Pritisak kao fizikalna veličina. Formula tlaka za zrak, paru, tekućinu ili krutinu

Zamislite zatvoreni cilindar ispunjen zrakom s klipom postavljenim na vrhu. Ako počnete vršiti pritisak na klip, tada će se volumen zraka u cilindru početi smanjivati, molekule zraka će se sudarati jedna s drugom i s klipom sve intenzivnije, a pritisak komprimiranog zraka na klip će se povećati.

Ako se klip sada naglo otpusti, tada će ga komprimirani zrak naglo gurnuti prema gore. To će se dogoditi jer će se uz konstantnu površinu klipa povećati sila koja djeluje na klip iz komprimiranog zraka. Površina klipa je ostala nepromijenjena, a sila sa strane molekula plina se povećala, a tlak se u skladu s tim povećao.

Ili drugi primjer. Čovjek stoji na zemlji, stoji s obje noge. U ovom položaju osoba je udobna, ne doživljava neugodnosti. Ali što se događa ako ta osoba odluči stajati na jednoj nozi? Savinut će jednu nogu u koljenu, a sada će se samo jednom nogom osloniti na tlo. U ovom položaju osoba će osjetiti nelagodu, jer se pritisak na stopalo povećao, i to oko 2 puta. Zašto? Budući da se područje kroz koje gravitacija sada pritišće čovjeka na tlo smanjilo za 2 puta. Evo primjera što je pritisak i koliko ga je lako otkriti u svakodnevnom životu.

Sa stajališta fizike, tlak je fizička veličina brojčano jednaka sili koja djeluje okomito na površinu po jedinici površine ove površine. Stoga, za određivanje tlaka u određenoj točki na površini, normalna komponenta sile primijenjene na površinu dijeli se s površinom malog površinskog elementa na koji ta sila djeluje. A da bi se odredio prosječni tlak na cijelom području, normalna komponenta sile koja djeluje na površinu mora se podijeliti s ukupna površina ovu površinu.

Tlak se mjeri u paskalima (Pa). Ova jedinica za tlak je dobila ime po francuskom matematičaru, fizičaru i književniku Blaiseu Pascalu, piscu osnovnog zakona hidrostatike - Pascalovog zakona, koji kaže da se pritisak koji se vrši na tekućinu ili plin prenosi u bilo koju točku nepromijenjen u svim smjerovima. Prvi put je jedinica tlaka "pascal" puštena u opticaj u Francuskoj 1961. godine, prema uredbi o jedinicama, tri stoljeća nakon smrti znanstvenika.

Jedan pascal jednak je pritisku koji djeluje sila od jednog njutna, ravnomjerno raspoređena i usmjerena okomito na površinu od jednog kvadratnog metra.

U pascalima se ne mjeri samo mehanički tlak (mehaničko naprezanje), već i modul elastičnosti, Youngov modul, modul elastičnosti, granica popuštanja, granica proporcionalnosti, otpornost na kidanje, posmična čvrstoća, zvučni tlak i osmotski tlak. Tradicionalno se u pascalima izražavaju najvažnije mehaničke karakteristike materijala u čvrstoći materijala.

Atmosfera tehnička (at), fizička (atm), kilogram-sila po kvadratnom centimetru (kgf / cm2)

Osim paskala, za mjerenje tlaka koriste se i druge (vansustavne) jedinice. Jedna takva jedinica je "atmosfera" (at). Tlak jedne atmosfere približno je jednak atmosferskom tlaku na površini Zemlje na razini mora. Danas se pod “atmosferom” podrazumijeva tehnička atmosfera (at).

Tehnička atmosfera (at) je tlak koji proizvodi jedan kilogram-sila (kgf) ravnomjerno raspoređen na površini od jednog kvadratnog centimetra. A jedan kilogram-sila je zauzvrat jednaka sili gravitacije koja djeluje na tijelo mase jednog kilograma pod uvjetima ubrzanja slobodan pad, jednako 9,80665 m/s2. Dakle, jedan kilogram-sila jednak je 9,80665 Newtona, a ispada da je 1 atmosfera jednaka točno 98066,5 Pa. 1 na = 98066,5 Pa.

