La pression comme grandeur physique. Formule de pression pour air, vapeur, liquide ou solide

Imaginez un cylindre scellé rempli d'air avec un piston sur le dessus. Si vous commencez à exercer une pression sur le piston, le volume d'air dans le cylindre commencera à diminuer, les molécules d'air entreront en collision les unes avec les autres et avec le piston de plus en plus intensément, et la pression de l'air comprimé sur le piston augmenter.

Si le piston est maintenant brusquement relâché, l'air comprimé le poussera brusquement vers le haut. Cela se produira car avec une surface de piston constante, la force agissant sur le piston à partir de l'air comprimé augmentera. La surface du piston est restée inchangée et la force du côté des molécules de gaz a augmenté et la pression a augmenté en conséquence.

Ou un autre exemple. Un homme se tient sur le sol, se tient debout avec les deux pieds. Dans cette position, une personne est à l'aise, elle ne ressent aucun inconvénient. Mais que se passe-t-il si cette personne décide de se tenir sur une jambe ? Il pliera une de ses jambes au niveau du genou, et maintenant il s'appuiera sur le sol avec un seul pied. Dans cette position, une personne ressentira une certaine gêne, car la pression sur le pied a augmenté, et environ 2 fois. Pourquoi? Parce que la zone à travers laquelle la gravité presse maintenant une personne au sol a diminué de 2 fois. Voici un exemple de ce qu'est la pression et à quel point elle est facile à détecter dans la vie de tous les jours.

Du point de vue de la physique, la pression est une grandeur physique numériquement égale à la force agissant perpendiculairement à la surface par unité de surface de cette surface. Par conséquent, afin de déterminer la pression en un certain point de la surface, la composante normale de la force appliquée à la surface est divisée par l'aire du petit élément de surface sur lequel agit cette force. Et pour déterminer la pression moyenne sur toute la surface, la composante normale de la force agissant sur la surface doit être divisée par superficie totale cette superficie.

La pression est mesurée en pascals (Pa). Cette unité de pression tire son nom du mathématicien, physicien et écrivain français Blaise Pascal, auteur de la loi fondamentale de l'hydrostatique - la loi de Pascal, qui stipule que la pression exercée sur un liquide ou un gaz est transmise à tout point inchangé dans tous directions. Pour la première fois, l'unité de pression "pascal" a été mise en circulation en France en 1961, selon le décret sur les unités, trois siècles après la mort du savant.

Un pascal est égal à la pression exercée par une force d'un newton, uniformément répartie, et dirigée perpendiculairement à une surface d'un mètre carré.

En pascals, non seulement la pression mécanique (contrainte mécanique) est mesurée, mais également le module d'élasticité, le module de Young, le module d'élasticité en vrac, la limite d'élasticité, la limite de proportionnalité, la résistance à la déchirure, la résistance au cisaillement, la pression acoustique et la pression osmotique. Traditionnellement, c'est en pascals que s'expriment les caractéristiques mécaniques les plus importantes des matériaux dans la résistance des matériaux.

Atmosphère technique (at), physique (atm), kilogramme-force par centimètre carré (kgf/cm2)

En plus du pascal, d'autres unités (hors système) sont également utilisées pour mesurer la pression. L'une de ces unités est « l'atmosphère » (at). Une pression d'une atmosphère est approximativement égale à la pression atmosphérique à la surface de la Terre au niveau de la mer. Aujourd'hui, « atmosphère » s'entend de l'atmosphère technique (at).

L'atmosphère technique (at) est la pression produite par un kilogramme-force (kgf) réparti uniformément sur une surface d'un centimètre carré. Et un kilogramme-force, à son tour, est égal à la force de gravité agissant sur un corps d'une masse d'un kilogramme dans des conditions d'accélération chute libre, égal à 9,80665 m/s2. Un kilogramme-force est donc égal à 9,80665 Newton, et 1 atmosphère s'avère être exactement égale à 98066,5 Pa. 1 à = 98066,5 Pa.

Dans les atmosphères, par exemple, la pression dans pneus de voiture, par exemple, la pression recommandée dans les pneus d'un bus de passagers GAZ-2217 est de 3 atmosphères.

