ana - koridor
  Diğer sözlüklerde "Baskı (fizik)" in ne olduğunu görün. Üst ve alt basınç: ne anlama geliyor

Kimse baskı altında olmayı sevmez. Ve ne altında olursa olsun. Kraliçe, David Bowie ile birlikte ünlü “Baskı altında” single'ını söyledi. Baskı nedir? Baskı nasıl anlaşılır? Ne ölçülür, hangi araç ve yöntemler, nereye yönlendirilir ve neye baskı yapar. Bu ve diğer soruların cevapları makalemizde bulunmaktadır. fizikte baskı  ve sadece.

Eğer öğretmen zor görevler koyarsa size baskı yaparsa, doğru cevaplayabilmeniz için bunu yaparız. Gerçekten, şeylerin özünü anlamak başarının anahtarıdır! Peki fizikte baskı nedir?

Tanım gereği:

basınç  Birim yüzey alanı başına düşen kuvvete eşit skaler fiziksel niceliktir.

Uluslararası sistemde SI, Pascals  ve harf ile gösterilir p . Basınç birimi - 1 paskal. Rus ataması - pasuluslararası - baba.

Tanımlamaya göre, baskıyı bulmak için, kuvveti bölgeye bölmelisiniz.

Bir kaba yerleştirilen herhangi bir sıvı veya gaz, kabın duvarlarına baskı uygular. Örneğin, bir tavadaki borsch, tabanına ve duvarlarına bir miktar baskı ile etki eder. Sıvı basıncını belirleme formülü:

nerede g  - dünyanın yerçekimi alanında yerçekiminin hızlanması, h  - tavadaki borsch sütununun yüksekliği, Yunan mektubu "Rho"  - borsch yoğunluğu.

Evdeki en yaygın basınç ölçüm cihazı bir barometredir. Fakat basınç neyle ölçülür? Pascal'a ek olarak, başka sistem dışı üniteler de vardır:

  • atmosfer;
  • milimetre cıva;
  • milimetre su;
  • metre su;
  • kilogramı-kuvveti.

Bağlama göre farklı sistem dışı birimler kullanılır.

Örneğin, hava tahminlerini dinlediğinizde veya okuduğunuzda, Paskallarla ilgili bir soru yoktur. Milimetre cıva hakkında konuşuyorlar. Bir milimetre cıva 133   Pascal. Araç kullanırsanız, muhtemelen bir arabanın tekerleklerindeki normal basıncın yaklaşık iki olduğunu biliyorsunuzdur. ortamlar.


Atmosferik basınç

Atmosfer bir gaz veya daha ziyade yerçekimi nedeniyle Dünya tarafından tutulan bir gaz karışımıdır. Atmosfer yavaş yavaş gezegenler arası alana girer ve yüksekliği yaklaşık olarak 100   kilometre.

"Atmosferik basınç" ifadesi nasıl anlaşılır? Dünya yüzeyinin her metrekaresinin üstünde yüz kilometrelik bir gaz sütunu var. Tabii ki, hava şeffaf ve hoştur, ancak dünyanın yüzeyine baskı yapan bir kütleye sahiptir. Bu atmosfer basıncıdır.

Normal atmosfer basıncı eşit kabul edilir 101325   pas. Bu, 0 derecelik bir sıcaklıkta deniz seviyesindeki basınçtır Selsius. Aynı sıcaklıkta aynı basınç, tabanına yüksekliğe sahip bir cıva sütunu uygular 766   milimetre.

Rakım ne kadar yüksek olursa, atmosferik basınç o kadar düşük olur. Örneğin, bir dağın tepesinde Qomolangma   normal atmosfer basıncının sadece dörtte biri kadardır.


Kan basıncı

Günlük yaşamda baskı ile karşı karşıya olduğumuz bir başka örnek de kan basıncının ölçülmesidir.

Kan basıncı kan basıncıdır, yani. kanın kan damarlarının duvarlarına uyguladığı basınç, bu durumda arterler.

Kan basıncını ölçtüyseniz ve buna sahipseniz 120   üzerinde 80 o zaman her şey yolunda. eğer 90   üzerinde 50   veya 240   üzerinde 180 , o zaman bu basıncın neyle ölçüldüğünü ve genel olarak ne anlama geldiğini anlamanız kesinlikle ilginç olmayacaktır.


Ancak, soru ortaya çıkıyor: 120   üzerinde 80   tam olarak ne? Paskal, milimetre cıva, atmosfer veya diğer bazı ölçü birimleri?

Kan basıncı milimetre cıva cinsinden ölçülür.  Atmosferik basınç üzerinden dolaşım sistemindeki sıvı basıncının fazlalığını belirler.

Kan, kan damarlarına baskı yapar ve böylece atmosfer basıncının etkisini telafi eder. Aksi takdirde, üstümüzde büyük bir hava kütlesi tarafından ezilirdik.

Fakat kan basıncını ölçmede neden iki sayı var?

Bu arada! Okuyucularımızda şu anda% 10 indirim var

Gerçek şu ki, kan damarlarda eşit değil, gerizekalı hareket ediyor. İlk hane (120) çağrılır sistolik basıncı. Kalp kasının kasılması sırasında kan damarlarının duvarlarındaki bu basınç, değeri en büyüktür. İkinci basamak (80) en küçük değeri tanımlar ve diyastolik   basıncı.

Ölçüm yaparken, sistolik ve diyastolik basınç değerleri kaydedilir. Örneğin, sağlıklı bir insan için, tipik bir tansiyon değeri 120 x 80 milimetre civadır. Bu, sistolik basıncın 120 mm olduğu anlamına gelir. Hg. Sanat ve diyastolik - 80 mm RT. Mad. Sistolik ve diyastolik basınçlar arasındaki farka nabız basıncı denir.

Fiziksel vakum

Vakum basınç eksikliğidir. Daha doğrusu, neredeyse tamamen yokluğu. Mutlak vakum, termodinamikte ideal bir gaz ve mekanikte malzeme noktası gibi bir yaklaşımdır.

Maddenin konsantrasyonuna bağlı olarak, düşük, orta ve yüksek vakum ayırt edilir. Fiziksel vakuma en iyi yaklaşım, moleküllerin konsantrasyonunun ve basıncın minimum olduğu dış uzamdır.


Basınç, sistemin durumunun ana termodinamik parametresidir. Hava veya başka bir gazın basıncını sadece aletlerle değil, aynı zamanda denklemleri, formülleri ve termodinamiğin yasalarını kullanarak da belirleyebilirsiniz. Anlamak için zamanınız yoksa, öğrenci hizmeti, baskıyı belirleme ile ilgili herhangi bir sorunu çözmeye yardımcı olacaktır.

Kayak adam ve onlarsız.

Bir adam her adımda derinden başarısız olan büyük zorluklarla gevşek karda yürür. Ancak, kayaklara bindikten sonra, neredeyse içine düşmeden gidebilir. Neden? Kayaklarda veya kayaksız bir kişi, ağırlığına eşit güçte kar üzerinde hareket eder. Bununla birlikte, her iki durumda da bu kuvvetin etkisi farklıdır, çünkü bir kişinin üzerine bastığı yüzey alanı kayaklarla ve kayaksız olarak farklıdır. Kayakların yüzey alanı taban alanının neredeyse 20 katıdır. Bu nedenle, kayak yaparken, bir kişi karların yüzey alanının her santimetrekaresinde, kayaksız kar üzerinde durmaktan 20 kat daha az bir kuvvetle hareket eder.

Gazeteyi düğmelerle tahtaya sabitleyen öğrenci, her düğmeye eşit kuvvetle etki eder. Bununla birlikte, daha keskin bir uca sahip bir düğmeye ağaca girmek daha kolaydır.

Bu, kuvvetin etkisinin sonucunun sadece modülüne, yönüne ve uygulama noktasına değil, aynı zamanda uygulandığı yüzeyin alanına (hareket ettiği dikey) da bağlı olduğu anlamına gelir.

Bu sonuç fiziksel deneylerle doğrulanmaktadır.

Deneyim: Belirli bir kuvvetin etkisinin sonucu, bir yüzey alanı birimi üzerinde hangi kuvvetin etkili olduğuna bağlıdır.

Küçük bir tahtanın köşelerinde çivilerle sürmeniz gerekir. İlk olarak, tahtaya sürülen çivileri, noktaları kumun üzerine gelecek şekilde yerleştirdik ve tahtaya bir ağırlık koyduk. Bu durumda, tırnak başları kuma hafifçe bastırılır. Sonra tahtayı ters çevirip tırnakları kenara koyarız. Bu durumda, desteğin alanı daha küçüktür ve aynı kuvvetin etkisi altında çiviler kumda önemli ölçüde derinleşir.

Deneyim. İkinci örnek.

Bu kuvvetin etkisinin sonucu, her bir yüzey alanı birimine hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Dikkate alınan örneklerde, kuvvetler vücudun yüzeyine dik olarak etki etmiştir. Kişinin ağırlığı kar yüzeyine dikti; düğmeye etki eden kuvvet tahtanın yüzeyine diktir.

Yüzeye dikey olarak etkiyen kuvvetin bu yüzeyin alanına oranına eşit olan değere basınç denir..

Basıncı belirlemek için, yüzeye dik hareket etmeyi yüzey alanına bölerek zorlamak gerekir:

basınç \u003d kuvvet / alan.

Bu ifadeye dahil edilen miktarları gösterelim: basınç - p, yüzeye etkiyen kuvvet F  ve yüzey alanı - S.

Sonra formülü elde ederiz:

p \u003d F / S

Aynı alana etki eden daha büyük bir kuvvetin daha fazla basınç üreteceği açıktır.

Basınç birimi, bu yüzeye dik 1 m 2'lik bir yüzeye etki eden 1 N kuvvet üreten bir basınçtır..

Basınç birimi - metrekare başına newton  (1 N / m2). Fransız bilim adamının onuruna Blaise Pascal   buna pascal ( pas). Bu şekilde

1 Pa \u003d 1 N / m2.

Diğer basınç birimleri de kullanılır: hektopaskal (hPa) ve kilopaskal (kPa).

1 kPa \u003d 1000 Pa;

1 hPa \u003d 100 Pa;

1 Pa \u003d 0.001 kPa;

1 Pa \u003d 0.01 hPa.

Sorunun durumunu yazıp çözüyoruz.

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

SI birimlerinde: S \u003d 0.03 m 2

çözüm:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P  \u003d 9,8 N · 45 kg ≈ 450 N,

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

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

Basıncı azaltmanın ve artırmanın yolları.

Ağır bir tırtıl traktör, toprak üzerinde 40-50 kPa'lık bir basınç üretir, yani 45 kg ağırlığındaki bir çocuğun basıncından sadece 2 ila 3 kat daha fazla. Bunun nedeni, traktörün ağırlığının tırtıl şanzımanı nedeniyle daha geniş bir alana dağıtılmasıdır. Ve biz kurduk desteğin alanı ne kadar büyük olursa, bu kuvvet üzerinde aynı kuvvet tarafından üretilen basınç o kadar az .

Küçük veya büyük basınç elde etmek gerekip gerekmediğine bağlı olarak, desteğin alanı artar veya azalır. Örneğin, toprağın inşa edilen binanın basıncına dayanması için, temelin alt kısmının alanı arttırılır.

Kamyon lastikleri ve uçak şasileri binek otomobillerden çok daha geniş hale getirir. Özellikle geniş, çöllerde hareket için tasarlanmış araçlar için yapılmış lastiklerdir.

Traktör, tank veya bataklık aracı gibi geniş bir pist alanına sahip ağır vasıtalar, insanların geçmeyeceği bataklık araziden geçer.

Öte yandan, küçük bir yüzey alanı ile, küçük bir kuvvetle yüksek basınç üretilebilir. Örneğin, bir panoya bir düğmeye basarak, yaklaşık 50 N'luk bir kuvvetle hareket ediyoruz. Düğme ucunun alanı yaklaşık 1 mm 2 olduğundan, ürettiği basınç:

p \u003d 50 N / 0, 000001 m 2 \u003d 50.000.000 Pa \u003d 50.000 kPa.

Karşılaştırma için, bu basınç, bir paletli traktör tarafından toprak üzerinde üretilen basıncın 1000 katıdır. Bunun gibi daha birçok örnek bulunabilir.

Kesme bıçağı ve bıçaklama aletlerinin noktası (bıçaklar, makaslar, kesiciler, testereler, iğneler, vb.) Özel olarak keskin bir şekilde keskinleştirilir. Keskin bir bıçağın bilenmiş kenarı küçük bir alana sahiptir, bu nedenle küçük bir kuvvetle bile çok fazla baskı oluşur ve böyle bir araçla çalışmak kolaydır.

Kesme ve dikiş cihazları vahşi yaşamda da bulunur: bunlar dişler, pençeler, gagalar, sivri uçlar vb. - hepsi sert malzemeden, pürüzsüz ve çok keskin.

basınç

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir.

Gazların, katı ve sıvıların aksine, içinde bulundukları kabın tamamını doldurduğunu zaten biliyoruz. Örneğin, bir çelik gaz silindiri, bir lastik tüpü veya bir voleybol. Bu durumda gaz, silindirin, haznenin veya içinde bulunduğu diğer herhangi bir gövdenin duvarlarına, tabanına ve kapağına basınç uygular. Gaz basıncı, katı bir cismin bir destek üzerindeki baskısından başka nedenlerden kaynaklanmaktadır.

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir. Hareketleri sırasında, birbirlerinin yanı sıra gazın bulunduğu geminin duvarları ile çarpışırlar. Gazda birçok molekül vardır ve bu nedenle isabetlerinin sayısı çok fazladır. Örneğin, bir odada hava moleküllerinin 1 saniyede 1 cm2'lik bir yüzeye yakın strok sayısı yirmi üç haneli bir sayı olarak ifade edilir. Her bir molekülün darbe gücü küçük olmasına rağmen, tüm moleküllerin damar duvarları üzerindeki etkisi önemli olmakla birlikte, gaz basıncı oluşturur.

Böylece, geminin duvarlarındaki (ve gaza yerleştirilen gövde üzerindeki) gaz basıncı, gaz moleküllerinin etkilerinden kaynaklanır .

Aşağıdaki deneyimi göz önünde bulundurun. Hava pompasının zilinin altına lastik bir top yerleştirin. Az miktarda hava içerir ve şekli düzensizdir. Daha sonra bir pompa ile zil altındaki havayı dışarı pompalayın. Havanın gittikçe daha nadir hale geldiği topun kabuğu yavaş yavaş şişer ve düzenli bir top şeklini alır.

Bu deneyim nasıl açıklanır?

Sıkıştırılmış gazın depolanması ve taşınması için özel dayanıklı çelik silindirler kullanılır.

Deneyimlerimize göre, hareketli gaz molekülleri sürekli olarak topun duvarlarına içeri ve dışarı çarptı. Hava boşaltıldığında, topun kabuğunun etrafındaki zil içindeki molekül sayısı azalır. Ancak topun içinde sayıları değişmez. Bu nedenle, kabuğun dış duvarlarındaki moleküllerin sayısı iç duvarlardaki vuruşların sayısından daha az olur. Top, kauçuk kabuğunun elastik kuvveti gazın basınç kuvvetine eşit oluncaya kadar şişirilir. Topun kabuğu top şeklini alır. Bu gösteriyor ki gaz duvarlarına her yöne eşit olarak basar. Başka bir deyişle, yüzey alanının santimetrekaresi başına düşen moleküler isabetlerin sayısı her yönde aynıdır. Her yöndeki aynı basınç gazın karakteristiğidir ve çok sayıda molekülün rastgele hareketinin sonucudur.

Gaz hacmini azaltmaya çalışacağız, ancak kütlesi değişmeden kalacak. Bu, her santimetreküp gazda daha fazla molekül olacağı, gazın yoğunluğunun artacağı anlamına gelir. Daha sonra duvarlar üzerindeki moleküler etkilerin sayısı artacaktır, yani gaz basıncı artacaktır. Bu tecrübe ile teyit edilebilir.

Resimde ve  bir ucu ince bir kauçuk film ile kaplanmış bir cam tüp gösterilmiştir. Tüpün içine bir piston sokulur. Piston geri çekildiğinde, tüpteki hava hacmi azalır, yani gaz sıkıştırılır. Kauçuk film dışa doğru bükülür, bu da borudaki hava basıncının arttığını gösterir.

Aksine, aynı gaz kütlesinin hacminde bir artışla, her bir santimetreküpteki molekül sayısı azalır. Bu, geminin duvarlarındaki vuruş sayısını azaltacaktır - gaz basıncı daha az olacaktır. Aslında, piston borudan çekildiğinde, hava hacmi artar, film kabın içinde bükülür. Bu, borudaki hava basıncında bir düşüş olduğunu gösterir. Tüpte hava yerine başka bir gaz olsaydı aynı fenomen gözlemlenirdi.

Böylece, gazın hacmi azaldıkça, basıncı artar ve hacim arttıkça, gazın kütlesi ve sıcaklığının değişmeden kalması şartıyla basınç azalır.

Fakat sabit bir hacimde ısıtılırsa gaz basıncı nasıl değişecektir? Isıtma sırasında gaz moleküllerinin hızının arttığı bilinmektedir. Daha hızlı ilerlerken, moleküller damarın duvarlarına daha sık çarpar. Ek olarak, duvardaki molekülün her vuruşu daha güçlü olacaktır. Sonuç olarak, kabın duvarları daha fazla basınç yaşayacaktır.

dolayısıyla, kapalı bir kaptaki gaz basıncı ne kadar büyük olursa, gaz sıcaklığı o kadar yüksek olurancak gaz ve hacim kütlesi değişmez.

Bu deneylerden şunu söyleyebiliriz: gaz basıncı daha büyüktür, moleküller damarın duvarlarına daha sık ve daha güçlü vurur .

Gazların depolanması ve taşınması için kuvvetle sıkıştırılırlar. Aynı zamanda, basınçları artar, gazlar özel, çok dayanıklı silindirlere kapatılmalıdır. Bu tür silindirler, örneğin, denizaltılarda basınçlı metal, kaynak metallerinde kullanılan oksijen içerir. Tabii ki, özellikle de gazla doldurulduklarında gaz tüplerinin ısıtılamayacağını sonsuza kadar hatırlamalıyız. Çünkü, zaten anladığımız gibi, çok hoş olmayan sonuçlarla bir patlama meydana gelebilir.