U atmosferama, na primjer, tlak u automobilske gume, na primjer, preporučeni tlak u gumama putničkog autobusa GAZ-2217 je 3 atmosfere.

Tu je i "fizička atmosfera" (atm), definirana kao pritisak stupca žive, visine 760 mm u podnožju, s obzirom da je gustoća žive 13595,04 kg/m3, na temperaturi od 0°C i ispod uvjeti gravitacijskog ubrzanja od 9, 80665 m/s2. Dakle, ispada da je 1 atm = 1,033233 atm = 101 325 Pa.

Što se tiče kilogram-sile po kvadratnom centimetru (kgf/cm2), ova nesistemska jedinica tlaka jednaka je normalnom atmosferskom tlaku s dobrom točnošću, što je ponekad zgodno za procjenu različitih učinaka.

Nesistemska jedinica "bar" približno je jednaka jednoj atmosferi, ali je točnija - točno 100.000 Pa. U CGS sustavu 1 bar je jednak 1.000.000 dina/cm2. Prije je naziv "bar" nosila jedinica, sada nazvana "barij", a jednaka je 0,1 Pa ili u CGS sustavu 1 barij = 1 din / cm2. Riječ "bar", "barij" i "barometar" potječu od istog grčka riječ"gravitacija".

Često se za mjerenje atmosferskog tlaka u meteorologiji koristi jedinica mbar (milibar), jednaka 0,001 bar. I za mjerenje tlaka na planetima gdje je atmosfera vrlo razrijeđena - mikrobar (mikrobar), jednak 0,000001 bar. Na tehničkim mjeračima tlaka najčešće skala ima gradaciju u barovima.

Milimetar živinog stupca (mm Hg), milimetar vodenog stupca (mm vodenog stupca)

Nesistemska mjerna jedinica "milimetar žive" je 101325/760 = 133,3223684 Pa. Označava se "mm Hg", ali ponekad se označava kao "torr" - u čast talijanskog fizičara, Galileovog učenika, Evangeliste Torricellija, autora koncepta atmosferskog tlaka.

Postrojba je formirana u vezi sa zgodan način mjerenje atmosferskog tlaka barometrom, u kojem je stupac žive u ravnoteži pod utjecajem atmosferskog tlaka. Živa ima veliku gustoću od oko 13.600 kg/m3 i karakterizira je nizak tlak pare zasićenja u uvjetima sobna temperatura, dakle, svojedobno je za barometre izabrana živa.

Na razini mora, atmosferski tlak je približno 760 mm Hg, to je ta vrijednost koja se sada smatra normalnim atmosferskim tlakom, jednakim 101325 Pa ili jednoj fizičkoj atmosferi, 1 atm. To jest, 1 milimetar žive jednak je 101325/760 paskala.

U milimetrima žive, tlak se mjeri u medicini, meteorologiji i zrakoplovnoj navigaciji. U medicini se krvni tlak mjeri u mmHg, a u vakuumskoj tehnologiji se mjeri u mmHg, zajedno s crticama. Ponekad čak pišu samo 25 mikrona, što znači mikrone žive, ako pričamo o evakuaciji, a mjerenja tlaka provode se vakumom.

U nekim slučajevima se koriste milimetri vodenog stupca, a zatim 13,59 mm vodenog stupca \u003d 1 mm Hg. Ponekad je to svrsishodnije i prikladnije. Milimetar vodenog stupca, kao i milimetar stupca žive, je jedinica izvan sustava, koja je zauzvrat jednaka hidrostatskom tlaku od 1 mm vodenog stupca na koji ovaj stup djeluje ravna baza pri temperaturi vode u stupcu od 4°C.

Nitko ne voli biti pod pritiskom. I nije važno koji. O tome je pjevala i Queen zajedno s Davidom Bowiejem u njihovom poznatom singlu "Under pressure". Što je pritisak? Kako razumjeti pritisak? U čemu se mjeri, kojim instrumentima i metodama, kamo je usmjerena i na što pritišće. Odgovori na ova i druga pitanja - u našem članku o pritisak u fizici i ne samo.