Il y a aussi "l'atmosphère physique" (atm), définie comme la pression d'une colonne de mercure, haute de 760 mm à sa base, étant donné que la densité du mercure est de 13595,04 kg/m3, à une température de 0°C et moins conditions d'une accélération gravitationnelle de 9, 80665 m/s2. Il s'avère donc que 1 atm \u003d 1,033233 atm \u003d 101 325 Pa.

Quant au kilogramme-force par centimètre carré (kgf/cm2), cette unité de pression non systémique est égale à la pression atmosphérique normale avec une bonne précision, ce qui est parfois pratique pour évaluer divers effets.

L'unité non systémique "bar" est approximativement égale à une atmosphère, mais est plus précise - exactement 100 000 Pa. Dans le système CGS, 1 bar équivaut à 1 000 000 dynes/cm2. Auparavant, le nom "bar" était porté par l'unité, désormais appelée "baryum", et égal à 0,1 Pa ou dans le système CGS 1 baryum \u003d 1 dyn / cm2. Les mots "bar", "baryum" et "baromètre" viennent du même mot grec"la gravité".

Souvent, pour mesurer la pression atmosphérique en météorologie, l'unité mbar (millibar), égale à 0,001 bar, est utilisée. Et pour mesurer la pression sur les planètes où l'atmosphère est très raréfiée - microbar (microbar), égal à 0,000001 bar. Sur les manomètres techniques, le plus souvent l'échelle comporte une graduation en bars.

Millimètre de colonne de mercure (mm Hg), millimètre de colonne d'eau (mm de colonne d'eau)

L'unité de mesure non systémique "millimètre de mercure" est 101325/760 = 133,3223684 Pa. Il est désigné "mm Hg", mais parfois il est désigné "torr" - en l'honneur du physicien italien, étudiant de Galilée, Evangelista Torricelli, auteur du concept de pression atmosphérique.

L'unité a été formée en relation avec moyen pratique mesure de la pression atmosphérique avec un baromètre, dans lequel la colonne de mercure est en équilibre sous l'influence de la pression atmosphérique. Le mercure a une densité élevée d'environ 13 600 kg/m3 et se caractérise par une faible pression de vapeur saturante dans des conditions température ambiante, par conséquent, le mercure a été choisi pour les baromètres à un moment donné.

Au niveau de la mer, la pression atmosphérique est d'environ 760 mm Hg, c'est cette valeur qui est désormais considérée comme la pression atmosphérique normale, égale à 101325 Pa soit une atmosphère physique, 1 atm. Autrement dit, 1 millimètre de mercure est égal à 101325/760 pascals.

En millimètres de mercure, la pression est mesurée en médecine, en météorologie et en navigation aérienne. En médecine, la pression artérielle se mesure en mmHg ; dans la technologie du vide, elle est graduée en mmHg, accompagnée de barres. Parfois, ils écrivent même juste 25 microns, c'est-à-dire des microns de mercure, si nous parlons concernant l'évacuation, et les mesures de pression sont effectuées avec des vacuomètres.

Dans certains cas, des millimètres de colonne d'eau sont utilisés, puis 13,59 mm de colonne d'eau \u003d 1 mm Hg. Parfois, c'est plus rapide et pratique. Un millimètre de colonne d'eau, comme un millimètre de colonne de mercure, est une unité hors système, elle-même égale à la pression hydrostatique de 1 mm de colonne d'eau que cette colonne exerce sur fond platà une température d'eau de la colonne de 4°C.

Personne n'aime être sous pression. Et peu importe laquelle. Queen a également chanté à ce sujet avec David Bowie dans leur célèbre single "Under pressure". Qu'est-ce que la pression ? Comment comprendre la pression ? En quoi elle est mesurée, par quels instruments et méthodes, où elle est dirigée et sur quoi elle appuie. Les réponses à ces questions et à d'autres - dans notre article sur pression en physique et pas seulement.

Si le professeur vous met la pression en vous posant des problèmes délicats, nous veillerons à ce que vous puissiez y répondre correctement. Après tout, comprendre l'essence des choses est la clé du succès ! Qu'est-ce que la pression en physique ?

Par définition:

Pression- scalaire quantité physique, égale à la force agissant par unité de surface.

DANS système international SI est mesuré en pascals et est marqué de la lettre p . Unité de pression - 1 Pascal. Désignation russe - Pennsylvanie, internationale - Pennsylvanie.