Pascal Yasası.

Basınç, sıvının veya gazın her noktasına iletilir.

Piston basıncı, topu dolduran sıvının her bir noktasına iletilir.

Şimdi gaz.

Katıların aksine, tek tek katmanlar ve küçük sıvı ve gaz parçacıkları, her yöne göre birbirlerine göre serbestçe hareket edebilir. Örneğin, suyun hareketine neden olmak için bir bardak suyun yüzeyine hafifçe üflemek yeterlidir. Dalgalar nehir veya göl üzerinde en ufak bir esinti ile görünür.

Gaz ve sıvı parçacıkların hareketliliği, üzerlerine uygulanan basınç sadece kuvvet yönünde değil, her noktada iletilir. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Şekilde ve  İçinde gaz (veya sıvı) bulunan kap gösterilmiştir. Parçacıklar damar boyunca eşit olarak dağılmıştır. Kap, aşağı ve yukarı hareket edebilen bir piston tarafından kapatılır.

Biraz güç uygulayarak, pistonun biraz içe doğru hareket etmesini ve gazın (sıvıyı) hemen altına sıkıştırmasını sağlayacağız. Daha sonra parçacıklar (moleküller) bu yere öncekinden daha yoğun bir şekilde yerleştirilecektir (Şekil, b). Hareketlilik nedeniyle, gaz parçacıkları her yöne hareket edecektir. Bunun bir sonucu olarak, düzenlemeleri yine homojen olacak, ancak öncekinden daha yoğun olacaktır (pirinç, c). Bu nedenle, gaz basıncı her yerde artacaktır. Bu, tüm gaz veya sıvı parçacıklarına ilave basınç iletildiği anlamına gelir. Bu nedenle, pistonun yakınındaki gaz (sıvı) üzerindeki basınç 1 Pa artarsa, tüm noktalarda içinde gaz veya sıvı basıncı öncekiyle aynı olacaktır. Kap duvarları, taban ve piston üzerindeki basınç 1 Pa artar.

Bir sıvı veya gaz tarafından üretilen basınç, herhangi bir noktaya her yöne eşit olarak iletilir .

Bu ifadeye denir pascal yasası.

Pascal yasasına dayanarak, aşağıdaki deneylerin açıklanması kolaydır.

Şekil, çeşitli yerlerde küçük delikli içi boş bir topu göstermektedir. Topun içine bir pistonun sokulduğu bir tüp takılmıştır. Topun içine su çekerseniz ve pistonu tüpe kaydırırsanız, topun içindeki tüm deliklerden su akacaktır. Bu deneyde, piston borudaki suyun yüzeyine bastırır. Pistonun altındaki su parçacıkları sıkıştırılır, basıncını daha derine inen diğer katmanlara iletir. Böylece pistonun basıncı, topu dolduran sıvının her noktasına iletilir. Sonuç olarak, suyun bir kısmı tüm deliklerden akan öz akışlar şeklinde topun dışına itilir.

Top dumanla doldurulursa, piston tüpe yerleştirildiğinde, aynı duman delikleri topun tüm deliklerinden çıkmaya başlayacaktır. Bu, gazlar üzerlerinde üretilen basıncı her yöne eşit olarak iletir.

Sıvı ve gazdaki basınç.

Sıvının ağırlığının etkisi altında, tüp içindeki kauçuk taban bükülecektir.

Sıvı, dünyadaki tüm bedenler gibi yer çekiminden etkilenir. Bu nedenle, kaba dökülen her sıvı tabakası, Pascal yasalarına göre her yöne iletilen ağırlığı ile basınç yaratır. Bu nedenle, sıvının içinde basınç vardır. Bu deneyimden görülebilir.

Alt deliği ince bir kauçuk film ile kaplanmış bir cam tüpe su dökün. Sıvının ağırlığının etkisi altında, tüpün tabanı bükülecektir.

Deneyimler, kauçuk filmin üzerindeki su sütunu ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla büküldüğünü göstermektedir. Ancak kauçuk tabanın her bükülmesinden sonra, tüp içindeki su dengeye (durur) gelir, çünkü yerçekimine ek olarak, gerilmiş kauçuk filmin elastik kuvveti su üzerinde etki eder.

Kauçuk filme etki eden kuvvetler,

her iki tarafta da aynı.

İllüstrasyon.

Taban, yerçekimi nedeniyle silindirden uzaklaşır.

Tüpü, içine su döküldüğü kauçuk taban ile su ile daha geniş bir kaba bırakalım. Tüp alçaldıkça, kauçuk filmin yavaş yavaş düzleştiğini göreceğiz. Filmin tam düzleştirilmesi, yukarıdan ve aşağıdan etkiyen kuvvetlerin eşit olduğunu gösterir. Filmin tam doğrultulması, tüp ve kaptaki su seviyeleri çakıştığında meydana gelir.

Aynı deney, bir lastik filmin şekilde gösterildiği gibi yan deliği kapladığı bir tüp ile gerçekleştirilebilir, a. Bu tüpü şekilde gösterildiği gibi suyla başka bir kaba su ile daldırın, b. Tüp ve kap seviyesindeki su seviyeleri en kısa sürede filmin tekrar düzeldiğini göreceğiz. Bu, kauçuk filme etkiyen kuvvetlerin her tarafta aynı olduğu anlamına gelir.

Tabanı düşebilecek bir gemi alın. Bir kavanoz suya batırın. Alt, kabın kenarına sıkıca bastırılacak ve düşmeyecektir. Aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilen su basıncı kuvveti ile bastırılır.

Damara dikkatlice su dökeceğiz ve dibini izleyeceğiz. Gemideki su seviyesi bankadaki su seviyesine ulaşır ulaşmaz gemiden düşecektir.

Ayrılma anında, bir kap içindeki bir sıvı sütunu yukarıdan aşağıya doğru bastırır ve bir bankada bulunan bir sıvı sütununun aynı yüksekliğinden aşağıdan yukarıya doğru basınç aktarılır. Bu basınçların her ikisi de aynıdır, ancak alt, kendi yerçekiminin etkisi nedeniyle silindirden uzaklaşır.

Su ile deneyler yukarıda tarif edilmiştir, ancak su yerine başka bir sıvı alırsanız, deneyin sonuçları aynı olacaktır.

Deneyler gösteriyor ki sıvının içinde basınç vardır ve aynı seviyede tüm yönlerde aynıdır. Derinlik ile basınç artar..

Bu bakımdan gazlar sıvılardan farklı değildir, çünkü ayrıca ağırlıkları vardır. Ancak, gazın yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan yüzlerce kat daha düşük olduğunu unutmamalıyız. Kaptaki gazın ağırlığı küçüktür ve birçok durumda "ağırlık" basıncı göz ardı edilebilir.

Geminin altındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Geminin altındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Geminin altındaki ve duvarlarındaki sıvının basıncını nasıl hesaplayabileceğinizi düşünün. İlk olarak, dikdörtgen paralel bir şekle sahip bir gemi için sorunu çözüyoruz.

güç Fbu kabın içine dökülen sıvının tabanına bastığı sıvının ağırlığı eşittir P  kap içindeki sıvı. Bir sıvının ağırlığı, kütlesi bilinerek belirlenebilir m. Kütle, bildiğiniz gibi, formülle hesaplanabilir: m \u003d ρ. Seçtiğimiz bir kaba dökülen sıvı hacmini hesaplamak kolaydır. Kaptaki sıvı sütununun yüksekliği, mektubu belirtin hve geminin alt alanı Ssonra V \u003d S.

Sıvı kütlesi m \u003d ρveya m \u003d ρ .

Bu sıvının ağırlığı P \u003d gmveya P \u003d g · ρ · S · s.

Sıvı kolonun ağırlığı sıvının kabın dibine baskı yaptığı kuvvete eşit olduğundan, ağırlığı P  kareye Ssıvı basıncı almak p:

p \u003d P / S veya p \u003d g · ρ · S · h / S,

Geminin altındaki sıvının basıncını hesaplamak için bir formülümüz var. Bu formül şunu göstermektedir: kabın altındaki sıvının basıncı sadece sıvı kolonunun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır.

Bu nedenle, türetilmiş formüle göre, kaba dökülen sıvının basıncını hesaplayabilirsiniz. herhangi bir form  (Açıkçası, hesaplamamız sadece doğrudan prizma ve silindir şeklindeki gemiler için uygundur. Enstitü fizik derslerinde formülün keyfi bir gemi için de geçerli olduğu kanıtlanmıştır). Ek olarak, kabın duvarlarındaki basıncı hesaplamak için de kullanılabilir. Sıvının içindeki basınç, aşağıdan yukarıya doğru basınç da dahil olmak üzere, bu formülle hesaplanır, çünkü aynı derinlikteki basınç tüm yönlerde aynıdır.

Basıncı formülle hesaplarken p \u003d gρh  yoğunluğa ihtiyaç var ρ   metreküp başına kilogram (kg / m3) ve sıvı kolon yüksekliği h  - metre (m) cinsinden g  \u003d 9.8 N / kg, daha sonra basınç paskal (Pa) olarak ifade edilecektir.

örnek. Yağ sütununun yüksekliği 10 m ve yoğunluğu 800 kg / m3 ise, tankın altındaki yağ basıncını belirleyin.

Sorunun durumunu yazıyoruz ve yazıyoruz.

Dano :

ρ \u003d 800 kg / m3

karar :

p \u003d 9,8 N / kg · 800 kg / m3 · 10 m ≈ 80000 Pa ≈ 80 kPa.

Cevap : p ≈ 80 kPa.

İletişim gemileri.

İletişim gemileri.

Şekil, bir lastik boru ile birbirine bağlanan iki kabı göstermektedir. Bu gemilere denir iletişim. Sulama tenekesi, çaydanlık, cezve iletişim araçlarının örnekleridir. Deneyimlerden biliyoruz ki, örneğin bir sulama kabına dökülen su, musluğun içinde ve içinde daima aynı seviyededir.

İletişim gemileri bizim için ortaktır. Örneğin, bir su ısıtıcısı, sulama kabı veya bir cezve olabilir.

Homojen bir sıvının yüzeyleri, herhangi bir şekildeki iletişim tanklarına aynı seviyede monte edilir.

Akışkan yoğunluğunda farklı.

İletişim sağlayan gemiler ile aşağıdaki basit deney yapılabilir. Deneyin başlangıcında, kauçuk tüpü ortasına kelepçeliyoruz ve tüplerden birine su döküyoruz. Sonra kelepçeyi açıyoruz ve her iki tüpteki su yüzeyleri aynı seviyeye gelene kadar su anında başka bir tüpe akıyor. Tüplerden birini bir tripoda, diğerini farklı yönlerde kaldırmak, indirmek veya eğmek için sabitleyebilirsiniz. Ve bu durumda, sıvı sakinleşir sakinleşmez, her iki tüpteki seviyeleri eşitlenir.

Herhangi bir şekle ve enine kesite sahip iletişim teknelerinde, homojen bir sıvının yüzeyleri aynı seviyede kurulur  (sıvının üzerindeki hava basıncının aynı olması şartıyla) (Şek. 109).

Bu aşağıdaki gibi gerekçelendirilebilir. Sıvı, bir kaptan diğerine geçmeden dinlenir. Yani, her iki kaptaki basınç aynı seviyede. Her iki kaptaki sıvı aynıdır, yani aynı yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle, yükseklikleri aynı olmalıdır. Bir kabı kaldırdığımızda veya ona sıvı eklediğimizde, içindeki basınç artar ve basınç dengelenene kadar sıvı başka bir kaba hareket eder.

Bir yoğunluğun bir sıvısı, iletişim damarlarından birine ve başka bir yoğunluğun ikincisine dökülürse, dengede bu sıvıların seviyeleri aynı olmayacaktır. Ve bu anlaşılabilir. Kabın dibindeki sıvının basıncının, kolonun yüksekliği ve sıvının yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu biliyoruz. Ve bu durumda, sıvıların yoğunluğu farklı olacaktır.

Basınçlar eşitse, daha yüksek yoğunluğa sahip sıvı kolonun yüksekliği daha düşük bir yoğunluğa sahip sıvı kolonun yüksekliğinden daha az olacaktır (Şek.).

Deneyim. Hava kütlesi nasıl belirlenir.

Hava ağırlığı. Atmosferik basınç.

Atmosferik basıncın varlığı.

Atmosferik basınç, kaptaki nadir havanın basıncından daha yüksektir.

Yerçekimi hem havada hem de yeryüzünde bulunan herhangi bir cisme etki eder ve bu nedenle havanın ağırlığı vardır. Havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır, kütlesini bilir.

Deneyimde hava kütlesinin nasıl hesaplanacağını göstereceğiz. Bunu yapmak için, bir tıpa ile dayanıklı bir cam top ve kelepçeli kauçuk bir tüp almanız gerekir. Havayı bir pompa ile dışarı pompalarız, boruyu bir kelepçe ile sıkıştırır ve terazide dengeleriz. Ardından, kauçuk tüp üzerindeki kelepçeyi açarak içeri hava verin. Bakiyenin dengesi ihlal edilecek. Geri yüklemek için ağırlıklar, kütlesi topun hacmindeki hava kütlesine eşit olacak başka bir tartım kabına konulmalıdır.

Deneyler, 0 ° C sıcaklıkta ve normal atmosfer basıncında, 1 m3 hava kütlesinin 1.29 kg olduğunu tespit etti. Bu havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır:

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

Dünyayı çevreleyen hava zarfına denir atmosfer   (Yunancadan aTMOS'un  - buhar, hava ve küre  - top).

Yapay Dünya uydularının uçuşunun gözlemlerinin gösterdiği gibi, atmosfer birkaç bin kilometrelik bir yüksekliğe kadar uzanıyor.

Yerçekimi nedeniyle, okyanus atmosferi gibi üst atmosfer alt katmanları sıkıştırır. Doğrudan Dünya'ya bitişik hava tabakası en çok sıkıştırılır ve Pascal’ın yasalarına göre, üzerine uygulanan baskıyı her yöne aktarır.

Bunun bir sonucu olarak, dünyanın yüzeyi ve üzerinde bulunan cisimler, havanın tüm kalınlığının basıncını yaşarlar veya genellikle bu gibi durumlarda, atmosfer basıncı .

Atmosferik basıncın varlığı, hayatta karşılaştığımız olayların çoğunu açıklayabilir. Bazılarını ele alalım.

Şekil, içinde tüpün duvarlarına tam olarak oturan bir pistonun bulunduğu bir cam tüpü göstermektedir. Tüpün ucu indirilir. Pistonu kaldırırsanız, arkasında su da artacaktır.

Bu fenomen su pompalarında ve diğer bazı cihazlarda kullanılır.

Şekilde silindirik bir kap gösterilmektedir. İçine musluklu bir tüpün yerleştirildiği bir tıpa ile kapatılır. Hava bir pompa ile kaptan dışarı pompalanır. Daha sonra tüpün ucu suya yerleştirilir. Şimdi musluğu açarsanız, su çeşmesi geminin içine sıçrayacaktır. Su kaba girer çünkü atmosferik basınç, kazandaki nadir havanın basıncından daha büyüktür.

Neden Dünya'nın bir hava kabuğu var.

Tüm bedenler gibi, Dünya'nın hava zarfını oluşturan gazların molekülleri de Dünya'ya çekilir.

Ama neden hepsi Dünya'nın yüzeyine düşmeyecek? Dünyanın hava zarfı, atmosferi nasıl? Bunu anlamak için, gaz moleküllerinin sürekli ve rastgele bir hareket halinde olduğu dikkate alınmalıdır. Ama sonra başka bir soru ortaya çıkıyor: bu moleküller neden dünya uzayına, yani uzaya uçmuyor.

Dünya'yı tamamen terk etmek için, bir uzay gemisi veya roket gibi bir molekülün çok yüksek bir hıza sahip olması gerekir (11,2 km / s'den az olmamalıdır). Bu sözde ikinci boşluk hızı. Dünya'nın hava zarfındaki çoğu molekülün hızı bu kozmik hızdan çok daha düşüktür. Bu nedenle, çoğu Dünya'ya yerçekimi ile bağlıdır, sadece ihmal edilebilir sayıda molekül Dünya'dan uzaya uçar.

Moleküllerin rastgele hareketi ve yerçekimi etkisi, Dünya'nın yakınındaki uzayda yükselen, bir hava kabuğu veya bildiğimiz atmosfer oluşturan gaz molekülleriyle sonuçlanır.

Ölçümler hava yoğunluğunun yükseklikle birlikte hızla azaldığını göstermektedir. Bu nedenle, Dünya'nın 5.5 km üzerinde bir yükseklikte, havanın yoğunluğu, Dünya yüzeyindeki yoğunluğundan 2 kat daha az, 11 km - 4 kat daha az bir rakımda ve bu şekilde devam eder. Ve son olarak, en üst katmanlarda (Dünya'nın yüzlerce ve binlerce kilometre üzerinde), atmosfer yavaş yavaş havasız uzaya dönüşüyor. Dünyanın hava zarfının net bir sınırı yoktur.

Kesin olarak, yerçekimi etkisinden dolayı, herhangi bir kapalı kaptaki gaz yoğunluğu, kabın hacmi boyunca aynı değildir. Kabın dibinde, gaz yoğunluğu üst kısımlarından daha fazladır; bu nedenle, kaptaki basınç aynı değildir. Kabın dibinde, üstte olduğundan daha büyüktür. Bununla birlikte, kapta bulunan gaz için, yoğunluk ve basınçtaki bu fark o kadar küçüktür ki, birçok durumda tamamen göz ardı edilebilir, sadece bunu bilin. Ancak birkaç bin kilometreyi aşan bir atmosfer için bu fark önemlidir.

Atmosferik basıncın ölçülmesi. Torricelli deneyimi.