Ako nastavnik vrši pritisak na vas postavljajući škakljive probleme, mi ćemo se pobrinuti da na njih možete točno odgovoriti. Uostalom, razumijevanje suštine stvari ključ je uspjeha! Dakle, što je pritisak u fizici?

Po definiciji:

Pritisak- skalarni fizička veličina, jednaka snazi djeluje po jedinici površine.

U međunarodni sustav SI se mjeri u Pascals i označen je slovom str . Jedinica tlaka - 1 Pascal. ruska oznaka - Godišnje, međunarodni - Godišnje.

Prema definiciji, da biste pronašli pritisak, morate podijeliti silu s površinom.

Svaka tekućina ili plin stavljen u posudu vrši pritisak na stijenke posude. Na primjer, boršč u loncu djeluje na njegovo dno i stijenke s određenim pritiskom. Formula za određivanje tlaka tekućine:

gdje g je akceleracija slobodnog pada u gravitacionom polju zemlje, h- visina stupca boršča u tavi, grčko pismo "ro"- gustoća boršča.

Najčešći instrument za mjerenje tlaka je barometar. Ali u čemu se mjeri tlak? Osim paskala, postoje i druge mjerne jedinice izvan sustava:

• atmosfera;
• milimetar žive;
• milimetar vodenog stupca;
• metar vodenog stupca;
• kilogram-sila.

Ovisno o kontekstu, koriste se različite jedinice izvan sustava.

Na primjer, kada slušate ili čitate vremensku prognozu, nema govora o Pascalima. Govore o milimetrima žive. Jedan milimetar žive je 133 Pascal. Ako vozite, vjerojatno znate normalan tlak u gumama putnički automobil- oko dva atmosfere.

Atmosferski tlak

Atmosfera je plin, točnije, mješavina plinova koja se zbog gravitacije zadržava u blizini Zemlje. Atmosfera prelazi u međuplanetarni prostor postupno, a visina joj je približno 100 kilometara.

Kako razumjeti izraz "atmosferski tlak"? preko svake četvorni metar Zemljina površina je stokilometarski stupac plina. Naravno, zrak je proziran i ugodan, ali ima masu koja pritišće površinu zemlje. Ovo je atmosferski tlak.

Smatra se da je normalni atmosferski tlak jednak 101325 Godišnje. To je tlak na razini mora na 0 stupnjeva Celzija. Celzija. Isti pritisak pri istoj temperaturi na njegovu podlogu vrši stub žive visine 766 milimetara.

Što je visina veća, to je niži atmosferski tlak. Na primjer, na vrhu planine Chomolungma to je samo jedna četvrtina normalnog atmosferskog tlaka.

Arterijski tlak

Još jedan primjer gdje se suočavamo s pritiskom Svakidašnjica je mjerenje krvnog tlaka.

Krvni tlak je krvni tlak, t.j. Pritisak koji krv vrši na stijenke krvnih žila, u ovom slučaju arterije.

Ako ste izmjerili krvni tlak i imate ga 120 na 80 , onda je sve u redu. Ako 90 na 50 ili 240 na 180 , onda vam definitivno neće biti zanimljivo odgonetnuti u čemu se taj tlak mjeri i što općenito znači.

Međutim, postavlja se pitanje: 120 na 80 što točno? Paskali, milimetri žive, atmosfere ili neke druge mjerne jedinice?

Krvni tlak se mjeri u milimetrima žive. Određuje višak tlaka tekućine Krvožilni sustav iznad atmosferskog tlaka.

Krv vrši pritisak na žile i na taj način kompenzira učinak atmosferskog tlaka. Inače bi nas jednostavno zgnječila ogromna masa zraka iznad nas.

Ali zašto u dimenziji krvni tlak dva broja?

Usput! Za naše čitatelje sada je popust od 10%.

Činjenica je da se krv u žilama kreće ne ravnomjerno, već u trzajima. Prva znamenka (120) se zove sistolički pritisak. To je pritisak na stijenke krvnih žila u vrijeme kontrakcije srčanog mišića, njegova vrijednost je najveća. Druga znamenka (80) definira najmanju vrijednost i nazvao dijastolički pritisak.