Selon la définition, pour trouver la pression, vous devez diviser la force par la surface.

Tout liquide ou gaz placé dans un récipient exerce une pression sur les parois du récipient. Par exemple, le bortsch dans une casserole agit sur son fond et ses parois avec une certaine pression. Formule pour déterminer la pression du fluide :

où g est l'accélération de la chute libre dans le champ gravitationnel de la terre, h- la hauteur de la colonne de bortsch dans la casserole, lettre grecque "ro"- la densité du bortsch.

L'instrument le plus couramment utilisé pour mesurer la pression est le baromètre. Mais en quoi la pression est-elle mesurée ? Outre le pascal, il existe d'autres unités de mesure hors système :

• atmosphère;
• millimètre de mercure;
• millimètre de colonne d'eau ;
• mètre de colonne d'eau ;
• kilogramme-force.

Selon le contexte, différentes unités hors système sont utilisées.

Par exemple, lorsque vous écoutez ou lisez la météo, il n'est pas question de Pascals. Ils parlent de millimètres de mercure. Un millimètre de mercure est 133 Pascal. Si vous conduisez, vous savez probablement que la pression normale des pneus voiture de voyageurs- Environ deux ambiances.

Pression atmosphérique

L'atmosphère est un gaz, plus précisément, un mélange de gaz qui est maintenu près de la Terre en raison de la gravité. L'atmosphère passe progressivement dans l'espace interplanétaire et sa hauteur est d'environ 100 kilomètres.

Comment comprendre l'expression « pression atmosphérique » ? sur chaque mètre carré La surface de la Terre est une colonne de gaz de cent kilomètres. Bien sûr, l'air est transparent et agréable, mais il a une masse qui appuie sur la surface de la terre. C'est la pression atmosphérique.

La pression atmosphérique normale est considérée comme égale à 101325 Pennsylvanie. C'est la pression au niveau de la mer à 0 degré Celsius. Celsius. La même pression à la même température est exercée à sa base par une colonne de mercure de hauteur 766 millimètres.

Plus l'altitude est élevée, plus la pression atmosphérique est basse. Par exemple, au sommet d'une montagne Chomolungma c'est seulement un quart de la pression atmosphérique normale.

La pression artérielle

Un autre exemple où nous subissons des pressions dans Vie courante est une mesure de la tension artérielle.

La tension artérielle est la tension artérielle, c'est-à-dire La pression que le sang exerce sur les parois des vaisseaux sanguins, dans ce cas les artères.

Si vous avez mesuré votre tension artérielle et que vous l'avez 120 sur le 80 , alors tout va bien. Si 90 sur le 50 ou 240 sur le 180 , alors il ne sera certainement pas intéressant pour vous de comprendre en quoi cette pression est mesurée et ce qu'elle signifie généralement.

Cependant, la question se pose : 120 sur le 80 quoi exactement? Pascals, millimètres de mercure, atmosphères ou autres unités de mesure ?

La tension artérielle est mesurée en millimètres de mercure. Il détermine la surpression du liquide dans système circulatoire au-dessus de la pression atmosphérique.

Le sang exerce une pression sur les vaisseaux et compense ainsi l'effet de la pression atmosphérique. Sinon, nous serions tout simplement écrasés par une énorme masse d'air au-dessus de nous.

Mais pourquoi dans la dimension pression artérielle deux nombres ?

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Le fait est que le sang ne se déplace pas uniformément dans les vaisseaux, mais par à-coups. Le premier chiffre (120) est appelé systolique pression. C'est la pression sur les parois des vaisseaux sanguins au moment de la contraction du muscle cardiaque, sa valeur est la plus grande. Le deuxième chiffre (80) définit plus petite valeur et appelé diastolique pression.

Lors de la mesure, les valeurs des pressions systolique et diastolique sont enregistrées. Par exemple, pour personne en bonne santé une valeur de tension artérielle typique est de 120 à 80 millimètres de mercure. Cela signifie que la pression systolique est de 120 mm. rt. Art., et diastolique - 80 mm Hg. Art. La différence entre la pression systolique et diastolique est appelée pression pulsée.

vide physique

Le vide est l'absence de pression. Plus précisément, son absence quasi totale. Le vide absolu est une approximation, comme un gaz parfait en thermodynamique et point matériel en mécanique.