Atmosferik basınç, sıvı bir kolonun basıncını hesaplamak için formül kullanılarak hesaplanamaz (§ 38). Bu hesaplama için, atmosferin yüksekliğini ve hava yoğunluğunu bilmeniz gerekir. Ancak atmosferin kesin bir sınırı yoktur ve farklı yüksekliklerde havanın yoğunluğu farklıdır. Ancak atmosferik baskı, İtalyan bilim adamları tarafından 17. yüzyılda önerilen deneyim kullanılarak ölçülebilir. Evangelista torricelli Galileo öğrencisi.

Torricelli'nin deneyi şu şekildedir: yaklaşık 1 m uzunluğunda, bir ucunda mühürlenmiş bir cam tüp cıva ile doldurulur. Daha sonra, tüpün ikinci ucunu sıkıca kapatarak, ters çevrilir ve cıva içeren bir kaba indirilir, burada tüpün bu ucu cıva seviyesi altında açılır. Bir sıvı ile yapılan herhangi bir deneyde olduğu gibi, cıvanın bir kısmı bardağa dökülürken, bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan cıva sütununun yüksekliği yaklaşık 760 mm'dir. Tüpün içindeki cıva üzerinde hava yoktur, havasız bir boşluk vardır, bu nedenle tüp içindeki cıva sütununa gaz uygulanmaz ve ölçümleri etkilemez.

Yukarıda açıklanan deneyimi öneren Torricelli, açıklamasını yaptı. Atmosfer, kaptaki civa yüzeyine bastırır. Civa dengede. Böylece tüp içindeki basınç aa1 (bkz. Şek.) Atmosferik basınca eşittir. Atmosferik basınç değiştiğinde, borudaki cıva kolonunun yüksekliği de değişir. Artan basınç ile kolon uzar. Basınçta bir azalma ile - cıva sütunu yüksekliğini azaltır.

Aa1 seviyesinde borudaki basınç, borudaki cıva kolonunun ağırlığı ile oluşturulur, çünkü borunun üst kısmında cıva üstünde hava yoktur. Bunu takip eder atmosferik basınç, borudaki cıva kolonunun basıncına eşittir , T.E.

p  atm \u003d p  cıva.

Atmosferik basınç ne kadar yüksek olursa Torricelli deneyinde cıva sütunu o kadar yüksek olur. Bu nedenle, pratikte, atmosferik basınç cıva kolonunun yüksekliği ile ölçülebilir (milimetre veya santimetre cinsinden). Örneğin, atmosferik basınç 780 mm Hg ise. Mad. ("milimetre cıva" derler), bu, havanın 780 mm yüksekliğinde dikey bir cıva sütunu ile aynı basıncı ürettiği anlamına gelir.

Bu nedenle, bu durumda, atmosferik basıncın ölçüm birimi olarak 1 milimetre cıva (1 mmHg) alınır. Bu birim ile bildiğimiz birim arasındaki oranı bulun - paskal  (Pa).

1 mm yükseklikteki civa kolonunun ρ basıncı:

p = g ρ, p  \u003d 9,8 N / kg · 13600 kg / m3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Yani, 1 mmHg. Mad. \u003d 133.3 Pa.

Günümüzde atmosfer basıncı genellikle hektopaskal olarak ölçülür (1 hPa \u003d 100 Pa). Örneğin, hava raporlarında basıncın 713 mmHg ile aynı olan 1013 hPa olduğu söylenebilir. Mad.

Tüpteki cıva sütununun yüksekliğini günlük olarak gözlemleyen Torricelli, bu yüksekliğin değiştiğini, yani atmosfer basıncının kararsız olduğunu, artabileceğini ve azaltabileceğini buldu. Torricelli ayrıca atmosfer basıncının havadaki değişikliklerle ilişkili olduğunu belirtti.

Torricelli deneyinde kullanılan cıva tüpüne dikey bir ölçek takarsanız, en basit cihazı alırsınız - cıva barometresi   (Yunancadan baros  - şiddet metreo  - ölçü). Atmosferik basıncı ölçmeye yarar.

Barometre bir aneroiddir.

Uygulamada, bir metal barometre kadranlı barometre   (Yunancadan tercüme edilmiştir - kadranlı barometre). Barometrenin adı budur çünkü cıva içermez.

Aneroidin görünümü şekilde gösterilmiştir. Ana kısmı dalgalı (oluklu) bir yüzeye sahip bir metal kutu 1'dir (diğer şekle bakınız). Hava bu kutudan dışarı pompalanır ve böylece atmosferik basınç kutuyu ezmez, kapağı 2 bir yay ile yukarı doğru çekilir. Artan atmosfer basıncı ile kapak aşağı doğru bükülür ve yayı çeker. Basınç düştüğünde, yay kapağı düzleştirir. Basınç değiştiğinde sağa veya sola hareket eden bir iletim mekanizması 3 kullanılarak yaya bir işaretçi ok 4 bağlanır. Oklar altında bir civa barometresinin ifadesine göre çizilen bir ölçek güçlendirilir. Böylece, aneroidin okunun karşı durduğu 750 sayısı (bkz. Şekil), cıva barometresinde şu anda cıva kolonunun yüksekliğinin 750 mm olduğunu gösterir.

Bu nedenle, atmosferik basınç 750 mm RT'dir. Mad. veya ≈ 1000 hPa.

Atmosferik basıncın değeri, önümüzdeki günlerde hava durumunu tahmin etmek için çok önemlidir, çünkü atmosfer basıncındaki bir değişiklik, havadaki bir değişiklikle ilişkilidir. Meteorolojik gözlemler için barometre gerekli bir araçtır.

Çeşitli yüksekliklerde atmosfer basıncı.

Bir sıvıda, basınç, bildiğimiz gibi, sıvının yoğunluğuna ve kolonunun yüksekliğine bağlıdır. Düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle, sıvının farklı derinliklerde yoğunluğu neredeyse aynıdır. Bu nedenle, basıncı hesaplarken, yoğunluk sabitini dikkate alırız ve sadece yükseklikteki değişikliği dikkate alırız.

Durum gazlarla daha karmaşıktır. Gazlar yüksek oranda sıkıştırılabilir. Ve gaz ne kadar güçlü sıkıştırılırsa, yoğunluğu o kadar fazla ve ürettiği basınç o kadar büyük olur. Sonuçta, gaz basıncı moleküllerinin vücudun yüzeyine etkisi ile oluşturulur.

Dünya yüzeyinin yakınındaki hava katmanları, üstlerindeki tüm üstteki hava katmanları tarafından sıkıştırılır. Ancak yüzeyden hava tabakası ne kadar yüksek olursa, o kadar zayıf sıkıştırılır, yoğunluğu o kadar düşük olur. Sonuç olarak, daha az baskı üretir. Örneğin, bir balon Dünya yüzeyinin üzerinde yükselirse, balon üzerindeki hava basıncı daha az olur. Bu sadece üstündeki hava kolonunun yüksekliği azaldığı için değil, aynı zamanda hava yoğunluğu azaldığı için de olur. Yukarıda aşağıdan daha küçük. Bu nedenle, hava basıncının yüksekliğe bağımlılığı sıvıdan daha karmaşıktır.

Gözlemler, deniz seviyesinde yatan bölgelerdeki atmosfer basıncının ortalama 760 mm Hg olduğunu göstermektedir. Mad.

0 ° C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğinde bir cıva kolonunun basıncına eşit atmosferik basınca normal atmosfer basıncı denir.

Normal atmosfer basıncı  101300 Pa \u003d 1013 hPa'ya eşittir.

Yükseklik ne kadar yüksek olursa basınç o kadar düşük olur.

Küçük artışlarla, ortalama olarak, her 12 metrelik bir yükseliş için basınç 1 mm Hg azalır. Mad. (veya 1.33 hPa).

Basıncın rakıma bağımlılığını bilerek, barometrenin rakımının üzerindeki rakımı belirlemek mümkündür. Yüksekliği doğrudan ölçebileceğiniz bir ölçeğe sahip aneroidlere denir altimetreler . Havacılıkta ve dağlara tırmanırken kullanılırlar.

Manometreler.

Atmosfer basıncını ölçmek için barometrelerin kullanıldığını zaten biliyoruz. Atmosferden daha yüksek veya daha düşük basınçları ölçmek için, manometreler   (Yunancadan manos  - nadir, gevşek metreo  - ölçü). Basınç ölçerler sıvı  ve maden.

Önce cihazı ve işlemi düşünelim açık sıvı manometre. Bir miktar sıvının döküldüğü iki dizli bir cam tüpten oluşur. Sıvı, her iki dizine aynı seviyede kurulur, çünkü damarın dizlerindeki yüzeyinde sadece atmosferik basınç etki eder.

Böyle bir basınç göstergesinin nasıl çalıştığını anlamak için, bir tarafı lastik bir filmle sıkılan yuvarlak bir düz kutuya kauçuk bir tüp ile bağlanabilir. Filme parmağınızla basarsanız, kutuya bağlı manometrenin dirseğindeki sıvı seviyesi azalacak ve diğer dirsekte artacaktır. Bunun nedeni nedir?

Filme basılması kutudaki hava basıncını arttırır. Pascal yasasına göre, basınçtaki bu artış, kutuya bağlı basınç göstergesinin dirseğindeki sıvıya da iletilir. Bu nedenle, bu dizdeki sıvı üzerindeki basınç, sıvı üzerinde sadece atmosferik basıncın etki ettiği diğerinden daha büyük olacaktır. Bu aşırı basıncın kuvvetinin etkisi altında, sıvı hareket etmeye başlayacaktır. Basınçlı havalı bir dizde sıvı düşecek, diğerinde yükselecektir. Basınçlı havanın aşırı basıncı, basınç göstergesinin diğer dirseğinde fazla sıvı sütunu üreten basınç ile dengelendiğinde, sıvı dengeye (durma) gelecektir.

Film üzerindeki basınç ne kadar güçlü olursa, fazla sıvı sütunu ne kadar yüksek olursa basıncı o kadar büyük olur. dolayısıyla, basınç değişiklikleri bu fazla sütunun yüksekliği ile değerlendirilebilir.

Şekil böyle bir manometrenin sıvının içindeki basıncı nasıl ölçebileceğini göstermektedir. Tüp sıvıya ne kadar derine batırılırsa, manometrenin dirseklerindeki sıvı sütunlarının yükseklik farkı o kadar büyük olur, bu nedenle ve daha fazla basınç sıvı üretir.

Cihazın kutusunu sıvının içinde bir derinliğe monte edip film yukarı, yanlara ve aşağıya doğru çevirirseniz, basınç göstergesi değişmez. Öyle olmalı, çünkü sıvının içinde aynı seviyede, basınç her yönde aynıdır.

Şekil gösterir metal basınç göstergesi . Böyle bir manometrenin ana kısmı bir boruya bükülmüş metal bir borudur 1 bir ucu kapalı. Bir musluk ile tüpün diğer ucu 4   basıncın ölçüldüğü kap ile iletişim kurar. Artan basınçla tüp bükülür. Kapalı ucunun bir kolla hareketi 5   ve çarklar 3   oka geçti 2 cihazın ölçeğine yakın hareket. Basınçtaki bir azalmayla, tüp esnekliği nedeniyle önceki konumuna döner ve ok sıfır ölçek bölümüne döner.

Pistonlu sıvı pompası.

Daha önce incelediğimiz deneyde (§ 40), atmosferik basınç altında bir cam tüpteki suyun pistonun arkasında yükseldiği bulundu. Eylemin temeli budur piston  pompalar.

Pompa şekilde şematik olarak gösterilmiştir. İçinde yukarı ve aşağı giden, teknenin duvarlarına, pistonuna yaslanmış bir silindirden oluşur 1 . Silindirin altına ve pistonun kendisine valflar monte edilir. 2 sadece açılıyor. Piston yukarı doğru hareket ettiğinde, atmosferik basınç altındaki su boruya girer, alt valfi yükseltir ve pistonun arkasında hareket eder.

Piston aşağı doğru hareket ettiğinde, pistonun altındaki su alt valfe bastırır ve kapanır. Aynı zamanda, suyun basıncı altında, pistonun içindeki valf açılır ve su pistonun üzerindeki boşluğa geçer. Bir dahaki sefere piston yukarı doğru hareket ettiğinde, üzerindeki su onunla birlikte yükselir ve çıkış borusuna dökülür. Aynı zamanda, pistonun arkasında, pistonun daha sonra alçaltılması üzerine, üstünde olacak yeni bir kısım su yükselir ve bu işlem, pompa çalışırken tekrar tekrar tekrarlanır.

Hidrolik pres.

Pascal Yasası eylemi açıklamanızı sağlar hidrolik makine   (Yunancadan gidravlikos  - su). Bunlar, çalışması hareket yasalarına ve sıvıların dengesine dayanan makinelerdir.

Hidrolik makinenin ana kısmı, pistonlar ve bir bağlantı borusu ile donatılmış farklı çaplarda iki silindirdir. Pistonların ve tüpün altındaki boşluk sıvı ile doldurulur (genellikle mineral yağ). Her iki silindirdeki sıvı kolonların yükseklikleri, pistonlar üzerinde kuvvetler hareket edene kadar aynıdır.

Şimdi güçlerin F  1 ve F  2 - pistonlara etki eden kuvvetler, S  1 ve S  2 - pistonların alanı. İlk (küçük) pistonun altındaki basınç p 1 = F 1 / S  1 ve ikincisinin altında (büyük) p 2 = F 2 / S  2. Pascal yasalarına göre, dinlenme baskısı her yöne eşit olarak iletilir, yani. p 1 = p  2 veya F 1 / S 1 = F 2 / S  2, itibaren:

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

Dolayısıyla güç F 2 birçok kez daha fazla güç F 1 , büyük bir pistonun alanının küçük bir pistonun alanından kaç katı. Örneğin, büyük bir pistonun alanı 500 cm2 ve küçük bir pistonun alanı 5 cm2 ise ve 100 N'luk bir kuvvet küçük bir pistona etki ediyorsa, o zaman 100 kat daha büyük, yani 10.000 N'luk bir kuvvet daha büyük bir pistona etki eder.

Böylece, bir hidrolik makinenin yardımıyla, daha büyük bir kuvveti küçük bir kuvvetle dengelemek mümkündür.

tutum F 1 / F  Şekil 2, güç kazancını göstermektedir. Örneğin, yukarıdaki örnekte, güç kazancı 10.000 N / 100 N \u003d 100'dür.

Preslemek için kullanılan hidrolik makineye (sıkma) denir hidrolik pres .

Büyük baskı gerektiren yerlerde hidrolik presler kullanılır. Örneğin, yağ değirmenlerindeki tohumlardan yağı sıkmak, kontrplak, karton, saman bastırmak için. Metalurji tesislerinde, hidrolik presler makinelerin çelik şaftlarını, demiryolu tekerleklerini ve diğer birçok ürünü yapmak için kullanılır. Modern hidrolik presler onlarca ve yüz milyonlarca Newton geliştirebilir.

Hidrolik pres cihazı şematik olarak şekilde gösterilmiştir. Preslenmiş gövde 1 (A), büyük bir pistona 2 (B) bağlı bir platform üzerine serilir. Küçük piston 3 (D) sıvı üzerinde çok fazla basınç oluşturur. Bu basınç, silindirleri dolduran sıvının her noktasına aktarılır. Bu nedenle, aynı basınç ikinci büyük pistona etki eder. Ancak 2. (büyük) pistonun alanı küçük olanın alanından daha büyük olduğu için, üzerine etkiyen kuvvet, piston 3 (D) üzerinde etkili olan kuvvetten daha büyük olacaktır. Bu kuvvetin etkisi altında, piston 2 (B) yükselecektir. Piston 2 (B) yükseldikçe, gövde (A) sabit üst platforma dayanır ve büzülür. Bir manometre 4 (M) kullanarak sıvı basıncı ölçülür. Sıvı basıncı izin verilen değeri aştığında emniyet valfi 5 (P) otomatik olarak açılır.

Küçük bir silindirden büyük bir sıvıya küçük pistonun 3 (D) tekrarlanan hareketleri ile pompalanır. Bu aşağıdaki gibi yapılır. Küçük piston (D) kaldırıldığında, valf 6 (K) açılır ve pistonun altındaki boşluğa sıvı emilir. Küçük pistonu sıvı basıncı etkisi altında indirirken, valf 6 (K) kapanır ve valf 7 (K ") açılır ve sıvı büyük bir kaba geçer.

Su ve gazın vücuda daldırılmış etkisi.

Su altında, havada zor yükselen bir taşı kolayca kaldırabiliriz. Mantarı suyun altına koyar ve ellerinizden çıkarırsanız, açılır. Bu fenomenler nasıl açıklanabilir?

Sıvının bir teknenin dibine ve duvarlarına bastırdığını (§ 38) biliyoruz. Ve sıvının içine bir miktar katı yerleştirilirse, o zaman kabın duvarları gibi basınca maruz kalacaktır.

Sıvının içine daldırılmış sıvının yan tarafından etki eden kuvvetleri düşünün. Akıl yürütmeyi kolaylaştırmak için, sıvının yüzeyine paralel tabanlarla paralel bir şekle sahip bir gövde seçeceğiz (Şek.). Vücudun yan taraflarına etkiyen kuvvetler çift olarak eşittir ve birbirini dengeler. Bu güçlerin etkisi altında, vücut kasılır. Ancak vücudun üst ve alt yüzlerine etki eden kuvvetler aynı değildir. Üst yüze kuvvetle yukarıdan bastırır F 1 sıvı yüksek sütun h  1. Alt yüz basıncı seviyesinde, yüksekliği olan bir sıvı sütunu üretir h  2. Bu basınç, bildiğimiz gibi (§ 37), sıvının içinde her yöne iletilir. Bu nedenle, vücudun alt yüzünde aşağıdan yukarıya doğru kuvvetle F  2 sıvı yüksek bir sütun presler h  2. ancak h  2 tane daha h  1, bu nedenle, kuvvet modülü F  2 daha fazla güç modülü F  1. Bu nedenle, vücut sıvıdan kuvvetle atılır F  kuvvet farkına eşit F 2 - F  1, yani.