Prilikom mjerenja bilježe se vrijednosti sistoličkog i dijastoličkog tlaka. Na primjer, za zdrava osoba tipična vrijednost krvnog tlaka je 120 do 80 milimetara žive. To znači da je sistolički tlak 120 mm. rt. Art., i dijastolički - 80 mm Hg. Umjetnost. Razlika između sistoličkog i dijastoličkog tlaka naziva se pulsni tlak.

fizički vakuum

Vakuum je odsutnost pritiska. Točnije, njegova gotovo potpuna odsutnost. Apsolutni vakuum je aproksimacija, poput idealnog plina u termodinamici i materijalna točka u mehanici.

Ovisno o koncentraciji tvari razlikuju se nizak, srednji i visoki vakuum. Najbolja aproksimacija fizičkom vakuumu je prostor, u kojem su koncentracija molekula i tlak minimalni.

Tlak je glavni termodinamički parametar stanja sustava. Tlak zraka ili nekog drugog plina moguće je odrediti ne samo instrumentima, već i pomoću jednadžbi, formula i zakona termodinamike. A ako nemate vremena shvatiti, student servis će vam pomoći riješiti svaki problem određivanja pritiska.

Zašto osoba koja stoji na skijama ne pada u rastresiti snijeg? Zašto automobil sa širokim gumama ima više plutanja od automobila s običnim gumama? Zašto su traktoru potrebne gusjenice? Odgovor na ova pitanja doznat ćemo upoznajući se s fizičkom veličinom koja se naziva tlak.

Čvrsti tjelesni pritisak

Kada se sila ne primjenjuje na jednu točku tijela, već na više točaka, tada ona djeluje na površinu tijela. U ovom slučaju se govori o pritisku koji ta sila stvara na površinu čvrstog tijela.

U fizici, tlak je fizička veličina koja je brojčano jednaka omjeru sile koja djeluje na površinu okomitu na nju i površine ove površine.

p = F/S ,

gdje R - pritisak; F - sila koja djeluje na površinu; S - površina.

Dakle, pritisak nastaje kada sila djeluje na površinu okomitu na nju. Veličina tlaka ovisi o veličini ove sile, te joj je izravno proporcionalna. Što je sila veća, to je veći pritisak koji stvara po jedinici površine. Slon je teži od tigra, pa vrši veći pritisak na površinu. Automobil se gura o cestu s većom snagom od pješaka.

Tlak čvrstog tijela obrnuto je proporcionalan površini na koju djeluje sila.

Svi znaju da je hodanje po dubokom snijegu teško zbog činjenice da noge stalno propadaju. Ali skijanje je prilično lako. Stvar je u tome da u oba slučaja osoba djeluje na snijeg istom silom - silom gravitacije. Ali ta je sila raspoređena po površinama s različito područje. Budući da je površina skija veća od površine potplata čizama, težina osobe se u ovom slučaju raspoređuje na veću površinu. A sila koja djeluje po jedinici površine je nekoliko puta manja. Stoga osoba koja stoji na skijama manje pritiska na snijeg i ne pada u njega.

Promjenom površine, možete povećati ili smanjiti količinu pritiska.

Kad idemo na planinarenje, biramo ruksak sa širokim naramenicama kako bismo smanjili pritisak na rame.

Da biste smanjili pritisak zgrade na tlo, povećajte površinu temelja.

Gume kamioni učiniti širim od guma automobili tako da vrše manji pritisak na tlo. Iz istog razloga se traktor ili tenk izrađuje na gusjenicama, a ne na kotačima.

Noževi, oštrice, škare, igle oštro su naoštrene tako da imaju najmanju moguću površinu reznog ili probijajućeg dijela. I tada se čak i uz pomoć male primijenjene sile stvara veliki pritisak.

Iz istog razloga priroda je životinjama dala oštre zube, očnjake i kandže.

Pritisak - skalarni. U čvrstim tijelima prenosi se u smjeru sile.

Jedinica za snagu je njutn. Jedinica površine je m 2 . Stoga je jedinica tlaka N/m 2 . Ova vrijednost u međunarodnom sustavu jedinica SI naziva se pascal (Pa ili Ra). Ime je dobio u čast francuskog fizičara Blaisea Pascala. Tlak od 1 pascal uzrokuje silu od 1 newtona koja djeluje na površinu od 1 m 2 .