Selon la concentration de la substance, on distingue les vides faible, moyen et élevé. La meilleure approximation du vide physique est espacer, dans lequel la concentration de molécules et la pression sont minimales.

La pression est le principal paramètre thermodynamique de l'état du système. Il est possible de déterminer la pression de l'air ou d'un autre gaz non seulement à l'aide d'instruments, mais également à l'aide d'équations, de formules et de lois de la thermodynamique. Et si vous n'avez pas le temps de le découvrir, le service étudiant vous aidera à résoudre tout problème de détermination de la pression.

Pourquoi une personne debout sur des skis ne tombe-t-elle pas dans la neige meuble ? Pourquoi une voiture avec des pneus larges a-t-elle plus de portance qu'une voiture avec des pneus ordinaires ? Pourquoi un tracteur a-t-il besoin de chenilles ? Nous trouverons la réponse à ces questions en nous familiarisant avec la grandeur physique appelée pression.

Pression corporelle solide

Lorsqu'une force est appliquée non pas à un point du corps, mais à plusieurs points, elle agit alors sur la surface du corps. Dans ce cas, on parle de la pression que cette force crée à la surface d'un corps solide.

En physique, la pression est une grandeur physique qui est numériquement égale au rapport de la force agissant sur une surface qui lui est perpendiculaire à l'aire de cette surface.

p = F/S ,

où R - pression; F - force agissant sur la surface ; S - superficie.

Ainsi, la pression se produit lorsqu'une force agit sur une surface qui lui est perpendiculaire. L'amplitude de la pression dépend de l'amplitude de cette force et lui est directement proportionnelle. Plus la force est grande, plus la pression qu'elle crée par unité de surface est importante. L'éléphant est plus lourd que le tigre, il exerce donc plus de pression sur la surface. La voiture pousse contre la route avec plus de force que le piéton.

La pression d'un corps solide est inversement proportionnelle à la surface sur laquelle agit la force.

Tout le monde sait que marcher dans la neige profonde est difficile en raison du fait que les jambes tombent constamment. Mais le ski est assez facile. Le fait est que dans les deux cas, une personne agit sur la neige avec la même force - la force de gravité. Mais cette force est répartie sur des surfaces avec zone différente. Étant donné que la surface des skis est plus grande que la surface des semelles des chaussures, le poids d'une personne dans ce cas est réparti sur une plus grande surface. Et la force agissant par unité de surface est plusieurs fois plus petite. Par conséquent, une personne debout sur des skis exerce moins de pression sur la neige et ne tombe pas dedans.

En modifiant la surface, vous pouvez augmenter ou diminuer la quantité de pression.

Lorsque l'on part en randonnée, on choisit un sac à dos avec des bretelles larges pour réduire la pression sur l'épaule.

Pour réduire la pression du bâtiment sur le sol, augmentez la surface de la fondation.

Pneus camions rendre plus large que les pneus voitures afin qu'ils exercent moins de pression sur le sol. Pour la même raison, un tracteur ou un char est construit sur des chenilles et non sur des roues.

Les couteaux, les lames, les ciseaux, les aiguilles sont aiguisés de manière à avoir la plus petite surface possible de la partie coupante ou perçante. Et puis même avec l'aide d'une petite force appliquée, beaucoup de pression est créée.

Pour la même raison, la nature a doté les animaux de dents acérées, de crocs et de griffes.

Pression - scalaire. Dans les solides, elle est transmise dans le sens de la force.

L'unité de force est le newton. L'unité de surface est le m 2 . Par conséquent, l'unité de pression est le N/m 2 . Cette valeur dans le système international d'unités SI est appelée pascal (Pa ou Ra). Il tire son nom du physicien français Blaise Pascal. Une pression de 1 pascal provoque une force de 1 newton agissant sur une surface de 1 m 2 .

1Pa = 1N/m2 .

D'autres systèmes utilisent des unités telles que bar, atmosphère, mmHg. Art. (millimètres de mercure), etc.

Pression dans les liquides

Si dans un corps solide la pression est transmise dans le sens de la force, alors dans les liquides et les gaz, selon la loi de Pascal, " toute pression exercée sur un liquide ou un gaz est transmise dans toutes les directions sans changement ».