Ancak S · h \u003d V, burada V, paralel boru hattının hacmi ve ρ W · V \u003d mw, paralel boru hattının hacmindeki sıvı kütlesidir. dolayısıyla,

F çıkışı \u003d g · m W \u003d P W,

t., e. kaldırma kuvveti, içine daldırılmış vücut hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir  (kaldırma kuvveti, içine daldırılmış bir cismin hacmiyle aynı hacimdeki bir sıvının ağırlığına eşittir).

Bir vücudu sıvıdan dışarı iten bir kuvvetin varlığını deneyimlerden tespit etmek kolaydır.

Resimde ve  yayda asılı bir gövdeyi, sonunda bir ok işareti ile gösterir. Ok, üçayak üzerindeki yayın uzantısını işaretler. Vücut suya bırakıldığında, yay kasılır (Şek. b). Vücudunuzda aşağıdan yukarıya doğru kuvvet uygulayarak aynı yay azalması meydana gelir, örneğin elinizle bastırın (kaldırın).

Bu nedenle, deneyim bir sıvı içindeki bir vücut, o vücudu sıvıdan dışarı iten bir kuvvetten etkilenir..

Gazlara bildiğimiz gibi Pascal yasası da geçerlidir. bu nedenle bir gazdaki cisimler onları gazın dışına iten bir kuvvetten etkilenir. Bu gücün etkisi altında balonlar yükselir. Bir vücudu gazdan dışarı iten bir kuvvetin varlığı da deneysel olarak gözlemlenebilir.

Bir cam topu veya mantarla kapatılmış büyük bir şişeyi kısaltılmış bir tartım kabına asacağız. Denge dengelidir. Daha sonra şişenin (veya topun) altına geniş bir kap yerleştirilir, böylece şişenin tamamı çevrelenir. Damar, yoğunluğu hava yoğunluğundan daha büyük olan karbondioksit ile doldurulur (bu nedenle, karbondioksit aşağı iner ve kabı doldurur, havayı değiştirir). Bu durumda, dengenin dengesi bozulur. Şişesi asılı olan bir bardak yükselir (Şek.). Karbondioksite daldırılmış bir şişe, havada etkiyen kuvvetten daha fazla kaldırma kuvvetine sahiptir.

Vücudu bir sıvı veya gazdan dışarı iten kuvvet, o vücuda uygulanan yerçekimi kuvvetinin tersine yönlendirilir..

Bu nedenle, proclosmos). Bu, suda neden zor havada tuttuğumuz vücutları bazen kolayca kaldırdığımızı açıklar.

Küçük bir kova ve silindirik bir gövde yayından asılır (Şekil A). Üçayak üzerindeki ok yay gerginliğini gösterir. Havadaki vücut ağırlığını gösterir. Vücudu yükselterek, sıvı ile doldurulmuş bir döküm kabı, döküm tüpünün seviyesine yerleştirilir. Bundan sonra, vücut tamamen sıvıya daldırılır (Şekil, B). Aynı zamanda sıvısı, hacmi vücudun hacmine eşit olan kısmı dökülür  bir döküm kabından bir bardağa dönüştürülür. Yay kasılır ve yay işaretçisi yükselir, bu da sıvıdaki vücut ağırlığında bir azalmaya işaret eder. Bu durumda, yer çekimine ek olarak, vücuda başka bir kuvvet etki eder ve onu sıvıdan dışarı iter. Sıvı camdan üst kepçeye dökülürse (yani, vücut tarafından yer değiştiren), yaylı işaretçi başlangıç \u200b\u200bkonumuna geri döner (Şekil C).

Bu deneyime dayanarak, bir sıvıya tamamen daldırılmış bir gövdeyi dışarı iten kuvvet, bu gövdenin hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir . Aynı sonuca § 48'de ulaştık.

Benzer bir deney bir tür gaza batırılmış bir vücutla yapıldıysa, vücudu gazın dışına iten kuvvet de vücut hacminde alınan gazın ağırlığına eşittir .

Vücudu bir sıvı veya gazın dışına iten kuvvet denir arşimet kuvvetibilim adamının onuruna Arşimet   ilk önce varlığına işaret eden ve değerini hesaplayan.

Bu nedenle, deneyim Arşimet (veya kaldırma kuvveti) kuvvetinin vücut hacmindeki sıvının ağırlığına eşit olduğunu doğruladı, yani. F  A \u003d P  x \u003d g m  Eh. Vücut tarafından yer değiştiren sıvı mw kütlesi, yoğunluğu ρ w ve sıvıya daldırılan Vt gövdesinin hacmi (Vw - vücut tarafından yer değiştiren sıvının hacmi V t'ye eşittir - sıvının içine daldırılmış vücut hacmi), yani. m W \u003d ρ W · V t Sonra şunu elde ederiz:

F  A \u003d g ρ  w · V  t

Sonuç olarak Arşimet kuvveti, vücudun içine daldığı sıvının yoğunluğuna ve bu vücudun hacmine bağlıdır. Ancak, örneğin, sıvıya batırılmış vücudun maddesinin yoğunluğuna bağlı değildir, çünkü bu değer elde edilen formüle dahil değildir.

Şimdi bir sıvıya (veya gaza) batırılmış bir vücudun ağırlığını belirledik. Bu durumda vücuda etki eden iki kuvvet zıt yönlere (yerçekimi aşağı ve Arşimet kuvveti yukarı doğru) yönlendirildiğinden, sıvı P 1'deki vücut ağırlığı vakumdaki vücut ağırlığından daha az olacaktır. P \u003d gm  Arşimet kuvveti F  A \u003d g m  w (nerede m  g - vücut tarafından yer değiştiren sıvı veya gaz kütlesi).

Bu şekilde eğer vücut bir sıvıya veya gaza daldırılmışsa, yer değiştirdiği sıvı veya gazın ağırlığı kadar ağırlığını kaybeder.

örnek. Deniz suyunda 1.6 m 3 hacimli bir taşa etkiyen kaldırma kuvveti belirlenir.

Sorunun durumunu yazıp çözüyoruz.

Pop-up gövde sıvının yüzeyine ulaştığında, yukarı doğru hareketi ile Arşimet kuvveti azalacaktır. Neden? Ancak sıvıya daldırılmış vücut parçasının hacmi azalacak ve Arşimet kuvveti, içine daldırılmış vücut parçasının hacmindeki sıvının ağırlığına eşit olacaktır.

Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda, vücut duracak ve kısmen suya daldırılmış olan sıvının yüzeyinde yüzecektir.

Ortaya çıkan sonucun deneyimde doğrulanması kolaydır.

Döküm kabının içine döküm borusu seviyesine kadar su dökün. Bundan sonra, yüzen gövdeyi havaya tarttıktan sonra gemiye batıracağız. Suya inen vücut, içine daldırılmış vücut parçasının hacmine eşit bir su hacmini değiştirir. Bu suyu tarttıktan sonra, ağırlığının (Arşimet kuvveti) yüzen cisme etkiyen yerçekimi kuvvetine veya bu cismin havadaki ağırlığına eşit olduğunu görüyoruz.

Aynı deneyleri farklı sıvılar içinde yüzen diğer vücutlarla yaptıktan sonra - su, alkol, tuz çözeltisinde, eğer bir vücut sıvı içinde yüzüyorsa, onun tarafından değiştirilen sıvının ağırlığı, bu vücudun havadaki ağırlığına eşittir.

Bunu kanıtlamak kolaydır katı bir katının yoğunluğu bir sıvının yoğunluğundan daha büyükse, vücut böyle bir sıvıya batırılır. Daha düşük yoğunluklu bir gövde bu sıvıda yüzer. Örneğin bir demir parçası suda boğulur, ancak cıva içinde yüzer. Yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşit olan bir vücut sıvının içindeki dengede kalır.

Buz, suyun yüzeyinde yüzer, çünkü yoğunluğu su yoğunluğundan daha azdır.

Vücudun yoğunluğu sıvının yoğunluğuna göre ne kadar düşükse, vücut sıvıya daldırılırsa .

Vücudun ve sıvının eşit yoğunluklarında, vücut sıvının içinde herhangi bir derinlikte yüzer.

Su ve gazyağı gibi iki karışmaz sıvı, yoğunluklarına göre kapta bulunur: kabın alt kısmında daha yoğun su (ρ \u003d 1000 kg / m3), üstte daha hafif gazyağı (ρ \u003d 800 kg / m3) .

Sucul ortamda yaşayan canlı organizmaların ortalama yoğunluğu, suyun yoğunluğundan çok az farklıdır, bu nedenle ağırlıkları Arşimet kuvveti tarafından neredeyse tamamen dengelenmiştir. Bu sayede sudaki hayvanlar karasal olanlar gibi güçlü ve büyük iskeletlere ihtiyaç duymazlar. Aynı nedenle, su bitkilerinin gövdeleri elastiktir.

Balık yüzme mesanesi hacmini kolayca değiştirir. Kasların yardımıyla balık büyük bir derinliğe indiğinde ve üzerindeki su basıncı arttığında, kabarcık büzülür, balığın vücut hacmi azalır ve yukarı doğru itilmez, ancak derinlemesine yüzer. Böylece, balık, belirli sınırlar içinde dalışın derinliğini düzenleyebilir. Balinalar, dalış kapasitesini akciğer kapasitesini azaltarak ve artırarak ayarlar.

Yelkenli gemiler.

Nehirler, göller, denizler ve okyanuslar üzerinde yüzen gemiler, farklı yoğunluklara sahip farklı malzemelerden yapılmıştır. Gövde genellikle çelik saclardan yapılır. Gemilere güç veren tüm iç bağlantı elemanları da metalden yapılmıştır. Gemilerin inşası için, suya kıyasla hem daha yüksek hem de daha düşük yoğunluklara sahip çeşitli malzemeler kullanılır.

Gemiler suda ne kalıyor, gemiye çıkıyor ve büyük yükler taşıyor mu?

Yüzen bir gövdeyle yapılan deney (§ 50), vücudun su altı kısmı ile o kadar fazla su yerinden olduğunu, bu suyun ağırlık olarak havadaki vücudun ağırlığına eşit olduğunu göstermiştir. Bu herhangi bir gemi için de geçerlidir.

Geminin sualtı kısmı tarafından yer değiştiren suyun ağırlığı, havada kargo bulunan geminin ağırlığına veya kargo ile gemiye etki eden yerçekimine eşittir.

Geminin suya daldırıldığı derinliğe denir taslak . İzin verilen en büyük taslak, gemi gövdesinde kırmızı bir çizgi ile işaretlenmiştir. su hattı   (Hollandaca'dan. sulak  - su).

Su hattına daldığında, gemi tarafından yüklenen tekneye yüklenen yerçekimi kuvvetine eşit olan suyun ağırlığı, teknenin yer değiştirmesi olarak adlandırılır..

Şu anda, 5.000.000 kN (5 · 106 kN) ve daha fazla deplasmanı olan gemiler, petrol taşımacılığı için, yani 500.000 ton (5 · 10 5 t) ve daha fazla kütleye sahip olan kargo ile inşa edilmektedir.

Geminin ağırlığını deplasmandan çıkarırsak, bu geminin kapasitesini alırız. Yükleme kapasitesi, geminin taşıdığı yükün ağırlığını gösterir.

Gemi yapımı Eski Mısır'da, Fenike'de (Fenikelilerin en iyi gemi yapımcılarından biri olduğuna inanılmaktadır), Antik Çin'de bile vardı.

Rusya'da gemi yapımı 17-18 yüzyılların başında ortaya çıktı. Çoğunlukla savaş gemileri inşa edildi, ancak Rusya'da ilk buz kırıcı, içten yanmalı bir motorla geliyor ve atomik buz kırıcı Arctic inşa edildi.

Balonu.

1783'te Montgolfier kardeşlerin balonunun tanımını içeren bir çizim: “İlk olan“ Globe balonu ”nın görünümü ve kesin boyutları. 1786

Eski zamanlardan beri insanlar bulutların üzerinde uçma, havadar okyanusta yüzme, deniz boyunca yelken açmayı hayal ettiler. Havacılık için

İlk başta, ısıtılmış hava veya hidrojen veya helyum ile doldurulmuş balonlar kullanıldı.

Bir balonun havaya yükselmesi için Arşimet kuvvetinin (itme) F  Ve topun üzerinde hareket ederken, daha fazla yerçekimi vardı F  ağır, yani F  A\u003e F  kordon.

Top yükseldikçe, üzerine etki eden Arşimet kuvveti azalır ( F  A \u003d gρV), çünkü üst atmosferin yoğunluğu Dünya'nın yüzeyinden daha düşüktür. Daha yükseğe çıkmak için, toptan özel bir balast (yük) düşürülür ve bu da topu kolaylaştırır. Sonunda, top maksimum kaldırma yüksekliğine ulaşır. Topu özel bir valf yardımıyla kabuğundan indirmek için gazın bir kısmı serbest bırakılır.

Yatay yönde, balon sadece rüzgarın etkisi altında hareket eder, bu nedenle buna denir balon   (Yunancadan aER  - hava stato  - ayakta). Atmosferin üst katmanlarını incelemek için çok uzun zaman önce olmayan stratosfer büyük balonlar kullanıldı - stratosfer balon .

Yolcuların ve kargoların hava yoluyla taşınması için büyük uçakların nasıl inşa edileceğini öğrenmeden önce, güdümlü balonlar kullanıldı - hava gemileri. Uzun bir şekle sahiptirler, pervaneyi tahrik eden gövdenin altında motorlu bir gondol asılır.

Balon sadece kendini yükseltmekle kalmaz, aynı zamanda belirli bir yükü kaldırabilir: kabin, insanlar, aletler. Bu nedenle, ne tür bir yükün bir balonu kaldırabileceğini bulmak için, onu belirlemek gerekir kaldırma kuvveti.

Örneğin, helyumla doldurulmuş 40 m3'lük bir balonun havaya girmesine izin verin. Topun kabuğunu dolduran helyum kütlesi aşağıdakilere eşit olacaktır:
  m Ge \u003d ρ Ge · V \u003d 0,1890 kg / m3 · 40 m3 \u003d 7,2 kg,
  ve ağırlığı:
  P Ge \u003d g · m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N.
  Bu topun havada etkili olduğu kaldırma kuvveti (Arşimet), 40 m3'lük bir hacme sahip havanın ağırlığına eşittir, yani.
  F A \u003d \u200b\u200bg · ρ hava V; F A \u003d \u200b\u200b9,8 N / kg · 1,3 kg / m3 · 40 m3 \u003d 520 N.

Bu, topun 520 N - 71 N \u003d 449 N ağırlığındaki bir yükü kaldırabileceği anlamına gelir.

Aynı hacme sahip fakat hidrojenle doldurulmuş bir top 479 N'luk bir yük kaldırabilir. Bu nedenle kaldırma kuvveti helyumla doldurulmuş bir toptan daha büyüktür. Ancak yine de, helyum daha sık kullanılır, çünkü yanmaz ve bu nedenle daha güvenlidir. Hidrojen yanıcı bir gazdır.

Sıcak hava ile dolu bir topu kaldırmak ve indirmek çok daha kolaydır. Bunu yapmak için, topun alt kısmında bulunan deliğin altında bir brülör bulunur. Bir gaz brülörü kullanarak, topun içindeki havanın sıcaklığını ayarlayabilirsiniz, bu da yoğunluğu ve kaldırma kuvveti anlamına gelir. Topu daha yükseğe çıkarmak için, içindeki havayı yeterince ısıtın, brülörün alevini arttırın. Brülör alevi azaldıkça, toptaki hava sıcaklığı düşer ve top düşer.

Topun ve kabinin ağırlığının kaldırma kuvvetine eşit olacağı topun sıcaklığını seçebilirsiniz. Daha sonra top havada asılı kalacak ve ondan gözlem yapmak kolay olacak.

Bilimin gelişmesiyle birlikte, havacılık mühendisliğinde önemli değişiklikler oldu. Balonlar için dayanıklı, dona dayanıklı ve hafif hale gelen yeni kabuklar kullanmak mümkün hale geldi.

Radyo mühendisliği, elektronik ve otomasyon alanındaki ilerlemeler insansız balonların inşasına izin vermiştir. Bu balonlar, alt atmosferdeki coğrafi ve biyomedikal araştırmalar için hava akımlarını incelemek için kullanılır.

\u003e\u003e Basınç ve basınç kuvveti

İnternet Sitelerinden Okuyucular tarafından Gönderildi

Fizik dersi özetleri koleksiyonu, okul müfredatından konuyla ilgili makaleler. Takvim tematik planlama, fizik 7. sınıf çevrimiçi, fizik üzerine kitaplar ve ders kitapları. Okul çocukları ders için hazırlanır.

Ders içeriği    ders özeti ve destekleyici çerçeve ders sunumu interaktif teknolojiler hızlandırıcı öğretim yöntemleri uygulama    testler, çevrimiçi görevleri test etme ve ödev atölye çalışmaları ve sınıf tartışmaları için eğitimlerle ilgili sorular çizimler    video ve ses malzemeleri fotoğraflar, resimler, grafikler, tablolar, çizgi romanlar, benzetmeler, deyişleri, bulmacalar, şakalar, şakalar, tırnak Takviyeler    özetler hile sayfaları cips meraklı eşyalar için fişler Ders kitaplarını ve dersleri geliştirme    kullanılmayan bilgileri yenisiyle değiştiren bir ders kitabında hata düzeltme Sadece öğretmenler için    eğitim programları yönergeleri zamanlar

Havayla dolu, üstüne piston monte edilmiş kapalı bir silindir düşünün. Pistona basmaya başlarsanız, silindirdeki hava hacmi azalmaya başlayacak, hava molekülleri birbirleriyle ve pistonla daha yoğun bir şekilde çarpışacak ve piston üzerindeki basınçlı hava basıncı artacaktır.

Piston şimdi keskin bir şekilde serbest bırakılırsa, basınçlı hava keskin bir şekilde yukarı itecektir. Bu, sabit bir piston alanı ile, basınçlı hava tarafından pistona etkiyen kuvvetin artacağı için olacaktır. Piston alanı değişmeden kaldı ve gaz moleküllerinin yan tarafındaki kuvvet arttı ve basınç buna göre arttı.