1 Pa = 1N/m2 .

Drugi sustavi koriste jedinice kao što su bar, atmosfera, mmHg. Umjetnost. (milimetri žive) itd.

Tlak u tekućinama

Ako se u čvrstom tijelu pritisak prenosi u smjeru sile, onda u tekućinama i plinovima, prema Pascalovom zakonu, " svaki pritisak koji se vrši na tekućinu ili plin prenosi se u svim smjerovima bez promjene ».

Napunimo s tekućinom kuglicu sitnim rupicama spojenim na usku cijev u obliku cilindra. Napunimo kuglicu tekućinom, ubacimo klip u cijev i počnimo je pomicati. Klip pritišće površinu tekućine. Taj se tlak prenosi na svaku točku tekućine. Tekućina počinje izlijevati iz rupa u kugli.

Ispunjavajući balon dimom, vidjet ćemo isti rezultat. To znači da se u plinovima tlak također prenosi u svim smjerovima.

Na tekućinu djeluje sila gravitacije, kao i na svako tijelo na površini Zemlje. Svaki sloj tekućine u posudi stvara pritisak svojom vlastitom težinom.

To potvrđuje i sljedeći eksperiment.

Ako se voda ulije u staklenu posudu, umjesto čijeg dna ima gumeni film, film će se spustiti pod težinom vode. I što je više vode, to će se film više savijati. Ako ovu posudu s vodom postupno uronimo u drugu posudu, također napunjenu vodom, tada će se film ispraviti kako tone. A kada su razine vode u posudi i posudi jednake, film će se potpuno izravnati.

Na istoj razini tlak u tekućini je isti. Ali s povećanjem dubine, ona se povećava, budući da molekule gornjih slojeva vršiti pritisak na molekule nižih slojeva. A oni zauzvrat vrše pritisak na molekule slojeva koji se nalaze još niže. Stoga će na najnižoj točki spremnika tlak biti najveći.

Tlak na dubini određuje se formulom:

p = ρ g h ,

gdje str - tlak (Pa);

ρ - gustoća tekućine (kg / m 3);

g - ubrzanje slobodnog pada (9,81 m/s);

h - visina stupca tekućine (m).

Iz formule se vidi da tlak raste s dubinom. Što se podmornica niže spušta u ocean, to će doživjeti veći pritisak.

Atmosferski tlak

Evangelista Torricelli

Tko zna, da 1638. vojvoda od Toskane nije odlučio ukrasiti vrtove Firence prekrasnim fontanama, atmosferski tlak ne bi bio otkriven u 17. stoljeću, već puno kasnije. Možemo reći da je do ovog otkrića došlo slučajno.

U to vrijeme vjerovalo se da će voda izaći iza klipa pumpe, jer, kako je rekao Aristotel, "priroda ne podnosi prazninu". Međutim, događaj nije bio uspješan. Voda u fontanama se doista podigla, ispunivši nastalu "prazninu", ali je na visini od 10,3 m stala.

Za pomoć su se obratili Galileu Galileiju. Budući da nije mogao pronaći logično objašnjenje, uputio je svoje učenike - Evangelista Torricelli I Vincenzo Viviani provoditi eksperimente.

Pokušavajući pronaći uzrok kvara, Galileovi učenici su otkrili da se različite tekućine dižu iza pumpe na različite visine. Što je tekućina gušća, to se može podići na nižu visinu. Budući da je gustoća žive 13 puta veća od vode, može se popeti na visinu 13 puta manju. Stoga su u svom eksperimentu koristili živu.

Pokus je izveden 1644. godine. Staklena cijev bila je napunjena živom. Zatim je bačen u posudu, također napunjenu živom. Nakon nekog vremena, stup žive u cijevi se podigao. Ali nije ispunio cijelu cijev. Iznad stupca žive bio je prazan prostor. Kasnije je nazvana "Toricellian praznina". Ali ni živa nije izlila iz cijevi u posudu. Torricelli je to objasnio činjenicom da živa pritišće atmosferski zrak i drži ga u tubi. A visina stupca žive u cijevi pokazuje veličinu tog tlaka. Ovo je bio prvi put da je izmjeren atmosferski tlak.