Remplissons une boule avec de minuscules trous reliés à un tube étroit en forme de cylindre avec du liquide. Remplissons la boule de liquide, insérons le piston dans le tube et commençons à le déplacer. Le piston appuie sur la surface du liquide. Cette pression est transmise en tout point du fluide. Le liquide commence à sortir des trous de la boule.

En remplissant le ballon de fumée, nous verrons le même résultat. Cela signifie que dans les gaz, la pression est également transmise dans toutes les directions.

La force de gravité agit sur le liquide, comme sur tout corps à la surface de la Terre. Chaque couche de liquide dans le récipient crée une pression avec son propre poids.

Ceci est confirmé par l'expérience suivante.

Si de l'eau est versée dans un récipient en verre dont le fond est recouvert d'un film de caoutchouc, le film s'affaissera sous le poids de l'eau. Et plus il y a d'eau, plus le film se pliera. Si nous immergeons progressivement ce récipient avec de l'eau dans un autre récipient, également rempli d'eau, alors au fur et à mesure qu'il coule, le film se redresse. Et lorsque les niveaux d'eau dans le récipient et le récipient sont égaux, le film se redresse complètement.

Au même niveau, la pression dans le liquide est la même. Mais à mesure que la profondeur augmente, elle augmente, puisque les molécules couches supérieures faire pression sur les molécules des couches inférieures. Et ceux-ci, à leur tour, exercent une pression sur les molécules des couches situées encore plus bas. Par conséquent, au point le plus bas du réservoir, la pression sera la plus élevée.

La pression en profondeur est déterminée par la formule :

p = ρ g h ,

où p - pression (Pa);

ρ - densité liquide (kg / m 3);

g - accélération en chute libre (9,81 m/s) ;

h - hauteur de la colonne de liquide (m).

On peut voir à partir de la formule que la pression augmente avec la profondeur. Plus le submersible descend bas dans l'océan, plus il subira de pression.

Pression atmosphérique

Evangéliste Torricelli

Qui sait, si en 1638 le duc de Toscane n'avait pas décidé de décorer les jardins de Florence de belles fontaines, la pression atmosphérique n'aurait pas été découverte au XVIIe siècle, mais bien plus tard. On peut dire que cette découverte a été faite par hasard.

À cette époque, on croyait que l'eau montait derrière le piston de la pompe, car, comme le disait Aristote, « la nature ne tolère pas le vide ». Cependant, l'événement n'a pas réussi. L'eau des fontaines a vraiment monté, remplissant le "vide" résultant, mais à une hauteur de 10,3 m, elle s'est arrêtée.

Ils se sont tournés vers Galileo Galilei pour obtenir de l'aide. Comme il ne pouvait pas trouver d'explication logique, il a demandé à ses étudiants - Evangéliste Torricelli Et Vincenzo Viviani mener des expériences.

En essayant de trouver la cause de la panne, les étudiants de Galileo ont découvert que différents liquides montaient derrière la pompe à différentes hauteurs. Plus le liquide est dense, plus la hauteur à laquelle il peut monter est faible. Comme la densité du mercure est 13 fois celle de l'eau, il peut atteindre une hauteur 13 fois inférieure. Par conséquent, ils ont utilisé du mercure dans leur expérience.

En 1644, l'expérience a été réalisée. Le tube de verre était rempli de mercure. Ensuite, il a été jeté dans un récipient, également rempli de mercure. Après un certain temps, la colonne de mercure dans le tube s'est élevée. Mais il n'a pas rempli tout le tube. Il y avait un espace vide au-dessus de la colonne de mercure. Il fut appelé plus tard le "vide torricellien". Mais le mercure ne s'est pas non plus déversé du tube dans le récipient. Torricelli a expliqué cela par le fait que le mercure presse air atmosphérique et le maintient dans le tube. Et la hauteur de la colonne de mercure dans le tube montre l'ampleur de cette pression. C'était la première fois que la pression atmosphérique était mesurée.