Ya da başka bir örnek. Bir adam yerde duruyor, iki ayağıyla duruyor. Bu pozisyonda, bir kişi rahattır, rahatsızlık yaşamaz. Fakat bu kişi tek ayak üstünde durmaya karar verirse ne olur? Dizdeki bacaklardan birini bükecek ve şimdi sadece bir ayağı ile yerde duracak. Bu pozisyonda, bir kişi biraz rahatsızlık hissedecektir, çünkü ayak üzerindeki baskı arttı ve yaklaşık 2 kez. Neden? Çünkü yer çekiminin bir kişiyi yere bastırdığı alan 2 kat azalmıştır. İşte sıradan yaşamda baskının ne olduğunu ve ne kadar kolay bulunabileceğini gösteren bir örnek.

Fizik açısından, basınç, belirli bir yüzeyin birim alanı başına bir yüzeye dik olarak hareket eden bir kuvvete sayısal olarak eşit olan fiziksel bir niceliktir. Bu nedenle, yüzeydeki belirli bir noktadaki basıncı belirlemek için, yüzeye uygulanan kuvvetin normal bileşeni, bu kuvvetin etki ettiği küçük yüzey elemanının alanına bölünür. Ve tüm alan üzerindeki ortalama basıncı belirlemek için, yüzeye etki eden kuvvetin normal bileşeni bu yüzeyin toplam alanına bölünmelidir.

Pascal basıncı (Pa) ölçülür. Bu baskı birimi, bir hidrostatik temel yasasının yazarı olan Fransız matematikçi, fizikçi ve yazar Blaise Pascal onuruna bir sıvı veya gaz üzerinde üretilen basıncın her yöne değişmeden herhangi bir noktaya iletildiğini bildiren adını aldı. Pascal basınç ünitesi ilk kez, bilim adamlarının ölümünden üç yüzyıl sonra, birimler hakkındaki kararnameye göre, 1961'de Fransa'da dolaşıma sokuldu.

Bir pascal, eşit olarak dağıtılan ve bir metrekarelik bir alana sahip yüzeye dik olarak yönlendirilen bir newtonun kuvvetine neden olan basınca eşittir.

Paskallar sadece mekanik basıncı (mekanik stres) değil, aynı zamanda elastik modülü, Young modülü, hacimsel elastik modülü, akma mukavemeti, orantılılık sınırı, çekme mukavemeti, kayma direnci, ses basıncı ve ozmotik basıncı ölçer. Geleneksel olarak, paskal olarak, sopromattaki malzemelerin en önemli mekanik özellikleri ifade edilir.

Teknik atmosfer (at), fiziksel (atm), santimetre kare başına kilogram-kuvvet (kgf / cm2)

Pascal'a ek olarak, basıncı ölçmek için diğer (sistem dışı) birimler de kullanılır. Bu birimlerden biri “atmosfer” dir (at). Bir atmosferdeki basınç, yaklaşık olarak deniz yüzeyindeki Dünya yüzeyindeki atmosfer basıncına eşittir. Bugün “atmosfer” teknik atmosfer (at) olarak anlaşılmaktadır.

Teknik atmosfer (at), bir santimetrekarelik bir alana eşit olarak dağıtılmış bir kilogram kuvvet (kgf) tarafından üretilen basınçtır. Ve bir kilogram-kuvvet, yerçekimi ivmesi koşulları altında 9.80665 m / s2'ye eşit bir kilogram ağırlığındaki bir cisme etkiyen yerçekimi kuvvetine eşittir. Böylece bir kilogram-kuvvet 9.80665 Newton'a eşittir ve 1 atmosfer tam olarak 98066.5 Pa olur. 1'de \u003d 98066.5 Pa.

Örneğin atmosferlerde lastik basıncı ölçülür, örneğin bir GAZ-2217 yolcu otobüsünün lastiklerinde önerilen basınç 3 atmosferdir.

Ayrıca, civa yoğunluğunun 13595.04 kg / m3, 0 ° C sıcaklıkta ve yerçekimi ivmesi 9 altında eşit olmasına rağmen, tabanında 760 mm yüksekliğinde bir cıva kolonunun basıncı olarak tanımlanan bir “fiziksel atmosfer” (atm) vardır, 80665 m / s2. Yani 1 atm \u003d 1.033233 \u003d 101325 Pa olduğu ortaya çıktı.

Santimetrekare başına kilogram-kuvvet (kgf / cm2) gelince, iyi doğrulukta bu sistem dışı basınç birimi, bazen çeşitli etkileri değerlendirmek için uygun olan normal atmosfer basıncına eşittir.

Sistemik olmayan birim “bar” yaklaşık bir atmosfere eşittir, ancak daha doğrudur - tam olarak 100.000 Pa. GHS sisteminde 1 bar 1.000.000 dyne / cm2'dir. Daha önce, isim çubuğu şimdi baryum olarak adlandırılan ve 0.1 Pa'ya eşit ya da GHS sisteminde 1 baryum \u003d 1 din / cm2 olan bir birim tarafından taşındı. Bar, baryum ve barometre kelimeleri aynı Yunanca ağırlık kelimesinden gelir.

Genellikle, meteorolojideki atmosfer basıncını ölçmek için 0.001 bar birim mbar (milibar) kullanılır. Ve atmosferin çok nadir olduğu gezegenler üzerindeki basıncı ölçmek için - mikro bar (mikro bar), 0.000001 bar'a eşit. Teknik göstergelerde, çoğunlukla ölçeğin çubuklarda bir derecesi vardır.

Milimetre cıva (mmHg), milimetre su (mmHg)

Sistemik olmayan "milimetre cıva" ölçü birimi 101325/760 \u003d 133.3223684 Pa'dır. “Mm Hg” olarak adlandırılır, ancak bazen “torr” olarak adlandırılır - İtalyan fizikçi, Galileo öğrencisi, atmosferik basınç kavramının yazarı Evangelista Torricelli'nin onuruna.

Cıva kolonunun atmosfer basıncının etkisi altında dengede olduğu bir barometre ile atmosferik basıncı ölçmek için uygun bir yöntemle bağlantılı bir birim oluşturulmuştur. Cıva yaklaşık 13.600 kg / m3'lük yüksek bir yoğunluğa sahiptir ve oda sıcaklığında düşük doymuş buhar basıncı ile karakterize edilir, bu nedenle barometreler için zamanında cıva seçilmiştir.

Deniz seviyesinde, atmosferik basınç yaklaşık olarak 760 mm Hg'dir, şimdi bu değer 101325 Pa veya bir fiziksel atmosfer, 1 atm'ye eşit normal atmosferik basınç olarak kabul edilmektedir. Yani, 1 milimetre cıva 101325/760 paskaldır.

Milimetre cıvada, tıpta, meteorolojide, havacılık navigasyonunda basınç ölçülür. Tıpta kan basıncı mmHg olarak ölçülür, vakum tekniğinde çubuklarla birlikte mmHg olarak derecelendirilir. Bazen tahliye söz konusu olduğunda cıva kolonunun mikronlarını ima eden 25 mikron bile yazarlar ve basınç ölçümleri vakum göstergeleri ile gerçekleştirilir.

Bazı durumlarda, milimetre su kullanılır ve daha sonra 13.59 mm su sütunu \u003d 1 mmHg'dir. Bazen daha uygun ve kullanışlıdır. Bir milimetre su, bir milimetre cıva gibi, sırayla 1 mm suyun hidrostatik basıncına eşit olan ve bu sütunun 4 ° C su sıcaklığında düz bir tabana uyguladığı bir sistem dışı birimdir.

Kayak adam ve onlarsız.

Bir adam her adımda derinden başarısız olan büyük zorluklarla gevşek karda yürür. Ancak, kayaklara bindikten sonra, neredeyse içine düşmeden gidebilir. Neden? Kayaklarda veya kayaksız bir kişi, ağırlığına eşit güçte kar üzerinde hareket eder. Bununla birlikte, her iki durumda da bu kuvvetin etkisi farklıdır, çünkü bir kişinin üzerine bastığı yüzey alanı kayaklarla ve kayaksız olarak farklıdır. Kayakların yüzey alanı taban alanının neredeyse 20 katıdır. Bu nedenle, kayak yaparken, bir kişi karların yüzey alanının her santimetrekaresinde, kayaksız kar üzerinde durmaktan 20 kat daha az bir kuvvetle hareket eder.

Gazeteyi düğmelerle tahtaya sabitleyen öğrenci, her düğmeye eşit kuvvetle etki eder. Bununla birlikte, daha keskin bir uca sahip bir düğmeye ağaca girmek daha kolaydır.

Bu, kuvvetin etkisinin sonucunun sadece modülüne, yönüne ve uygulama noktasına değil, aynı zamanda uygulandığı yüzeyin alanına (hareket ettiği dikey) da bağlı olduğu anlamına gelir.

Bu sonuç fiziksel deneylerle doğrulanmaktadır.

Deneyim: Belirli bir kuvvetin etkisinin sonucu, bir yüzey alanı birimi üzerinde hangi kuvvetin etkili olduğuna bağlıdır.

Küçük bir tahtanın köşelerinde çivilerle sürmeniz gerekir. İlk olarak, tahtaya sürülen çivileri, noktaları kumun üzerine gelecek şekilde yerleştirdik ve tahtaya bir ağırlık koyduk. Bu durumda, tırnak başları kuma hafifçe bastırılır. Sonra tahtayı ters çevirip tırnakları kenara koyarız. Bu durumda, desteğin alanı daha küçüktür ve aynı kuvvetin etkisi altında çiviler kumda önemli ölçüde derinleşir.

Deneyim. İkinci örnek.

Bu kuvvetin etkisinin sonucu, her bir yüzey alanı birimine hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Dikkate alınan örneklerde, kuvvetler vücudun yüzeyine dik olarak etki etmiştir. Kişinin ağırlığı kar yüzeyine dikti; düğmeye etki eden kuvvet tahtanın yüzeyine diktir.

Yüzeye dikey olarak etkiyen kuvvetin bu yüzeyin alanına oranına eşit olan değere basınç denir..

Basıncı belirlemek için, yüzeye dik hareket etmeyi yüzey alanına bölerek zorlamak gerekir:

basınç \u003d kuvvet / alan.

Bu ifadeye dahil edilen miktarları gösterelim: basınç - p, yüzeye etkiyen kuvvet F  ve yüzey alanı - S.

Sonra formülü elde ederiz:

p \u003d F / S

Aynı alana etki eden daha büyük bir kuvvetin daha fazla basınç üreteceği açıktır.

Basınç birimi, bu yüzeye dik 1 m 2'lik bir yüzeye etki eden 1 N kuvvet üreten bir basınçtır..

Basınç birimi - metrekare başına newton  (1 N / m2). Fransız bilim adamının onuruna Blaise Pascal   buna pascal ( pas). Bu şekilde

1 Pa \u003d 1 N / m2.

Diğer basınç birimleri de kullanılır: hektopaskal (hPa) ve kilopaskal (kPa).

1 kPa \u003d 1000 Pa;

1 hPa \u003d 100 Pa;

1 Pa \u003d 0.001 kPa;

1 Pa \u003d 0.01 hPa.

Sorunun durumunu yazıp çözüyoruz.

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

SI birimlerinde: S \u003d 0.03 m 2

çözüm:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P  \u003d 9,8 N · 45 kg ≈ 450 N,

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

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

Basıncı azaltmanın ve artırmanın yolları.

Ağır bir tırtıl traktör, toprak üzerinde 40-50 kPa'lık bir basınç üretir, yani 45 kg ağırlığındaki bir çocuğun basıncından sadece 2 ila 3 kat daha fazla. Bunun nedeni, traktörün ağırlığının tırtıl şanzımanı nedeniyle daha geniş bir alana dağıtılmasıdır. Ve biz kurduk desteğin alanı ne kadar büyük olursa, bu kuvvet üzerinde aynı kuvvet tarafından üretilen basınç o kadar az .

Küçük veya büyük basınç elde etmek gerekip gerekmediğine bağlı olarak, desteğin alanı artar veya azalır. Örneğin, toprağın inşa edilen binanın basıncına dayanması için, temelin alt kısmının alanı arttırılır.

Kamyon lastikleri ve uçak şasileri binek otomobillerden çok daha geniş hale getirir. Özellikle geniş, çöllerde hareket için tasarlanmış araçlar için yapılmış lastiklerdir.

Traktör, tank veya bataklık aracı gibi geniş bir pist alanına sahip ağır vasıtalar, insanların geçmeyeceği bataklık araziden geçer.

Öte yandan, küçük bir yüzey alanı ile, küçük bir kuvvetle yüksek basınç üretilebilir. Örneğin, bir panoya bir düğmeye basarak, yaklaşık 50 N'luk bir kuvvetle hareket ediyoruz. Düğme ucunun alanı yaklaşık 1 mm 2 olduğundan, ürettiği basınç:

p \u003d 50 N / 0, 000001 m 2 \u003d 50.000.000 Pa \u003d 50.000 kPa.

Karşılaştırma için, bu basınç, bir paletli traktör tarafından toprak üzerinde üretilen basıncın 1000 katıdır. Bunun gibi daha birçok örnek bulunabilir.

Kesme bıçağı ve bıçaklama aletlerinin noktası (bıçaklar, makaslar, kesiciler, testereler, iğneler, vb.) Özel olarak keskin bir şekilde keskinleştirilir. Keskin bir bıçağın bilenmiş kenarı küçük bir alana sahiptir, bu nedenle küçük bir kuvvetle bile çok fazla baskı oluşur ve böyle bir araçla çalışmak kolaydır.

Kesme ve dikiş cihazları vahşi yaşamda da bulunur: bunlar dişler, pençeler, gagalar, sivri uçlar vb. - hepsi sert malzemeden, pürüzsüz ve çok keskin.

basınç

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir.

Gazların, katı ve sıvıların aksine, içinde bulundukları kabın tamamını doldurduğunu zaten biliyoruz. Örneğin, bir çelik gaz silindiri, bir lastik tüpü veya bir voleybol. Bu durumda gaz, silindirin, haznenin veya içinde bulunduğu diğer herhangi bir gövdenin duvarlarına, tabanına ve kapağına basınç uygular. Gaz basıncı, katı bir cismin bir destek üzerindeki baskısından başka nedenlerden kaynaklanmaktadır.

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir. Hareketleri sırasında, birbirlerinin yanı sıra gazın bulunduğu geminin duvarları ile çarpışırlar. Gazda birçok molekül vardır ve bu nedenle isabetlerinin sayısı çok fazladır. Örneğin, bir odada hava moleküllerinin 1 saniyede 1 cm2'lik bir yüzeye yakın strok sayısı yirmi üç haneli bir sayı olarak ifade edilir. Her bir molekülün darbe gücü küçük olmasına rağmen, tüm moleküllerin damar duvarları üzerindeki etkisi önemli olmakla birlikte, gaz basıncı oluşturur.

Böylece, geminin duvarlarındaki (ve gaza yerleştirilen gövde üzerindeki) gaz basıncı, gaz moleküllerinin etkilerinden kaynaklanır .

Aşağıdaki deneyimi göz önünde bulundurun. Hava pompasının zilinin altına lastik bir top yerleştirin. Az miktarda hava içerir ve şekli düzensizdir. Daha sonra bir pompa ile zil altındaki havayı dışarı pompalayın. Havanın gittikçe daha nadir hale geldiği topun kabuğu yavaş yavaş şişer ve düzenli bir top şeklini alır.

Bu deneyim nasıl açıklanır?

Sıkıştırılmış gazın depolanması ve taşınması için özel dayanıklı çelik silindirler kullanılır.

Deneyimlerimize göre, hareketli gaz molekülleri sürekli olarak topun duvarlarına içeri ve dışarı çarptı. Hava boşaltıldığında, topun kabuğunun etrafındaki zil içindeki molekül sayısı azalır. Ancak topun içinde sayıları değişmez. Bu nedenle, kabuğun dış duvarlarındaki moleküllerin sayısı iç duvarlardaki vuruşların sayısından daha az olur. Top, kauçuk kabuğunun elastik kuvveti gazın basınç kuvvetine eşit oluncaya kadar şişirilir. Topun kabuğu top şeklini alır. Bu gösteriyor ki gaz duvarlarına her yöne eşit olarak basar. Başka bir deyişle, yüzey alanının santimetrekaresi başına düşen moleküler isabetlerin sayısı her yönde aynıdır. Her yöndeki aynı basınç gazın karakteristiğidir ve çok sayıda molekülün rastgele hareketinin sonucudur.

Gaz hacmini azaltmaya çalışacağız, ancak kütlesi değişmeden kalacak. Bu, her santimetreküp gazda daha fazla molekül olacağı, gazın yoğunluğunun artacağı anlamına gelir. Daha sonra duvarlar üzerindeki moleküler etkilerin sayısı artacaktır, yani gaz basıncı artacaktır. Bu tecrübe ile teyit edilebilir.

Resimde ve  bir ucu ince bir kauçuk film ile kaplanmış bir cam tüp gösterilmiştir. Tüpün içine bir piston sokulur. Piston geri çekildiğinde, tüpteki hava hacmi azalır, yani gaz sıkıştırılır. Kauçuk film dışa doğru bükülür, bu da borudaki hava basıncının arttığını gösterir.

Aksine, aynı gaz kütlesinin hacminde bir artışla, her bir santimetreküpteki molekül sayısı azalır. Bu, geminin duvarlarındaki vuruş sayısını azaltacaktır - gaz basıncı daha az olacaktır. Aslında, piston borudan çekildiğinde, hava hacmi artar, film kabın içinde bükülür. Bu, borudaki hava basıncında bir düşüş olduğunu gösterir. Tüpte hava yerine başka bir gaz olsaydı aynı fenomen gözlemlenirdi.

Böylece, gazın hacmi azaldıkça, basıncı artar ve hacim arttıkça, gazın kütlesi ve sıcaklığının değişmeden kalması şartıyla basınç azalır.

Fakat sabit bir hacimde ısıtılırsa gaz basıncı nasıl değişecektir? Isıtma sırasında gaz moleküllerinin hızının arttığı bilinmektedir. Daha hızlı ilerlerken, moleküller damarın duvarlarına daha sık çarpar. Ek olarak, duvardaki molekülün her vuruşu daha güçlü olacaktır. Sonuç olarak, kabın duvarları daha fazla basınç yaşayacaktır.

dolayısıyla, kapalı bir kaptaki gaz basıncı ne kadar büyük olursa, gaz sıcaklığı o kadar yüksek olurancak gaz ve hacim kütlesi değişmez.