Atmosfera Zemlje je njezina zračna ljuska, koju u blizini drži gravitacijsko privlačenje. Molekule plina koje čine ovu ljusku neprestano se i nasumično kreću. Pod utjecajem gravitacije gornji slojevi atmosfere pritišću donje slojeve, sabijajući ih. Najniži sloj u blizini Zemljine površine je najviše komprimiran. Stoga je pritisak u njemu najveći. Prema Pascalovom zakonu, prenosi taj pritisak u svim smjerovima. Doživljava ga sve što je na površini Zemlje. Ovaj pritisak se zove atmosferski pritisak .

Budući da atmosferski tlak stvaraju gornji slojevi zraka, on opada s povećanjem nadmorske visine. Poznato je da je visoko u planinama manje nego u podnožju planina. I duboko pod zemljom mnogo je više nego na površini.

Normalni atmosferski tlak je tlak jednak tlaku stupca živine visine 760 mm pri temperaturi od 0 o C.

Mjerenje atmosferskog tlaka

Budući da atmosferski zrak ima različite gustoće različite visine, tada se vrijednost atmosferskog tlaka ne može odrediti formulomstr = ρ · g · h . Stoga se određuje pomoću posebnih instrumenata tzv barometri .

Razlikovati tekuće barometre i aneroide (netekućine). Rad tekućinskih barometara temelji se na promjeni razine tekućine u stupcu pod pritiskom atmosfere.

Aneroid je zatvorena posuda od valovitog metala, unutar koje se stvara vakuum. Spremnik se skuplja kada se atmosferski tlak podigne i ispravlja kada se spušta. Sve te promjene prenose se na strelicu uz pomoć opruge metalna ploča. Kraj strelice se pomiče duž ljestvice.

Promjenom očitanja barometra može se pretpostaviti kako će se vrijeme mijenjati u narednim danima. Ako atmosferski tlak poraste, onda se može očekivati ​​vedro vrijeme. A ako padne, bit će oblačno.

U ronilačkoj praksi često se susrećemo s proračunom mehaničkog, hidrostatskog i plinskog tlaka širokog raspona vrijednosti. Ovisno o vrijednosti izmjerenog tlaka, koriste se različite jedinice.

U sustavima SI i ISS jedinica tlaka je pascal (Pa), u sustavu MKGSS - kgf / cm 2 (tehnička atmosfera - at). Tora (mm Hg), atm (fizička atmosfera), m vode koriste se kao nesistemske jedinice tlaka. čl., a na engleskom mjere - funte / inč 2. Odnosi između različitih jedinica tlaka dani su u tablici 10.1.

Mehanički tlak se mjeri silom koja djeluje okomito na jediničnu površinu tijela:

gdje je p - tlak, kgf / cm 2;
F - sila, kgf;
S - površina, cm 2.

Primjer 10.1. Odrediti pritisak koji ronilac vrši na palubu broda i na tlo pod vodom kada napravi korak (tj. stoji na jednoj nozi). Težina ronioca u opremi u zraku je 180 kgf, a pod vodom 9 kgf. Područje potplata ronilačkih galoša uzima se na 360 cm 2. Riješenje. 1) Pritisak koji ronilačke čizme prenose na palubu broda, prema (10.1):

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

Ili u SI jedinicama

P = 0,5 * 0,98,10 5 \u003d 49 000 Pa = 49 kPa.

Tablica 10.1. Odnosi između različitih jedinica tlaka

2) Tlak koji se ronećim galošama prenosi na tlo pod vodom:

ili u SI jedinicama

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

hidrostatski tlak tekućina posvuda okomito na površinu na koju djeluje, i povećava se s dubinom, ali ostaje konstantna u bilo kojoj horizontalnoj ravnini.

Ako površina tekućine ne doživljava vanjski tlak (na primjer, tlak zraka) ili se ne uzima u obzir, tada se tlak unutar tekućine naziva višak tlaka.

gdje je p tlak tekućine, kgf/cm 2 ;
p je gustoća tekućine, gf "s 4 / cm 2;
g - ubrzanje slobodnog pada, cm/s 2 ;
Y- specifična gravitacija tekućine, kg/cm 3, kgf/l;
H - dubina, m.