L'atmosphère de la Terre est sa coquille d'air, maintenue près d'elle par l'attraction gravitationnelle. Les molécules de gaz qui composent cette coquille se déplacent constamment et de façon aléatoire. Sous l'influence de la gravité, les couches supérieures de l'atmosphère appuient sur les couches inférieures, les comprimant. La couche la plus basse près de la surface de la Terre est la plus comprimée. Par conséquent, la pression en elle est la plus grande. Selon la loi de Pascal, il transmet cette pression dans toutes les directions. Elle est vécue par tout ce qui se trouve à la surface de la Terre. Cette pression est appelée pression atmosphérique .

Étant donné que la pression atmosphérique est créée par les couches d'air sus-jacentes, elle diminue avec l'augmentation de l'altitude. On sait qu'en haut des montagnes c'est moins qu'au pied des montagnes. Et profondément sous terre, il est beaucoup plus élevé qu'en surface.

La pression atmosphérique normale est la pression égale à la pression d'une colonne de mercure de 760 mm de hauteur à une température de 0 o C.

Mesure de la pression atmosphérique

Parce que l'air atmosphérique a des densités différentes hauteur différente, alors la valeur de la pression atmosphérique ne peut pas être déterminée par la formulep = ρ · g · h . Par conséquent, il est déterminé à l'aide d'instruments spéciaux appelés baromètres .

Distinguer les baromètres liquides des anéroïdes (non liquides). Le fonctionnement des baromètres à liquide est basé sur la variation de la colonne de niveau de liquide sous la pression de l'atmosphère.

L'anéroïde est un récipient scellé en tôle ondulée, à l'intérieur duquel un vide est créé. Le conteneur se contracte lorsque la pression atmosphérique augmente et se redresse lorsqu'il est abaissé. Tous ces changements sont transmis à la flèche à l'aide d'un ressort plaque de métal. L'extrémité de la flèche se déplace le long de l'échelle.

En modifiant les lectures du baromètre, on peut supposer comment le temps va changer dans les prochains jours. Si la pression atmosphérique augmente, on peut s'attendre à un temps clair. Et s'il descend, ce sera nuageux.

Dans la pratique de la plongée, on rencontre souvent le calcul de pression mécanique, hydrostatique et de gaz d'une large gamme de valeurs. Selon la valeur de la pression mesurée, différentes unités sont utilisées.

Dans les systèmes SI et ISS, l'unité de pression est le pascal (Pa), dans le système MKGSS - kgf / cm 2 (atmosphère technique - at). Torah (mm Hg), atm (atmosphère physique), m d'eau sont utilisés comme unités de pression non systémiques. Art., et en mesures anglaises - livres / pouce 2. Les relations entre les différentes unités de pression sont données dans le tableau 10.1.

La pression mécanique est mesurée par la force agissant perpendiculairement à la surface unitaire du corps :

où p - pression, kgf / cm 2;
F - force, kgf;
S - aire, cm 2.

Exemple 10.1. Déterminez la pression que le plongeur exerce sur le pont du navire et sur le sol sous l'eau lorsqu'il fait un pas (c'est-à-dire qu'il se tient sur une jambe). Le poids d'un plongeur en équipement dans les airs est de 180 kgf et sous l'eau de 9 kgf. La surface de la semelle des galoches de plongée est supposée être de 360 ​​​​cm 2. Solution. 1) La pression transmise par les bottes de plongée au pont du navire, selon (10.1) :

P \u003d 180/360 \u003d 0,5 kgf / cm

Ou en unités SI

P \u003d 0,5 * 0,98.10 5 \u003d 49000 Pa \u003d 49 kPa.

Tableau 10.1. Relations entre différentes unités de pression

2) La pression transmise par les galoches plongeantes au sol sous l'eau :

ou en unités SI

P \u003d 0,025 * 0,98 * 10 5 \u003d 2460 Pa \u003d 2,46 kPa.

pression hydrostatique liquide partout perpendiculaire à la surface sur laquelle il agit, et augmente avec la profondeur, mais reste constant dans tout plan horizontal.

Si la surface du liquide ne subit pas de pression externe (par exemple, la pression atmosphérique) ou si elle n'est pas prise en compte, la pression à l'intérieur du liquide est appelée surpression.

où p est la pression du liquide, kgf/cm 2 ;
p est la densité du liquide, gf "s 4 / cm 2;
g - accélération en chute libre, cm/s 2 ;
Y- gravité spécifique liquides, kg/cm 3 , kgf/l;
H - profondeur, m.