Bu deneylerden şunu söyleyebiliriz: gaz basıncı daha büyüktür, moleküller damarın duvarlarına daha sık ve daha güçlü vurur .

Gazların depolanması ve taşınması için kuvvetle sıkıştırılırlar. Aynı zamanda, basınçları artar, gazlar özel, çok dayanıklı silindirlere kapatılmalıdır. Bu tür silindirler, örneğin, denizaltılarda basınçlı metal, kaynak metallerinde kullanılan oksijen içerir. Tabii ki, özellikle de gazla doldurulduklarında gaz tüplerinin ısıtılamayacağını sonsuza kadar hatırlamalıyız. Çünkü, zaten anladığımız gibi, çok hoş olmayan sonuçlarla bir patlama meydana gelebilir.

Pascal Yasası.

Basınç, sıvının veya gazın her noktasına iletilir.

Piston basıncı, topu dolduran sıvının her bir noktasına iletilir.

Şimdi gaz.

Katıların aksine, tek tek katmanlar ve küçük sıvı ve gaz parçacıkları, her yöne göre birbirlerine göre serbestçe hareket edebilir. Örneğin, suyun hareketine neden olmak için bir bardak suyun yüzeyine hafifçe üflemek yeterlidir. Dalgalar nehir veya göl üzerinde en ufak bir esinti ile görünür.

Gaz ve sıvı parçacıkların hareketliliği, üzerlerine uygulanan basınç sadece kuvvet yönünde değil, her noktada iletilir. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Şekilde ve  İçinde gaz (veya sıvı) bulunan kap gösterilmiştir. Parçacıklar damar boyunca eşit olarak dağılmıştır. Kap, aşağı ve yukarı hareket edebilen bir piston tarafından kapatılır.

Biraz güç uygulayarak, pistonun biraz içe doğru hareket etmesini ve gazın (sıvıyı) hemen altına sıkıştırmasını sağlayacağız. Daha sonra parçacıklar (moleküller) bu yere öncekinden daha yoğun bir şekilde yerleştirilecektir (Şekil, b). Hareketlilik nedeniyle, gaz parçacıkları her yöne hareket edecektir. Bunun bir sonucu olarak, düzenlemeleri yine homojen olacak, ancak öncekinden daha yoğun olacaktır (pirinç, c). Bu nedenle, gaz basıncı her yerde artacaktır. Bu, tüm gaz veya sıvı parçacıklarına ilave basınç iletildiği anlamına gelir. Bu nedenle, pistonun yakınındaki gaz (sıvı) üzerindeki basınç 1 Pa artarsa, tüm noktalarda içinde gaz veya sıvı basıncı öncekiyle aynı olacaktır. Kap duvarları, taban ve piston üzerindeki basınç 1 Pa artar.

Bir sıvı veya gaz tarafından üretilen basınç, herhangi bir noktaya her yöne eşit olarak iletilir .

Bu ifadeye denir pascal yasası.

Pascal yasasına dayanarak, aşağıdaki deneylerin açıklanması kolaydır.

Şekil, çeşitli yerlerde küçük delikli içi boş bir topu göstermektedir. Topun içine bir pistonun sokulduğu bir tüp takılmıştır. Topun içine su çekerseniz ve pistonu tüpe kaydırırsanız, topun içindeki tüm deliklerden su akacaktır. Bu deneyde, piston borudaki suyun yüzeyine bastırır. Pistonun altındaki su parçacıkları sıkıştırılır, basıncını daha derine inen diğer katmanlara iletir. Böylece pistonun basıncı, topu dolduran sıvının her noktasına iletilir. Sonuç olarak, suyun bir kısmı tüm deliklerden akan öz akışlar şeklinde topun dışına itilir.

Top dumanla doldurulursa, piston tüpe yerleştirildiğinde, aynı duman delikleri topun tüm deliklerinden çıkmaya başlayacaktır. Bu, gazlar üzerlerinde üretilen basıncı her yöne eşit olarak iletir.

Sıvı ve gazdaki basınç.

Sıvının ağırlığının etkisi altında, tüp içindeki kauçuk taban bükülecektir.

Sıvı, dünyadaki tüm bedenler gibi yer çekiminden etkilenir. Bu nedenle, kaba dökülen her sıvı tabakası, Pascal yasalarına göre her yöne iletilen ağırlığı ile basınç yaratır. Bu nedenle, sıvının içinde basınç vardır. Bu deneyimden görülebilir.

Alt deliği ince bir kauçuk film ile kaplanmış bir cam tüpe su dökün. Sıvının ağırlığının etkisi altında, tüpün tabanı bükülecektir.

Deneyimler, kauçuk filmin üzerindeki su sütunu ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla büküldüğünü göstermektedir. Ancak kauçuk tabanın her bükülmesinden sonra, tüp içindeki su dengeye (durur) gelir, çünkü yerçekimine ek olarak, gerilmiş kauçuk filmin elastik kuvveti su üzerinde etki eder.

Kauçuk filme etki eden kuvvetler,

her iki tarafta da aynı.

İllüstrasyon.

Taban, yerçekimi nedeniyle silindirden uzaklaşır.

Tüpü, içine su döküldüğü kauçuk taban ile su ile daha geniş bir kaba bırakalım. Tüp alçaldıkça, kauçuk filmin yavaş yavaş düzleştiğini göreceğiz. Filmin tam düzleştirilmesi, yukarıdan ve aşağıdan etkiyen kuvvetlerin eşit olduğunu gösterir. Filmin tam doğrultulması, tüp ve kaptaki su seviyeleri çakıştığında meydana gelir.

Aynı deney, bir lastik filmin şekilde gösterildiği gibi yan deliği kapladığı bir tüp ile gerçekleştirilebilir, a. Bu tüpü şekilde gösterildiği gibi suyla başka bir kaba su ile daldırın, b. Tüp ve kap seviyesindeki su seviyeleri en kısa sürede filmin tekrar düzeldiğini göreceğiz. Bu, kauçuk filme etkiyen kuvvetlerin her tarafta aynı olduğu anlamına gelir.

Tabanı düşebilecek bir gemi alın. Bir kavanoz suya batırın. Alt, kabın kenarına sıkıca bastırılacak ve düşmeyecektir. Aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilen su basıncı kuvveti ile bastırılır.

Damara dikkatlice su dökeceğiz ve dibini izleyeceğiz. Gemideki su seviyesi bankadaki su seviyesine ulaşır ulaşmaz gemiden düşecektir.

Ayrılma anında, bir kap içindeki bir sıvı sütunu yukarıdan aşağıya doğru bastırır ve bir bankada bulunan bir sıvı sütununun aynı yüksekliğinden aşağıdan yukarıya doğru basınç aktarılır. Bu basınçların her ikisi de aynıdır, ancak alt, kendi yerçekiminin etkisi nedeniyle silindirden uzaklaşır.

Su ile deneyler yukarıda tarif edilmiştir, ancak su yerine başka bir sıvı alırsanız, deneyin sonuçları aynı olacaktır.

Deneyler gösteriyor ki sıvının içinde basınç vardır ve aynı seviyede tüm yönlerde aynıdır. Derinlik ile basınç artar..

Bu bakımdan gazlar sıvılardan farklı değildir, çünkü ayrıca ağırlıkları vardır. Ancak, gazın yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan yüzlerce kat daha düşük olduğunu unutmamalıyız. Kaptaki gazın ağırlığı küçüktür ve birçok durumda "ağırlık" basıncı göz ardı edilebilir.

Geminin altındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Geminin altındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Geminin altındaki ve duvarlarındaki sıvının basıncını nasıl hesaplayabileceğinizi düşünün. İlk olarak, dikdörtgen paralel bir şekle sahip bir gemi için sorunu çözüyoruz.

güç Fbu kabın içine dökülen sıvının tabanına bastığı sıvının ağırlığı eşittir P  kap içindeki sıvı. Bir sıvının ağırlığı, kütlesi bilinerek belirlenebilir m. Kütle, bildiğiniz gibi, formülle hesaplanabilir: m \u003d ρ. Seçtiğimiz bir kaba dökülen sıvı hacmini hesaplamak kolaydır. Kaptaki sıvı sütununun yüksekliği, mektubu belirtin hve geminin alt alanı Ssonra V \u003d S.

Sıvı kütlesi m \u003d ρveya m \u003d ρ .

Bu sıvının ağırlığı P \u003d gmveya P \u003d g · ρ · S · s.

Sıvı kolonun ağırlığı sıvının kabın dibine baskı yaptığı kuvvete eşit olduğundan, ağırlığı P  kareye Ssıvı basıncı almak p:

p \u003d P / S veya p \u003d g · ρ · S · h / S,

Geminin altındaki sıvının basıncını hesaplamak için bir formülümüz var. Bu formül şunu göstermektedir: kabın altındaki sıvının basıncı sadece sıvı kolonunun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır.

Bu nedenle, türetilmiş formüle göre, kaba dökülen sıvının basıncını hesaplayabilirsiniz. herhangi bir form  (Açıkçası, hesaplamamız sadece doğrudan prizma ve silindir şeklindeki gemiler için uygundur. Enstitü fizik derslerinde formülün keyfi bir gemi için de geçerli olduğu kanıtlanmıştır). Ek olarak, kabın duvarlarındaki basıncı hesaplamak için de kullanılabilir. Sıvının içindeki basınç, aşağıdan yukarıya doğru basınç da dahil olmak üzere, bu formülle hesaplanır, çünkü aynı derinlikteki basınç tüm yönlerde aynıdır.

Basıncı formülle hesaplarken p \u003d gρh  yoğunluğa ihtiyaç var ρ   metreküp başına kilogram (kg / m3) ve sıvı kolon yüksekliği h  - metre (m) cinsinden g  \u003d 9.8 N / kg, daha sonra basınç paskal (Pa) olarak ifade edilecektir.

örnek. Yağ sütununun yüksekliği 10 m ve yoğunluğu 800 kg / m3 ise, tankın altındaki yağ basıncını belirleyin.

Sorunun durumunu yazıyoruz ve yazıyoruz.

Dano :

ρ \u003d 800 kg / m3

karar :

p \u003d 9,8 N / kg · 800 kg / m3 · 10 m ≈ 80000 Pa ≈ 80 kPa.

Cevap : p ≈ 80 kPa.

İletişim gemileri.

İletişim gemileri.

Şekil, bir lastik boru ile birbirine bağlanan iki kabı göstermektedir. Bu gemilere denir iletişim. Sulama tenekesi, çaydanlık, cezve iletişim araçlarının örnekleridir. Deneyimlerden biliyoruz ki, örneğin bir sulama kabına dökülen su, musluğun içinde ve içinde daima aynı seviyededir.

İletişim gemileri bizim için ortaktır. Örneğin, bir su ısıtıcısı, sulama kabı veya bir cezve olabilir.

Homojen bir sıvının yüzeyleri, herhangi bir şekildeki iletişim tanklarına aynı seviyede monte edilir.

Akışkan yoğunluğunda farklı.

İletişim sağlayan gemiler ile aşağıdaki basit deney yapılabilir. Deneyin başlangıcında, kauçuk tüpü ortasına kelepçeliyoruz ve tüplerden birine su döküyoruz. Sonra kelepçeyi açıyoruz ve her iki tüpteki su yüzeyleri aynı seviyeye gelene kadar su anında başka bir tüpe akıyor. Tüplerden birini bir tripoda, diğerini farklı yönlerde kaldırmak, indirmek veya eğmek için sabitleyebilirsiniz. Ve bu durumda, sıvı sakinleşir sakinleşmez, her iki tüpteki seviyeleri eşitlenir.

Herhangi bir şekle ve enine kesite sahip iletişim teknelerinde, homojen bir sıvının yüzeyleri aynı seviyede kurulur  (sıvının üzerindeki hava basıncının aynı olması şartıyla) (Şek. 109).

Bu aşağıdaki gibi gerekçelendirilebilir. Sıvı, bir kaptan diğerine geçmeden dinlenir. Yani, her iki kaptaki basınç aynı seviyede. Her iki kaptaki sıvı aynıdır, yani aynı yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle, yükseklikleri aynı olmalıdır. Bir kabı kaldırdığımızda veya ona sıvı eklediğimizde, içindeki basınç artar ve basınç dengelenene kadar sıvı başka bir kaba hareket eder.

Bir yoğunluğun bir sıvısı, iletişim damarlarından birine ve başka bir yoğunluğun ikincisine dökülürse, dengede bu sıvıların seviyeleri aynı olmayacaktır. Ve bu anlaşılabilir. Kabın dibindeki sıvının basıncının, kolonun yüksekliği ve sıvının yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu biliyoruz. Ve bu durumda, sıvıların yoğunluğu farklı olacaktır.

Basınçlar eşitse, daha yüksek yoğunluğa sahip sıvı kolonun yüksekliği daha düşük bir yoğunluğa sahip sıvı kolonun yüksekliğinden daha az olacaktır (Şek.).

Deneyim. Hava kütlesi nasıl belirlenir.

Hava ağırlığı. Atmosferik basınç.

Atmosferik basıncın varlığı.

Atmosferik basınç, kaptaki nadir havanın basıncından daha yüksektir.

Yerçekimi hem havada hem de yeryüzünde bulunan herhangi bir cisme etki eder ve bu nedenle havanın ağırlığı vardır. Havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır, kütlesini bilir.

Deneyimde hava kütlesinin nasıl hesaplanacağını göstereceğiz. Bunu yapmak için, bir tıpa ile dayanıklı bir cam top ve kelepçeli kauçuk bir tüp almanız gerekir. Havayı bir pompa ile dışarı pompalarız, boruyu bir kelepçe ile sıkıştırır ve terazide dengeleriz. Ardından, kauçuk tüp üzerindeki kelepçeyi açarak içeri hava verin. Bakiyenin dengesi ihlal edilecek. Geri yüklemek için ağırlıklar, kütlesi topun hacmindeki hava kütlesine eşit olacak başka bir tartım kabına konulmalıdır.

Deneyler, 0 ° C sıcaklıkta ve normal atmosfer basıncında, 1 m3 hava kütlesinin 1.29 kg olduğunu tespit etti. Bu havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır:

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

Dünyayı çevreleyen hava zarfına denir atmosfer   (Yunancadan aTMOS'un  - buhar, hava ve küre  - top).

Yapay Dünya uydularının uçuşunun gözlemlerinin gösterdiği gibi, atmosfer birkaç bin kilometrelik bir yüksekliğe kadar uzanıyor.

Yerçekimi nedeniyle, okyanus atmosferi gibi üst atmosfer alt katmanları sıkıştırır. Doğrudan Dünya'ya bitişik hava tabakası en çok sıkıştırılır ve Pascal’ın yasalarına göre, üzerine uygulanan baskıyı her yöne aktarır.

Bunun bir sonucu olarak, dünyanın yüzeyi ve üzerinde bulunan cisimler, havanın tüm kalınlığının basıncını yaşarlar veya genellikle bu gibi durumlarda, atmosfer basıncı .

Atmosferik basıncın varlığı, hayatta karşılaştığımız olayların çoğunu açıklayabilir. Bazılarını ele alalım.

Şekil, içinde tüpün duvarlarına tam olarak oturan bir pistonun bulunduğu bir cam tüpü göstermektedir. Tüpün ucu indirilir. Pistonu kaldırırsanız, arkasında su da artacaktır.

Bu fenomen su pompalarında ve diğer bazı cihazlarda kullanılır.

Şekilde silindirik bir kap gösterilmektedir. İçine musluklu bir tüpün yerleştirildiği bir tıpa ile kapatılır. Hava bir pompa ile kaptan dışarı pompalanır. Daha sonra tüpün ucu suya yerleştirilir. Şimdi musluğu açarsanız, su çeşmesi geminin içine sıçrayacaktır. Su kaba girer çünkü atmosferik basınç, kazandaki nadir havanın basıncından daha büyüktür.

Neden Dünya'nın bir hava kabuğu var.

Tüm bedenler gibi, Dünya'nın hava zarfını oluşturan gazların molekülleri de Dünya'ya çekilir.

Ama neden hepsi Dünya'nın yüzeyine düşmeyecek? Dünyanın hava zarfı, atmosferi nasıl? Bunu anlamak için, gaz moleküllerinin sürekli ve rastgele bir hareket halinde olduğu dikkate alınmalıdır. Ama sonra başka bir soru ortaya çıkıyor: bu moleküller neden dünya uzayına, yani uzaya uçmuyor.

Dünya'yı tamamen terk etmek için, bir uzay gemisi veya roket gibi bir molekülün çok yüksek bir hıza sahip olması gerekir (11,2 km / s'den az olmamalıdır). Bu sözde ikinci boşluk hızı. Dünya'nın hava zarfındaki çoğu molekülün hızı bu kozmik hızdan çok daha düşüktür. Bu nedenle, çoğu Dünya'ya yerçekimi ile bağlıdır, sadece ihmal edilebilir sayıda molekül Dünya'dan uzaya uçar.

Moleküllerin rastgele hareketi ve yerçekimi etkisi, Dünya'nın yakınındaki uzayda yükselen, bir hava kabuğu veya bildiğimiz atmosfer oluşturan gaz molekülleriyle sonuçlanır.

Ölçümler hava yoğunluğunun yükseklikle birlikte hızla azaldığını göstermektedir. Bu nedenle, Dünya'nın 5.5 km üzerinde bir yükseklikte, havanın yoğunluğu, Dünya yüzeyindeki yoğunluğundan 2 kat daha az, 11 km - 4 kat daha az bir rakımda ve bu şekilde devam eder. Ve son olarak, en üst katmanlarda (Dünya'nın yüzlerce ve binlerce kilometre üzerinde), atmosfer yavaş yavaş havasız uzaya dönüşüyor. Dünyanın hava zarfının net bir sınırı yoktur.