Ako površina tekućine doživljava vanjski pritisak tlak unutar tekućine

Ako atmosferski tlak zraka djeluje na površinu tekućine, tada se tlak unutar tekućine naziva apsolutni pritisak(tj. tlak mjeren od nule - punog vakuuma):
gdje je B - atmosferski (barometrijski) tlak, mm Hg. Umjetnost.
U praktičnim proračunima za svježa voda prihvatiti
Y \u003d l kgf / l i atmosferski tlak p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d 10 m vode. čl., zatim višak tlaka vode u kgf / cm 2
i apsolutni pritisak vode
Primjer 10.2. Nađite apsolutni tlak morske vode koja djeluje na ronioca na dubini od 150 m ako je barometarski tlak 765 mm Hg. čl., a specifična težina morske vode je 1,024 kgf / l.

Riješenje. Apsolutni pritisak vola za (10/4)

procijenjena vrijednost apsolutnog tlaka prema (10.6)
U ovaj primjer upotreba približne formule (10.6) za izračun je sasvim opravdana, budući da pogreška izračuna ne prelazi 3%.

Primjer 10.3. U šupljoj strukturi koja sadrži zrak pod atmosferskim tlakom p a \u003d 1 kgf / cm 2, koja se nalazi ispod vode, nastala je rupa kroz koju je voda počela teći (slika 10.1). Koju će silu pritiska doživjeti ronilac ako pokuša zatvoriti ovu rupu rukom? Površina "Na presjeku rupe je 10X10 cm 2, visina vodenog stupca H iznad rupe je 50 m.

Riža. 9.20. Komora za promatranje "Galeazzi": 1 - oko; 2 - uređaj za trzaj kabela i rez kabela; 3 - priključak za telefonski ulaz; 4 - poklopac grotla; 5 - gornji otvor; 6 - gumeni pričvrsni prsten; 7 - donji otvor; 8 - tijelo kamere; 9 - cilindar s kisikom s manometrom; 10 - uređaj za povrat balasta u nuždi; 11 - hitni balast; 12 - kabel svjetiljke; 13 - svjetiljka; 14 - električni ventilator; 15-telefon-mikrofon; 16 - akumulatorska baterija; 17 - regenerativna radna kutija; 18 - otvor poklopca grotla

Riješenje. Nadtlak voda na rupi prema (10.5)

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

Sila pritiska na ruci ronioca iz (10.1)

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

Tlak plina koji se nalazi u posudi ravnomjerno je raspoređen, ako ne uzmemo u obzir njegovu težinu, što s obzirom na dimenzije posuda koje se koriste u ronilačkoj praksi, ima neznatan učinak. Veličina tlaka konstantne mase plina ovisi o volumenu koji zauzima i temperaturi.

Odnos između tlaka plina i njegovog volumena pri konstantnoj temperaturi utvrđuje se izrazom

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

Gdje je p 1 i p 2 - početni i konačni apsolutni tlak, kgf / cm 2;

V 1 i V 2 - početni i konačni volumen plina, l. Odnos između tlaka plina i njegove temperature pri konstantnom volumenu utvrđuje se izrazom

gdje su t 1 i t 2 početna i konačna temperatura plina, °C.

Pri konstantnom tlaku postoji sličan odnos između volumena i temperature plina

Odnos između tlaka, volumena i temperature plina utvrđuje se kombiniranim zakonom plinovitog stanja

Primjer 10.4. Kapacitet cilindra je 40 l, tlak zraka u njemu je 150 kgf / cm 2 prema manometru. Odredite volumen slobodnog zraka u balonu, tj. volumen smanjen na 1 kgf / cm 2.