Si la surface du liquide subit une pression externe la pression à l'intérieur du liquide

Si la pression de l'air atmosphérique agit à la surface d'un liquide, la pression à l'intérieur du liquide est appelée pression absolue(c'est-à-dire la pression mesurée de zéro au vide total) :
où B - pression atmosphérique (barométrique), mm Hg. Art.
Dans les calculs pratiques pour eau fraiche J'accepte
Y \u003d l kgf / l et pression atmosphérique p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d 10 m d'eau. Art., puis la surpression d'eau en kgf / cm 2
et la pression absolue de l'eau
Exemple 10.2. Trouvez la pression absolue de l'eau de mer agissant sur un plongeur à une profondeur de 150 m si la pression barométrique est de 765 mm Hg. Art., Et la gravité spécifique de l'eau de mer est de 1,024 kgf / l.

Solution. Pression absolue du boeuf par (10/4)

valeur estimée de la pression absolue selon (10.6)
DANS cet exemple l'utilisation de la formule approximative (10.6) pour le calcul est tout à fait justifiée, puisque l'erreur de calcul ne dépasse pas 3%.

Exemple 10.3. Dans une structure creuse contenant de l'air sous pression atmosphérique p a \u003d 1 kgf / cm 2, située sous l'eau, un trou s'est formé à travers lequel l'eau a commencé à s'écouler (Fig. 10.1). Quelle force de pression subira le plongeur s'il essaie de fermer ce trou avec sa main ? La superficie "A la section transversale du trou est de 10X10 cm 2, la hauteur de la colonne d'eau H au-dessus du trou est de 50 m.

Riz. 9.20. Chambre d'observation "Galeazzi": 1 - oeil; 2 - dispositif de recul de câble et coupe de câble ; 3 - raccord pour entrée téléphonique ; 4 - couvercle de trappe; 5 - hublot supérieur; 6 - anneau de fixation en caoutchouc ; 7 - hublot inférieur; 8 - corps de caméra ; 9 - bouteille d'oxygène avec manomètre; 10 - dispositif de retour de ballast d'urgence ; 11 - ballast de secours; 12 - câble de lampe; 13 - lampe; 14 - ventilateur électrique ; 15 microphones téléphoniques ; 16 - batterie d'accumulateurs; 17 - boîte de travail régénérative; 18 - hublot de couvercle d'écoutille

Solution. Surpression eau au trou selon (10.5)

P \u003d 0,1-50 \u003d 5 kgf / cm 2.

Force de pression sur la main du plongeur de (10.1)

F \u003d Sp \u003d 10 * 10 * 5 \u003d 500 kgf \u003d 0,5 tf.

La pression du gaz contenu dans le récipient est répartie uniformément, si l'on ne tient pas compte de son poids qui, compte tenu des dimensions des récipients utilisés dans la pratique de la plongée, a un effet insignifiant. L'amplitude de la pression d'une masse constante de gaz dépend du volume qu'elle occupe et de la température.

La relation entre la pression d'un gaz et son volume à température constante est établie par l'expression

P 1 V 1 = p 2 V 2 (10.7)

Où p 1 et p 2 - pression absolue initiale et finale, kgf / cm 2;

V 1 et V 2 - volume de gaz initial et final, l. La relation entre la pression d'un gaz et sa température à volume constant est établie par l'expression

où t 1 et t 2 sont les températures initiale et finale des gaz, °C.

A pression constante, une relation similaire existe entre le volume et la température du gaz

La relation entre la pression, le volume et la température d'un gaz est établie par la loi combinée de l'état gazeux

Exemple 10.4. La capacité du cylindre est de 40 l, la pression d'air qu'il contient est de 150 kgf / cm 2 selon le manomètre. Déterminer le volume d'air libre dans le ballon, c'est-à-dire le volume ramené à 1 kgf/cm 2.

Solution. Pression absolue initiale p \u003d 150 + 1 \u003d 151 kgf / cm 2, finale p 2 \u003d 1 kgf / cm 2, volume initial V 1 \u003d 40 l. Volume d'air libre de (10.7)

Exemple 10.5. Le manomètre sur la bouteille d'oxygène dans une pièce à une température de 17 ° C a montré une pression de 200 kgf / cm 2. Ce cylindre a été transféré sur le pont, où le lendemain, à une température de -11 ° C, ses lectures ont diminué à 180 kgf / cm 2. Une fuite d'oxygène a été suspectée. Vérifiez si la suspicion est fondée.