Kesin olarak, yerçekimi etkisinden dolayı, herhangi bir kapalı kaptaki gaz yoğunluğu, kabın hacmi boyunca aynı değildir. Kabın dibinde, gaz yoğunluğu üst kısımlarından daha fazladır; bu nedenle, kaptaki basınç aynı değildir. Kabın dibinde, üstte olduğundan daha büyüktür. Bununla birlikte, kapta bulunan gaz için, yoğunluk ve basınçtaki bu fark o kadar küçüktür ki, birçok durumda tamamen göz ardı edilebilir, sadece bunu bilin. Ancak birkaç bin kilometreyi aşan bir atmosfer için bu fark önemlidir.

Atmosferik basıncın ölçülmesi. Torricelli deneyimi.

Atmosferik basınç, sıvı bir kolonun basıncını hesaplamak için formül kullanılarak hesaplanamaz (§ 38). Bu hesaplama için, atmosferin yüksekliğini ve hava yoğunluğunu bilmeniz gerekir. Ancak atmosferin kesin bir sınırı yoktur ve farklı yüksekliklerde havanın yoğunluğu farklıdır. Ancak atmosferik baskı, İtalyan bilim adamları tarafından 17. yüzyılda önerilen deneyim kullanılarak ölçülebilir. Evangelista torricelli Galileo öğrencisi.

Torricelli'nin deneyi şu şekildedir: yaklaşık 1 m uzunluğunda, bir ucunda mühürlenmiş bir cam tüp cıva ile doldurulur. Daha sonra, tüpün ikinci ucunu sıkıca kapatarak, ters çevrilir ve cıva içeren bir kaba indirilir, burada tüpün bu ucu cıva seviyesi altında açılır. Bir sıvı ile yapılan herhangi bir deneyde olduğu gibi, cıvanın bir kısmı bardağa dökülürken, bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan cıva sütununun yüksekliği yaklaşık 760 mm'dir. Tüpün içindeki cıva üzerinde hava yoktur, havasız bir boşluk vardır, bu nedenle tüp içindeki cıva sütununa gaz uygulanmaz ve ölçümleri etkilemez.

Yukarıda açıklanan deneyimi öneren Torricelli, açıklamasını yaptı. Atmosfer, kaptaki civa yüzeyine bastırır. Civa dengede. Böylece tüp içindeki basınç aa1 (bkz. Şek.) Atmosferik basınca eşittir. Atmosferik basınç değiştiğinde, borudaki cıva kolonunun yüksekliği de değişir. Artan basınç ile kolon uzar. Basınçta bir azalma ile - cıva sütunu yüksekliğini azaltır.

Aa1 seviyesinde borudaki basınç, borudaki cıva kolonunun ağırlığı ile oluşturulur, çünkü borunun üst kısmında cıva üstünde hava yoktur. Bunu takip eder atmosferik basınç, borudaki cıva kolonunun basıncına eşittir , T.E.

p  atm \u003d p  cıva.

Atmosferik basınç ne kadar yüksek olursa Torricelli deneyinde cıva sütunu o kadar yüksek olur. Bu nedenle, pratikte, atmosferik basınç cıva kolonunun yüksekliği ile ölçülebilir (milimetre veya santimetre cinsinden). Örneğin, atmosferik basınç 780 mm Hg ise. Mad. ("milimetre cıva" derler), bu, havanın 780 mm yüksekliğinde dikey bir cıva sütunu ile aynı basıncı ürettiği anlamına gelir.

Bu nedenle, bu durumda, atmosferik basıncın ölçüm birimi olarak 1 milimetre cıva (1 mmHg) alınır. Bu birim ile bildiğimiz birim arasındaki oranı bulun - paskal  (Pa).

1 mm yükseklikteki civa kolonunun ρ basıncı:

p = g ρ, p  \u003d 9,8 N / kg · 13600 kg / m3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Yani, 1 mmHg. Mad. \u003d 133.3 Pa.

Günümüzde atmosfer basıncı genellikle hektopaskal olarak ölçülür (1 hPa \u003d 100 Pa). Örneğin, hava raporlarında basıncın 713 mmHg ile aynı olan 1013 hPa olduğu söylenebilir. Mad.

Tüpteki cıva sütununun yüksekliğini günlük olarak gözlemleyen Torricelli, bu yüksekliğin değiştiğini, yani atmosfer basıncının kararsız olduğunu, artabileceğini ve azaltabileceğini buldu. Torricelli ayrıca atmosfer basıncının havadaki değişikliklerle ilişkili olduğunu belirtti.

Torricelli deneyinde kullanılan cıva tüpüne dikey bir ölçek takarsanız, en basit cihazı alırsınız - cıva barometresi   (Yunancadan baros  - şiddet metreo  - ölçü). Atmosferik basıncı ölçmeye yarar.

Barometre bir aneroiddir.

Uygulamada, bir metal barometre kadranlı barometre   (Yunancadan tercüme edilmiştir - kadranlı barometre). Barometrenin adı budur çünkü cıva içermez.

Aneroidin görünümü şekilde gösterilmiştir. Ana kısmı dalgalı (oluklu) bir yüzeye sahip bir metal kutu 1'dir (diğer şekle bakınız). Hava bu kutudan dışarı pompalanır ve böylece atmosferik basınç kutuyu ezmez, kapağı 2 bir yay ile yukarı doğru çekilir. Artan atmosfer basıncı ile kapak aşağı doğru bükülür ve yayı çeker. Basınç düştüğünde, yay kapağı düzleştirir. Basınç değiştiğinde sağa veya sola hareket eden bir iletim mekanizması 3 kullanılarak yaya bir işaretçi ok 4 bağlanır. Oklar altında bir civa barometresinin ifadesine göre çizilen bir ölçek güçlendirilir. Böylece, aneroidin okunun karşı durduğu 750 sayısı (bkz. Şekil), cıva barometresinde şu anda cıva kolonunun yüksekliğinin 750 mm olduğunu gösterir.

Bu nedenle, atmosferik basınç 750 mm RT'dir. Mad. veya ≈ 1000 hPa.

Atmosferik basıncın değeri, önümüzdeki günlerde hava durumunu tahmin etmek için çok önemlidir, çünkü atmosfer basıncındaki bir değişiklik, havadaki bir değişiklikle ilişkilidir. Meteorolojik gözlemler için barometre gerekli bir araçtır.

Çeşitli yüksekliklerde atmosfer basıncı.

Bir sıvıda, basınç, bildiğimiz gibi, sıvının yoğunluğuna ve kolonunun yüksekliğine bağlıdır. Düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle, sıvının farklı derinliklerde yoğunluğu neredeyse aynıdır. Bu nedenle, basıncı hesaplarken, yoğunluk sabitini dikkate alırız ve sadece yükseklikteki değişikliği dikkate alırız.

Durum gazlarla daha karmaşıktır. Gazlar yüksek oranda sıkıştırılabilir. Ve gaz ne kadar güçlü sıkıştırılırsa, yoğunluğu o kadar fazla ve ürettiği basınç o kadar büyük olur. Sonuçta, gaz basıncı moleküllerinin vücudun yüzeyine etkisi ile oluşturulur.

Dünya yüzeyinin yakınındaki hava katmanları, üstlerindeki tüm üstteki hava katmanları tarafından sıkıştırılır. Ancak yüzeyden hava tabakası ne kadar yüksek olursa, o kadar zayıf sıkıştırılır, yoğunluğu o kadar düşük olur. Sonuç olarak, daha az baskı üretir. Örneğin, bir balon Dünya yüzeyinin üzerinde yükselirse, balon üzerindeki hava basıncı daha az olur. Bu sadece üstündeki hava kolonunun yüksekliği azaldığı için değil, aynı zamanda hava yoğunluğu azaldığı için de olur. Yukarıda aşağıdan daha küçük. Bu nedenle, hava basıncının yüksekliğe bağımlılığı sıvıdan daha karmaşıktır.

Gözlemler, deniz seviyesinde yatan bölgelerdeki atmosfer basıncının ortalama 760 mm Hg olduğunu göstermektedir. Mad.

0 ° C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğinde bir cıva kolonunun basıncına eşit atmosferik basınca normal atmosfer basıncı denir.

Normal atmosfer basıncı  101300 Pa \u003d 1013 hPa'ya eşittir.

Yükseklik ne kadar yüksek olursa basınç o kadar düşük olur.

Küçük artışlarla, ortalama olarak, her 12 metrelik bir yükseliş için basınç 1 mm Hg azalır. Mad. (veya 1.33 hPa).

Basıncın rakıma bağımlılığını bilerek, barometrenin rakımının üzerindeki rakımı belirlemek mümkündür. Yüksekliği doğrudan ölçebileceğiniz bir ölçeğe sahip aneroidlere denir altimetreler . Havacılıkta ve dağlara tırmanırken kullanılırlar.

Manometreler.

Atmosfer basıncını ölçmek için barometrelerin kullanıldığını zaten biliyoruz. Atmosferden daha yüksek veya daha düşük basınçları ölçmek için, manometreler   (Yunancadan manos  - nadir, gevşek metreo  - ölçü). Basınç ölçerler sıvı  ve maden.

Önce cihazı ve işlemi düşünelim açık sıvı manometre. Bir miktar sıvının döküldüğü iki dizli bir cam tüpten oluşur. Sıvı, her iki dizine aynı seviyede kurulur, çünkü damarın dizlerindeki yüzeyinde sadece atmosferik basınç etki eder.

Böyle bir basınç göstergesinin nasıl çalıştığını anlamak için, bir tarafı lastik bir filmle sıkılan yuvarlak bir düz kutuya kauçuk bir tüp ile bağlanabilir. Filme parmağınızla basarsanız, kutuya bağlı manometrenin dirseğindeki sıvı seviyesi azalacak ve diğer dirsekte artacaktır. Bunun nedeni nedir?

Filme basılması kutudaki hava basıncını arttırır. Pascal yasasına göre, basınçtaki bu artış, kutuya bağlı basınç göstergesinin dirseğindeki sıvıya da iletilir. Bu nedenle, bu dizdeki sıvı üzerindeki basınç, sıvı üzerinde sadece atmosferik basıncın etki ettiği diğerinden daha büyük olacaktır. Bu aşırı basıncın kuvvetinin etkisi altında, sıvı hareket etmeye başlayacaktır. Basınçlı havalı bir dizde sıvı düşecek, diğerinde yükselecektir. Basınçlı havanın aşırı basıncı, basınç göstergesinin diğer dirseğinde fazla sıvı sütunu üreten basınç ile dengelendiğinde, sıvı dengeye (durma) gelecektir.

Film üzerindeki basınç ne kadar güçlü olursa, fazla sıvı sütunu ne kadar yüksek olursa basıncı o kadar büyük olur. dolayısıyla, basınç değişiklikleri bu fazla sütunun yüksekliği ile değerlendirilebilir.

Şekil böyle bir manometrenin sıvının içindeki basıncı nasıl ölçebileceğini göstermektedir. Tüp sıvıya ne kadar derine batırılırsa, manometrenin dirseklerindeki sıvı sütunlarının yükseklik farkı o kadar büyük olur, bu nedenle ve daha fazla basınç sıvı üretir.

Cihazın kutusunu sıvının içinde bir derinliğe monte edip film yukarı, yanlara ve aşağıya doğru çevirirseniz, basınç göstergesi değişmez. Öyle olmalı, çünkü sıvının içinde aynı seviyede, basınç her yönde aynıdır.

Şekil gösterir metal basınç göstergesi . Böyle bir manometrenin ana kısmı bir boruya bükülmüş metal bir borudur 1 bir ucu kapalı. Bir musluk ile tüpün diğer ucu 4   basıncın ölçüldüğü kap ile iletişim kurar. Artan basınçla tüp bükülür. Kapalı ucunun bir kolla hareketi 5   ve çarklar 3   oka geçti 2 cihazın ölçeğine yakın hareket. Basınçtaki bir azalmayla, tüp esnekliği nedeniyle önceki konumuna döner ve ok sıfır ölçek bölümüne döner.

Pistonlu sıvı pompası.

Daha önce incelediğimiz deneyde (§ 40), atmosferik basınç altında bir cam tüpteki suyun pistonun arkasında yükseldiği bulundu. Eylemin temeli budur piston  pompalar.

Pompa şekilde şematik olarak gösterilmiştir. İçinde yukarı ve aşağı giden, teknenin duvarlarına, pistonuna yaslanmış bir silindirden oluşur 1 . Silindirin altına ve pistonun kendisine valflar monte edilir. 2 sadece açılıyor. Piston yukarı doğru hareket ettiğinde, atmosferik basınç altındaki su boruya girer, alt valfi yükseltir ve pistonun arkasında hareket eder.

Piston aşağı doğru hareket ettiğinde, pistonun altındaki su alt valfe bastırır ve kapanır. Aynı zamanda, suyun basıncı altında, pistonun içindeki valf açılır ve su pistonun üzerindeki boşluğa geçer. Bir dahaki sefere piston yukarı doğru hareket ettiğinde, üzerindeki su onunla birlikte yükselir ve çıkış borusuna dökülür. Aynı zamanda, pistonun arkasında, pistonun daha sonra alçaltılması üzerine, üstünde olacak yeni bir kısım su yükselir ve bu işlem, pompa çalışırken tekrar tekrar tekrarlanır.

Hidrolik pres.

Pascal Yasası eylemi açıklamanızı sağlar hidrolik makine   (Yunancadan gidravlikos  - su). Bunlar, çalışması hareket yasalarına ve sıvıların dengesine dayanan makinelerdir.

Hidrolik makinenin ana kısmı, pistonlar ve bir bağlantı borusu ile donatılmış farklı çaplarda iki silindirdir. Pistonların ve tüpün altındaki boşluk sıvı ile doldurulur (genellikle mineral yağ). Her iki silindirdeki sıvı kolonların yükseklikleri, pistonlar üzerinde kuvvetler hareket edene kadar aynıdır.

Şimdi güçlerin F  1 ve F  2 - pistonlara etki eden kuvvetler, S  1 ve S  2 - pistonların alanı. İlk (küçük) pistonun altındaki basınç p 1 = F 1 / S  1 ve ikincisinin altında (büyük) p 2 = F 2 / S  2. Pascal yasalarına göre, dinlenme baskısı her yöne eşit olarak iletilir, yani. p 1 = p  2 veya F 1 / S 1 = F 2 / S  2, itibaren:

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

Dolayısıyla güç F 2 birçok kez daha fazla güç F 1 , büyük bir pistonun alanının küçük bir pistonun alanından kaç katı. Örneğin, büyük bir pistonun alanı 500 cm2 ve küçük bir pistonun alanı 5 cm2 ise ve 100 N'luk bir kuvvet küçük bir pistona etki ediyorsa, o zaman 100 kat daha büyük, yani 10.000 N'luk bir kuvvet daha büyük bir pistona etki eder.

Böylece, bir hidrolik makinenin yardımıyla, daha büyük bir kuvveti küçük bir kuvvetle dengelemek mümkündür.

tutum F 1 / F  Şekil 2, güç kazancını göstermektedir. Örneğin, yukarıdaki örnekte, güç kazancı 10.000 N / 100 N \u003d 100'dür.

Preslemek için kullanılan hidrolik makineye (sıkma) denir hidrolik pres .

Büyük baskı gerektiren yerlerde hidrolik presler kullanılır. Örneğin, yağ değirmenlerindeki tohumlardan yağı sıkmak, kontrplak, karton, saman bastırmak için. Metalurji tesislerinde, hidrolik presler makinelerin çelik şaftlarını, demiryolu tekerleklerini ve diğer birçok ürünü yapmak için kullanılır. Modern hidrolik presler onlarca ve yüz milyonlarca Newton geliştirebilir.

Hidrolik pres cihazı şematik olarak şekilde gösterilmiştir. Preslenmiş gövde 1 (A), büyük bir pistona 2 (B) bağlı bir platform üzerine serilir. Küçük piston 3 (D) sıvı üzerinde çok fazla basınç oluşturur. Bu basınç, silindirleri dolduran sıvının her noktasına aktarılır. Bu nedenle, aynı basınç ikinci büyük pistona etki eder. Ancak 2. (büyük) pistonun alanı küçük olanın alanından daha büyük olduğu için, üzerine etkiyen kuvvet, piston 3 (D) üzerinde etkili olan kuvvetten daha büyük olacaktır. Bu kuvvetin etkisi altında, piston 2 (B) yükselecektir. Piston 2 (B) yükseldikçe, gövde (A) sabit üst platforma dayanır ve büzülür. Bir manometre 4 (M) kullanarak sıvı basıncı ölçülür. Sıvı basıncı izin verilen değeri aştığında emniyet valfi 5 (P) otomatik olarak açılır.

Küçük bir silindirden büyük bir sıvıya küçük pistonun 3 (D) tekrarlanan hareketleri ile pompalanır. Bu aşağıdaki gibi yapılır. Küçük piston (D) kaldırıldığında, valf 6 (K) açılır ve pistonun altındaki boşluğa sıvı emilir. Küçük pistonu sıvı basıncı etkisi altında indirirken, valf 6 (K) kapanır ve valf 7 (K ") açılır ve sıvı büyük bir kaba geçer.

Su ve gazın vücuda daldırılmış etkisi.

Su altında, havada zor yükselen bir taşı kolayca kaldırabiliriz. Mantarı suyun altına koyar ve ellerinizden çıkarırsanız, açılır. Bu fenomenler nasıl açıklanabilir?

Sıvının bir teknenin dibine ve duvarlarına bastırdığını (§ 38) biliyoruz. Ve sıvının içine bir miktar katı yerleştirilirse, o zaman kabın duvarları gibi basınca maruz kalacaktır.