Riješenje. Početni apsolutni tlak p = 150 + 1 = 151 kgf / cm 2, konačni p 2 = 1 kgf / cm 2, početni volumen V 1 \u003d 40 l. Slobodni volumen zraka od (10.7)

Primjer 10.5. Manometar na boci kisika u prostoriji s temperaturom od 17 ° C pokazao je tlak od 200 kgf / cm 2. Ovaj cilindar je prebačen na palubu, gdje su se sljedećeg dana na temperaturi od -11 ° C očitanja smanjila na 180 kgf / cm 2. Sumnjalo se na curenje kisika. Provjerite je li sumnja točna.

Riješenje. Početni apsolutni tlak p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, konačni p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, početna temperatura t 1 = 17 ° C, konačna temperatura u003d -11 ° C. Procijenjeni konačni tlak iz (10.8)

Sumnje su neutemeljene, budući da su stvarni i proračunati pritisci jednaki.

Primjer 10.6. Ronilac pod vodom troši 100 l / min zraka komprimiranog do tlaka dubine ronjenja od 40 m. Odredite brzinu protoka slobodnog zraka (tj. pri tlaku od 1 kgf / cm 2).

Riješenje. Početni apsolutni tlak na dubini uranjanja prema (10.6)

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

Konačni apsolutni tlak P 2 \u003d 1 kgf / cm 2

Početni protok zraka Vi = l00 l/min.

Slobodan protok zraka prema (10.7)

Napravimo eksperiment. Uzmimo malu dasku s četiri čavala zabijena u kutove i stavimo je vrhovima prema gore na pijesak. Na njega stavljamo uteg (slika 81). Vidjet ćemo da su glave noktiju samo malo utisnute u pijesak. Ako dasku preokrenemo i ponovno stavimo (zajedno s utegom) na pijesak, sada će čavli ući u nju mnogo dublje (slika 82). U oba slučaja težina ploče je bila ista, ali je učinak bio drugačiji. Zašto? Cijela razlika u razmatranim slučajevima bila je u tome što je površina na kojoj su čavli počivali bila veća u jednom slučaju, a manja u drugom. Uostalom, isprva su glave noktiju dodirnule pijesak, a zatim i njihove točke.

Vidimo da rezultat udarca ne ovisi samo o sili kojom tijelo pritišće površinu, već i o površini ove površine. Upravo iz tog razloga osoba koja je u stanju kliziti po rastresitom snijegu na skijama odmah pada u njega čim ih skine (slika 83). Ali nije to samo područje. Veličinu primijenjene sile također igra važnu ulogu. Ako je npr. na istoj. daska (vidi sliku 81) stavite drugu težinu, tada će čavli (s istom površinom potpore) još dublje potonuti u pijesak.

Sila koja djeluje okomito na površinu naziva se sila pritiska na ovu površinu.

Silu pritiska ne treba brkati s pritiskom. Pritisak- ovo je fizička veličina jednaka omjeru sile pritiska primijenjene na datu površinu i površine ove površine:

p - tlak, F - sila pritiska, S - površina.

Dakle, za određivanje tlaka potrebno je podijeliti silu pritiska s površinom na koju se pritisak primjenjuje.

S istom silom, pritisak je veći kada je površina oslonca manja, i obrnuto više površine potpore, manji je pritisak.

U slučajevima kada je sila pritiska težina tijela na površini (F = P = mg), pritisak koji tijelo vrši može se naći po formuli

Ako su tlak p i površina S poznati, tada se može odrediti sila tlaka F; Da biste to učinili, trebate pomnožiti pritisak s površinom:

F = pS (32,2)

Sila pritiska (kao i svaka druga sila) mjeri se u njutnima. Tlak se mjeri u paskalima. Pascal(1 Pa) je tlak koji stvara sila pritiska od 1 N kada se primijeni na površinu od 1 m 2:

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Koriste se i druge jedinice tlaka - hektopaskal (hPa) i kilopaskal (kPa):

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

1. Navedite primjere koji pokazuju da rezultat djelovanja sile ovisi o površini oslonca na koji ta sila djeluje. 2. Zašto skijaš ne padne u snijeg? 3. Zašto oštro dugme lakše ulazi u drvo nego tupo? 4. Što se naziva tlakom? 5. Koje jedinice tlaka poznajete? 6. Koja je razlika između pritiska i sile pritiska? 7. Kako možete pronaći silu pritiska, znajući tlak i površinu na koju se sila primjenjuje?