Solution. Pression absolue initiale p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, finale p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, température initiale t 1 \u003d 17 ° C, finale t 2 \ u003d -11 ° C. Pression finale estimée à partir de (10.8)

Les soupçons ne sont pas fondés, puisque les pressions réelles et calculées sont égales.

Exemple 10.6. Un plongeur sous l'eau consomme 100 l / min d'air comprimé à une pression d'une profondeur de plongée de 40 m. Déterminez le débit d'air libre (c'est-à-dire à une pression de 1 kgf / cm 2).

Solution. Pression absolue initiale à la profondeur d'immersion selon (10.6)

P 1 \u003d 0,1 * 40 \u003d 5 kgf / cm 2.

Pression absolue finale P 2 \u003d 1 kgf / cm 2

Débit d'air initial Vi = l00 l/min.

Débit d'air libre selon (10.7)

Faisons une expérience. Prenons une petite planche avec quatre clous enfoncés dans les coins, et plaçons-la avec les pointes vers le haut sur le sable. Nous mettons un poids dessus (Fig. 81). Nous verrons que les têtes de clous ne sont que légèrement enfoncées dans le sable. Si nous retournons la planche et la remettons (avec le poids) sur le sable, les clous s'y enfonceront beaucoup plus profondément (Fig. 82). Dans les deux cas, le poids de la planche était le même, mais l'effet était différent. Pourquoi? Toute la différence dans les cas considérés était que la surface sur laquelle reposaient les ongles était plus grande dans un cas et plus petite dans l'autre. Après tout, d'abord les têtes des clous touchaient le sable, puis leurs pointes.

Nous voyons que le résultat de l'impact dépend non seulement de la force avec laquelle le corps appuie sur la surface, mais également de la superficie de cette surface. C'est pour cette raison qu'une personne qui est capable de glisser sur de la neige meuble avec des skis tombe immédiatement dedans dès qu'elle les enlève (Fig. 83). Mais il n'y a pas que le quartier. L'amplitude de la force appliquée joue également un rôle important. Si, par exemple, sur le même. planche (voir Fig. 81) mettez un autre poids, puis les clous (avec la même surface de support) s'enfonceront encore plus profondément dans le sable.

La force appliquée perpendiculairement à la surface est appelée force de pressionà cette surface.

La force de pression ne doit pas être confondue avec la pression. Pression- il s'agit d'une grandeur physique égale au rapport de la force de pression appliquée sur une surface donnée à l'aire de cette surface :

p - pression, F - force de pression, S - surface.

Ainsi, pour déterminer la pression, il est nécessaire de diviser la force de pression par la surface sur laquelle la pression est appliquée.

A force égale, la pression est d'autant plus grande que la surface d'appui est plus petite, et inversement que plus de zone prend en charge, moins la pression.

Dans les cas où la force de pression est le poids du corps sur la surface (F = P = mg), la pression exercée par le corps peut être trouvée par la formule

Si la pression p et l'aire S sont connues, alors la force de pression F peut être déterminée ; Pour ce faire, vous devez multiplier la pression par la surface:

F = pS (32,2)

La force de pression (comme toute autre force) est mesurée en newtons. La pression est mesurée en pascals. Pascal(1 Pa) est la pression qu'une force de pression de 1 N produit lorsqu'elle est appliquée sur une surface de 1 m 2 :

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

D'autres unités de pression sont également utilisées - hectopascal (hPa) et kilopascal (kPa) :

1 hPa = 100 Pa, 1 kPa = 1000 Pa.

1. Donnez des exemples montrant que le résultat de l'action d'une force dépend de la surface du support sur laquelle agit cette force. 2. Pourquoi un skieur ne tombe-t-il pas dans la neige ? 3. Pourquoi un bouton pointu pénètre-t-il plus facilement dans le bois qu'un bouton émoussé ? 4. Qu'appelle-t-on pression ? 5. Quelles unités de pression connaissez-vous ? 6. Quelle est la différence entre la pression et la force de pression ? 7. Comment peux-tu trouver la force de pression, connaissant la pression et la surface à laquelle la force est appliquée ?