Sıvının içine daldırılmış sıvının yan tarafından etki eden kuvvetleri düşünün. Akıl yürütmeyi kolaylaştırmak için, sıvının yüzeyine paralel tabanlarla paralel bir şekle sahip bir gövde seçeceğiz (Şek.). Vücudun yan taraflarına etkiyen kuvvetler çift olarak eşittir ve birbirini dengeler. Bu güçlerin etkisi altında, vücut kasılır. Ancak vücudun üst ve alt yüzlerine etki eden kuvvetler aynı değildir. Üst yüze kuvvetle yukarıdan bastırır F 1 sıvı yüksek sütun h  1. Alt yüz basıncı seviyesinde, yüksekliği olan bir sıvı sütunu üretir h  2. Bu basınç, bildiğimiz gibi (§ 37), sıvının içinde her yöne iletilir. Bu nedenle, vücudun alt yüzünde aşağıdan yukarıya doğru kuvvetle F  2 sıvı yüksek bir sütun presler h  2. ancak h  2 tane daha h  1, bu nedenle, kuvvet modülü F  2 daha fazla güç modülü F  1. Bu nedenle, vücut sıvıdan kuvvetle atılır F  kuvvet farkına eşit F 2 - F  1, yani.

Ancak S · h \u003d V, burada V, paralel boru hattının hacmi ve ρ W · V \u003d mw, paralel boru hattının hacmindeki sıvı kütlesidir. dolayısıyla,

F çıkışı \u003d g · m W \u003d P W,

t., e. kaldırma kuvveti, içine daldırılmış vücut hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir  (kaldırma kuvveti, içine daldırılmış bir cismin hacmiyle aynı hacimdeki bir sıvının ağırlığına eşittir).

Bir vücudu sıvıdan dışarı iten bir kuvvetin varlığını deneyimlerden tespit etmek kolaydır.

Resimde ve  yayda asılı bir gövdeyi, sonunda bir ok işareti ile gösterir. Ok, üçayak üzerindeki yayın uzantısını işaretler. Vücut suya bırakıldığında, yay kasılır (Şek. b). Vücudunuzda aşağıdan yukarıya doğru kuvvet uygulayarak aynı yay azalması meydana gelir, örneğin elinizle bastırın (kaldırın).

Bu nedenle, deneyim bir sıvı içindeki bir vücut, o vücudu sıvıdan dışarı iten bir kuvvetten etkilenir..

Gazlara bildiğimiz gibi Pascal yasası da geçerlidir. bu nedenle bir gazdaki cisimler onları gazın dışına iten bir kuvvetten etkilenir. Bu gücün etkisi altında balonlar yükselir. Bir vücudu gazdan dışarı iten bir kuvvetin varlığı da deneysel olarak gözlemlenebilir.

Bir cam topu veya mantarla kapatılmış büyük bir şişeyi kısaltılmış bir tartım kabına asacağız. Denge dengelidir. Daha sonra şişenin (veya topun) altına geniş bir kap yerleştirilir, böylece şişenin tamamı çevrelenir. Damar, yoğunluğu hava yoğunluğundan daha büyük olan karbondioksit ile doldurulur (bu nedenle, karbondioksit aşağı iner ve kabı doldurur, havayı değiştirir). Bu durumda, dengenin dengesi bozulur. Şişesi asılı olan bir bardak yükselir (Şek.). Karbondioksite daldırılmış bir şişe, havada etkiyen kuvvetten daha fazla kaldırma kuvvetine sahiptir.

Vücudu bir sıvı veya gazdan dışarı iten kuvvet, o vücuda uygulanan yerçekimi kuvvetinin tersine yönlendirilir..

Bu nedenle, proclosmos). Bu, suda neden zor havada tuttuğumuz vücutları bazen kolayca kaldırdığımızı açıklar.

Küçük bir kova ve silindirik bir gövde yayından asılır (Şekil A). Üçayak üzerindeki ok yay gerginliğini gösterir. Havadaki vücut ağırlığını gösterir. Vücudu yükselterek, sıvı ile doldurulmuş bir döküm kabı, döküm tüpünün seviyesine yerleştirilir. Bundan sonra, vücut tamamen sıvıya daldırılır (Şekil, B). Aynı zamanda sıvısı, hacmi vücudun hacmine eşit olan kısmı dökülür  bir döküm kabından bir bardağa dönüştürülür. Yay kasılır ve yay işaretçisi yükselir, bu da sıvıdaki vücut ağırlığında bir azalmaya işaret eder. Bu durumda, yer çekimine ek olarak, vücuda başka bir kuvvet etki eder ve onu sıvıdan dışarı iter. Sıvı camdan üst kepçeye dökülürse (yani, vücut tarafından yer değiştiren), yaylı işaretçi başlangıç \u200b\u200bkonumuna geri döner (Şekil C).

Bu deneyime dayanarak, bir sıvıya tamamen daldırılmış bir gövdeyi dışarı iten kuvvet, bu gövdenin hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir . Aynı sonuca § 48'de ulaştık.

Benzer bir deney bir tür gaza batırılmış bir vücutla yapıldıysa, vücudu gazın dışına iten kuvvet de vücut hacminde alınan gazın ağırlığına eşittir .

Vücudu bir sıvı veya gazın dışına iten kuvvet denir arşimet kuvvetibilim adamının onuruna Arşimet   ilk önce varlığına işaret eden ve değerini hesaplayan.

Bu nedenle, deneyim Arşimet (veya kaldırma kuvveti) kuvvetinin vücut hacmindeki sıvının ağırlığına eşit olduğunu doğruladı, yani. F  A \u003d P  x \u003d g m  Eh. Vücut tarafından yer değiştiren sıvı mw kütlesi, yoğunluğu ρ w ve sıvıya daldırılan Vt gövdesinin hacmi (Vw - vücut tarafından yer değiştiren sıvının hacmi V t'ye eşittir - sıvının içine daldırılmış vücut hacmi), yani. m W \u003d ρ W · V t Sonra şunu elde ederiz:

F  A \u003d g ρ  w · V  t

Sonuç olarak Arşimet kuvveti, vücudun içine daldığı sıvının yoğunluğuna ve bu vücudun hacmine bağlıdır. Ancak, örneğin, sıvıya batırılmış vücudun maddesinin yoğunluğuna bağlı değildir, çünkü bu değer elde edilen formüle dahil değildir.

Şimdi bir sıvıya (veya gaza) batırılmış bir vücudun ağırlığını belirledik. Bu durumda vücuda etki eden iki kuvvet zıt yönlere (yerçekimi aşağı ve Arşimet kuvveti yukarı doğru) yönlendirildiğinden, sıvı P 1'deki vücut ağırlığı vakumdaki vücut ağırlığından daha az olacaktır. P \u003d gm  Arşimet kuvveti F  A \u003d g m  w (nerede m  g - vücut tarafından yer değiştiren sıvı veya gaz kütlesi).

Bu şekilde eğer vücut bir sıvıya veya gaza daldırılmışsa, yer değiştirdiği sıvı veya gazın ağırlığı kadar ağırlığını kaybeder.

örnek. Deniz suyunda 1.6 m 3 hacimli bir taşa etkiyen kaldırma kuvveti belirlenir.

Sorunun durumunu yazıp çözüyoruz.

Pop-up gövde sıvının yüzeyine ulaştığında, yukarı doğru hareketi ile Arşimet kuvveti azalacaktır. Neden? Ancak sıvıya daldırılmış vücut parçasının hacmi azalacak ve Arşimet kuvveti, içine daldırılmış vücut parçasının hacmindeki sıvının ağırlığına eşit olacaktır.

Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda, vücut duracak ve kısmen suya daldırılmış olan sıvının yüzeyinde yüzecektir.

Ortaya çıkan sonucun deneyimde doğrulanması kolaydır.

Döküm kabının içine döküm borusu seviyesine kadar su dökün. Bundan sonra, yüzen gövdeyi havaya tarttıktan sonra gemiye batıracağız. Suya inen vücut, içine daldırılmış vücut parçasının hacmine eşit bir su hacmini değiştirir. Bu suyu tarttıktan sonra, ağırlığının (Arşimet kuvveti) yüzen cisme etkiyen yerçekimi kuvvetine veya bu cismin havadaki ağırlığına eşit olduğunu görüyoruz.

Aynı deneyleri farklı sıvılar içinde yüzen diğer vücutlarla yaptıktan sonra - su, alkol, tuz çözeltisinde, eğer bir vücut sıvı içinde yüzüyorsa, onun tarafından değiştirilen sıvının ağırlığı, bu vücudun havadaki ağırlığına eşittir.

Bunu kanıtlamak kolaydır katı bir katının yoğunluğu bir sıvının yoğunluğundan daha büyükse, vücut böyle bir sıvıya batırılır. Daha düşük yoğunluklu bir gövde bu sıvıda yüzer. Örneğin bir demir parçası suda boğulur, ancak cıva içinde yüzer. Yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşit olan bir vücut sıvının içindeki dengede kalır.

Buz, suyun yüzeyinde yüzer, çünkü yoğunluğu su yoğunluğundan daha azdır.

Vücudun yoğunluğu sıvının yoğunluğuna göre ne kadar düşükse, vücut sıvıya daldırılırsa .

Vücudun ve sıvının eşit yoğunluklarında, vücut sıvının içinde herhangi bir derinlikte yüzer.

Su ve gazyağı gibi iki karışmaz sıvı, yoğunluklarına göre kapta bulunur: kabın alt kısmında daha yoğun su (ρ \u003d 1000 kg / m3), üstte daha hafif gazyağı (ρ \u003d 800 kg / m3) .

Sucul ortamda yaşayan canlı organizmaların ortalama yoğunluğu, suyun yoğunluğundan çok az farklıdır, bu nedenle ağırlıkları Arşimet kuvveti tarafından neredeyse tamamen dengelenmiştir. Bu sayede sudaki hayvanlar karasal olanlar gibi güçlü ve büyük iskeletlere ihtiyaç duymazlar. Aynı nedenle, su bitkilerinin gövdeleri elastiktir.

Balık yüzme mesanesi hacmini kolayca değiştirir. Kasların yardımıyla balık büyük bir derinliğe indiğinde ve üzerindeki su basıncı arttığında, kabarcık büzülür, balığın vücut hacmi azalır ve yukarı doğru itilmez, ancak derinlemesine yüzer. Böylece, balık, belirli sınırlar içinde dalışın derinliğini düzenleyebilir. Balinalar, dalış kapasitesini akciğer kapasitesini azaltarak ve artırarak ayarlar.

Yelkenli gemiler.

Nehirler, göller, denizler ve okyanuslar üzerinde yüzen gemiler, farklı yoğunluklara sahip farklı malzemelerden yapılmıştır. Gövde genellikle çelik saclardan yapılır. Gemilere güç veren tüm iç bağlantı elemanları da metalden yapılmıştır. Gemilerin inşası için, suya kıyasla hem daha yüksek hem de daha düşük yoğunluklara sahip çeşitli malzemeler kullanılır.

Gemiler suda ne kalıyor, gemiye çıkıyor ve büyük yükler taşıyor mu?

Yüzen bir gövdeyle yapılan deney (§ 50), vücudun su altı kısmı ile o kadar fazla su yerinden olduğunu, bu suyun ağırlık olarak havadaki vücudun ağırlığına eşit olduğunu göstermiştir. Bu herhangi bir gemi için de geçerlidir.

Geminin sualtı kısmı tarafından yer değiştiren suyun ağırlığı, havada kargo bulunan geminin ağırlığına veya kargo ile gemiye etki eden yerçekimine eşittir.

Geminin suya daldırıldığı derinliğe denir taslak . İzin verilen en büyük taslak, gemi gövdesinde kırmızı bir çizgi ile işaretlenmiştir. su hattı   (Hollandaca'dan. sulak  - su).

Su hattına daldığında, gemi tarafından yüklenen tekneye yüklenen yerçekimi kuvvetine eşit olan suyun ağırlığı, teknenin yer değiştirmesi olarak adlandırılır..

Şu anda, 5.000.000 kN (5 · 106 kN) ve daha fazla deplasmanı olan gemiler, petrol taşımacılığı için, yani 500.000 ton (5 · 10 5 t) ve daha fazla kütleye sahip olan kargo ile inşa edilmektedir.

Geminin ağırlığını deplasmandan çıkarırsak, bu geminin kapasitesini alırız. Yükleme kapasitesi, geminin taşıdığı yükün ağırlığını gösterir.

Gemi yapımı Eski Mısır'da, Fenike'de (Fenikelilerin en iyi gemi yapımcılarından biri olduğuna inanılmaktadır), Antik Çin'de bile vardı.

Rusya'da gemi yapımı 17-18 yüzyılların başında ortaya çıktı. Çoğunlukla savaş gemileri inşa edildi, ancak Rusya'da ilk buz kırıcı, içten yanmalı bir motorla geliyor ve atomik buz kırıcı Arctic inşa edildi.

Balonu.

1783'te Montgolfier kardeşlerin balonunun tanımını içeren bir çizim: “İlk olan“ Globe balonu ”nın görünümü ve kesin boyutları. 1786

Eski zamanlardan beri insanlar bulutların üzerinde uçma, havadar okyanusta yüzme, deniz boyunca yelken açmayı hayal ettiler. Havacılık için

İlk başta, ısıtılmış hava veya hidrojen veya helyum ile doldurulmuş balonlar kullanıldı.

Bir balonun havaya yükselmesi için Arşimet kuvvetinin (itme) F  Ve topun üzerinde hareket ederken, daha fazla yerçekimi vardı F  ağır, yani F  A\u003e F  kordon.

Top yükseldikçe, üzerine etki eden Arşimet kuvveti azalır ( F  A \u003d gρV), çünkü üst atmosferin yoğunluğu Dünya'nın yüzeyinden daha düşüktür. Daha yükseğe çıkmak için, toptan özel bir balast (yük) düşürülür ve bu da topu kolaylaştırır. Sonunda, top maksimum kaldırma yüksekliğine ulaşır. Topu özel bir valf yardımıyla kabuğundan indirmek için gazın bir kısmı serbest bırakılır.

Yatay yönde, balon sadece rüzgarın etkisi altında hareket eder, bu nedenle buna denir balon   (Yunancadan aER  - hava stato  - ayakta). Atmosferin üst katmanlarını incelemek için çok uzun zaman önce olmayan stratosfer büyük balonlar kullanıldı - stratosfer balon .

Yolcuların ve kargoların hava yoluyla taşınması için büyük uçakların nasıl inşa edileceğini öğrenmeden önce, güdümlü balonlar kullanıldı - hava gemileri. Uzun bir şekle sahiptirler, pervaneyi tahrik eden gövdenin altında motorlu bir gondol asılır.

Balon sadece kendini yükseltmekle kalmaz, aynı zamanda belirli bir yükü kaldırabilir: kabin, insanlar, aletler. Bu nedenle, ne tür bir yükün bir balonu kaldırabileceğini bulmak için, onu belirlemek gerekir kaldırma kuvveti.

Örneğin, helyumla doldurulmuş 40 m3'lük bir balonun havaya girmesine izin verin. Topun kabuğunu dolduran helyum kütlesi aşağıdakilere eşit olacaktır:
  m Ge \u003d ρ Ge · V \u003d 0,1890 kg / m3 · 40 m3 \u003d 7,2 kg,
  ve ağırlığı:
  P Ge \u003d g · m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N.
  Bu topun havada etkili olduğu kaldırma kuvveti (Arşimet), 40 m3'lük bir hacme sahip havanın ağırlığına eşittir, yani.
  F A \u003d \u200b\u200bg · ρ hava V; F A \u003d \u200b\u200b9,8 N / kg · 1,3 kg / m3 · 40 m3 \u003d 520 N.

Bu, topun 520 N - 71 N \u003d 449 N ağırlığındaki bir yükü kaldırabileceği anlamına gelir.

Aynı hacme sahip fakat hidrojenle doldurulmuş bir top 479 N'luk bir yük kaldırabilir. Bu nedenle kaldırma kuvveti helyumla doldurulmuş bir toptan daha büyüktür. Ancak yine de, helyum daha sık kullanılır, çünkü yanmaz ve bu nedenle daha güvenlidir. Hidrojen yanıcı bir gazdır.

Sıcak hava ile dolu bir topu kaldırmak ve indirmek çok daha kolaydır. Bunu yapmak için, topun alt kısmında bulunan deliğin altında bir brülör bulunur. Bir gaz brülörü kullanarak, topun içindeki havanın sıcaklığını ayarlayabilirsiniz, bu da yoğunluğu ve kaldırma kuvveti anlamına gelir. Topu daha yükseğe çıkarmak için, içindeki havayı yeterince ısıtın, brülörün alevini arttırın. Brülör alevi azaldıkça, toptaki hava sıcaklığı düşer ve top düşer.

Topun ve kabinin ağırlığının kaldırma kuvvetine eşit olacağı topun sıcaklığını seçebilirsiniz. Daha sonra top havada asılı kalacak ve ondan gözlem yapmak kolay olacak.

Bilimin gelişmesiyle birlikte, havacılık mühendisliğinde önemli değişiklikler oldu. Balonlar için dayanıklı, dona dayanıklı ve hafif hale gelen yeni kabuklar kullanmak mümkün hale geldi.

Radyo mühendisliği, elektronik ve otomasyon alanındaki ilerlemeler insansız balonların inşasına izin vermiştir. Bu balonlar, alt atmosferdeki coğrafi ve biyomedikal araştırmalar için hava akımlarını incelemek için kullanılır.



 


oku:



Kaderin Tarot Aynası: kartların önemi ve hizalamanın özellikleri

Kaderin Tarot Aynası: kartların önemi ve hizalamanın özellikleri

Öyle oldu, bu benim ilk tarot destem, Soyuzpechat tipinde bir durakta eğlence için servet anlatımından daha fazla satın aldı. O zaman ...

Akrep için Eylül burç

Akrep için Eylül burç

Eylül 2017'de Akrepler için uygun günler: 5, 9, 14, 20, 25, 30. Eylül 2017'de Akrepler için zor günler: 7, 22, 26 ...

Bir ebeveynin eski evini bir rüyada hayal ettim

Bir ebeveynin eski evini bir rüyada hayal ettim

Nazik, korunma, bakım, yaşamın sorunlarından korunma, uzak ve kaygısız bir çocuklukta bağımsızlık veya hayatın sembolü. Çok sık bir rüyada görüyorum ...

Neden köpüklü su hayal ediyorsun

Neden köpüklü su hayal ediyorsun

Acı, hoş olmayan içecek, ilaç - sorun sizi bekliyor. Görmek için çamurlu, kötü kokulu bir içecek - meslektaşlar sizi rahatsız edecek, içecek - dikkatsizlik ...