje trdnosti 10.000 N / 100 N \u003d 100.

Imenuje se hidravlični stroj, ki se uporablja za stiskanje (stiskanje) hidravlična stiskalnica .

Hidravlične stiskalnice se uporabljajo tam, kjer je potrebna velika moč. Na primer za stiskanje olja iz semen v oljarnah, za stiskanje vezanega lesa, kartona, sena. V metalurških obratih se s hidravličnimi stiskalnicami izdelujejo jeklene strojne gredi, železniška kolesa in številni drugi izdelki. Sodobne hidravlične stiskalnice lahko razvijejo desetine in stotine milijonov newtonov.

Naprava hidravlične stiskalnice je shematsko prikazana na sliki. Telo, ki ga je treba pritisniti 1 (A), je nameščeno na ploščadi, ki je povezana z velikim batom 2 (B). Majhen bat 3 (D) ustvarja velik pritisk na tekočino. Ta tlak se prenese na vsako točko tekočine, ki napolni jeklenke. Zato enak tlak deluje na drugi, velik bat. Ker pa je površina 2. (velikega) bata večja od površine majhnega, bo sila, ki deluje nanj, večja od sile, ki deluje na bat 3 (D). Ta sila bo dvignila bat 2 (B). Ko se bat 2 (B) dvigne, se telo (A) nasloni na mirujočo zgornjo ploščad in stisne. Manometer 4 (M) meri tlak tekočine. Varnostni ventil 5 (P) se samodejno odpre, ko tlak tekočine preseže dovoljeno vrednost.

Iz majhnega valja v veliko tekočino se črpa s ponavljajočimi se gibi majhnega bata 3 (D). To se naredi na naslednji način. Ko se majhen bat (D) dvigne, se odpre ventil 6 (K) in tekočina se vpije pod prostor pod batom. Ko se majhen bat s pritiskom tekočine spusti, se ventil 6 (K) zapre in ventil 7 (K ") odpre in tekočina teče v veliko posodo.

Delovanje vode in plina na telo, potopljeno vanje.

Pod vodo lahko zlahka poberemo kamen, ki se skoraj ne dvigne v zrak. Če pluto potopite pod vodo in jo spustite iz rok, bo lebdela. Kako je mogoče razložiti te pojave?

Vemo (§ 38), da tekočina pritiska na dno in stene posode. In če je v tekočino vstavljeno katero koli trdno telo, bo tudi nanj podvrženo tlaku, kot so stene posode.

Upoštevajte sile, ki delujejo s strani tekočine na telo, potopljeno vanjo. Za lažje sklepanje izberite telo, ki ima obliko paralelepipeda z osnovami, vzporednimi s površino tekočine (slika). Sile, ki delujejo na stranske ploskve telesa, so v parih enake in medsebojno uravnotežijo. Pod vplivom teh sil se telo stisne. Toda sile, ki delujejo na zgornjo in spodnjo ploskev telesa, niso enake. S silo pritisnete na zgornji rob od zgoraj F 1 stolpec tekočine visoko h eno. Na nivoju spodnjega roba tlak tvori stolpec tekočine z višino h 2. Ta tlak se, kot vemo (§ 37), prenaša znotraj tekočine v vseh smereh. Zato na spodnji rob telesa od spodaj navzgor s silo F 2 visoko pritisne stolpec tekočine h 2. Ampak h Še 2 h 1, torej modul sile F 2 dodatna modula sile F eno. Zato telo s silo potisnemo iz tekočine F vyt, enako razliki sil F 2 - F 1, tj.

Priljubljeno:

Nova filozofija filozofije - Jacques Lacan Strukturna psihoanaliza Jacquesa Lacana

Obrambni mehanizmi po Sigmundu Freudu Epikurjevo pismo Herodotu Starogrška boginja Hera: mitologija Impulzivnost: vzroki impulzivnega vedenja Kako postaviti meje v zvezi?

Novo

Kako obnoviti menstrualni ciklus po porodu:

• Ime Daria: izvor in pomen
• Praznik Ivana Kupale: tradicije, običaji, obredi, zarote, rituali
• Lunin horoskop odbitkov za januar
• Ljubezenske vezi po fotografiji - pravila, metode
• Kaj je črna retorika?
• Ljubezenski horoskop za znamenje Vodnarja za september Horoskop natančen za september leta Vodnar
• Mrk 11. avgusta ob kateri uri
• Slovesnosti in obredi za vzvišenje Gospodovega križa (27. september)
• Robespierre je logično-intuitivni introvert (LII)
• Molitev za srečo v službi in srečo

Kako se znebiti pomanjkanja denarja, da bi postali bogati Ni skrivnost, da marsikdo revščino obravnava kot razsodbo. Za večino je pravzaprav revščina začaran krog, iz katerega leta ...	»Zakaj je en mesec v sanjah? Videti mesec pomeni kralja, kraljevega vezirja ali velikega znanstvenika, skromnega sužnja ali prevaranta ali lepo žensko. Če kdo ...	Zakaj sanje, kaj je dalo psu Zakaj sanje o psičku darilo Na splošno pes v sanjah pomeni prijatelja - dobrega ali slabega - in je simbol ljubezni in predanosti. Če ga vidite v sanjah, napoveduje prejemanje novic ...	Kdaj je najdaljši dan in najkrajši dan v letu Že od nekdaj so ljudje verjeli, da lahko v tem času v svojem življenju pritegnete številne pozitivne spremembe v smislu materialnega bogastva in ...

Vrata. Kuhinja. Spalnica. Zgodovina popravil. Pohištvo. Notranji slog. Orodje in materiali

RSS