A nyomás mint fizikai mennyiség. Nyomásképlet levegőre, gőzre, folyadékra vagy szilárd anyagra

Képzeljünk el egy levegővel töltött tömített hengert, amelynek tetejére dugattyú van felszerelve. Ha elkezdi nyomást gyakorolni a dugattyúra, akkor a hengerben lévő levegő térfogata csökkenni kezd, a levegőmolekulák egyre intenzívebben ütköznek egymással és a dugattyúval, és a sűrített levegő nyomása a dugattyúra csökken. növekedés.

Ha a dugattyút most hirtelen elengedik, akkor a sűrített levegő hirtelen felfelé nyomja. Ez azért történik, mert állandó dugattyúfelület mellett a sűrített levegőből a dugattyúra ható erő megnő. A dugattyú területe változatlan maradt, és a gázmolekulák oldaláról fellépő erő nőtt, és ennek megfelelően nőtt a nyomás.

Vagy egy másik példa. Egy ember a földön áll, két lábbal áll. Ebben a helyzetben az ember kényelmes, nem tapasztal kellemetlenséget. De mi történik, ha ez a személy úgy dönt, hogy egy lábon áll? Az egyik lábát térdre hajlítja, és most már csak az egyik lábával támaszkodik a földre. Ebben a helyzetben az ember némi kényelmetlenséget fog érezni, mert a lábra nehezedő nyomás megnőtt, és körülbelül 2-szer. Miért? Mert az a terület, amelyen keresztül a gravitáció most a földhöz nyomja az embert, 2-szeresére csökkent. Íme egy példa arra, hogy mi az a nyomás, és milyen könnyen észlelhető a mindennapi életben.

A fizika szempontjából a nyomás egy olyan fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a felületre merőlegesen ható erővel, ennek a felületnek az egységnyi területén. Ezért a felület egy bizonyos pontján uralkodó nyomás meghatározásához a felületre kifejtett erő normál összetevőjét elosztjuk annak a kis felületi elemnek a területével, amelyre ez az erő hat. A teljes terület átlagos nyomásának meghatározásához pedig a felületre ható erő normál összetevőjét el kell osztani teljes terület ezt a felületet.

A nyomást pascalban (Pa) mérik. Ez a nyomásegység a francia matematikus, fizikus és író, Blaise Pascal tiszteletére kapta a nevét, aki a hidrosztatika alaptörvényének – a Pascal-törvénynek – szerzője, amely kimondja, hogy a folyadékra vagy gázra gyakorolt ​​nyomás minden ponton változatlan formában továbbítódik. irányokat. A „pascal” nyomás mértékegységét először 1961-ben, a mértékegységekről szóló rendelet értelmében Franciaországban bocsátották forgalomba, három évszázaddal a tudós halála után.

Egy pascal egyenlő az egy newton erő által kifejtett nyomással, amely egyenletesen oszlik el és merőleges egy négyzetméteres felületre.

Pascalban nem csak a mechanikai nyomást (mechanikai feszültséget) mérik, hanem a rugalmassági modulust, a Young-modulust, a tömb rugalmassági modulust, a folyáshatárt, az arányossági határt, a szakítószilárdságot, a nyírószilárdságot, a hangnyomást és az ozmotikus nyomást is. Hagyományosan pascalban fejezik ki az anyagok legfontosabb mechanikai jellemzőit az anyagok szilárdságában.

Légköri technikai (at), fizikai (atm), kilogramm-erő négyzetcentiméterenként (kgf / cm2)

A pascal mellett más (rendszeren kívüli) egységek is használatosak a nyomás mérésére. Az egyik ilyen egység az „atmoszféra” (at). Egy atmoszféra nyomása megközelítőleg megegyezik a Föld felszínén a tengerszinten uralkodó légköri nyomással. Ma „atmoszféra” alatt a technikai atmoszférát (at) értjük.

A műszaki atmoszféra (at) az a nyomás, amelyet egy kilogramm erő (kgf) termel, egyenletesen elosztva egy négyzetcentiméteres területen. Egy kilogramm-erő pedig egyenlő az egy kilogramm tömegű testre gyorsulási körülmények között ható gravitációs erővel szabadesés, egyenlő 9,80665 m/s2. Egy kilogramm erő tehát 9,80665 Newtonnak felel meg, 1 atmoszféra pedig pontosan 98066,5 Pa-nak felel meg. 1 at = 98066,5 Pa.

A légkörben például a nyomást autógumik, például a GAZ-2217 típusú személybusz gumiabroncsainak ajánlott nyomása 3 atmoszféra.

Létezik még a „fizikai atmoszféra” (atm), amelyet a tövénél 760 mm magas higanyoszlop nyomásaként határoznak meg, tekintettel arra, hogy a higany sűrűsége 13595,04 kg/m3, 0 °C és az alatti hőmérsékleten. 9,80665 m/s2 gravitációs gyorsulás feltételei. Így kiderül, hogy 1 atm \u003d 1,033233 atm \u003d 101 325 Pa.

Ami a négyzetcentiméterenkénti kilogramm-erőt (kgf/cm2) illeti, ez a nem rendszerszintű nyomásegység jó pontossággal megegyezik a normál légköri nyomással, ami néha kényelmes a különféle hatások értékeléséhez.

A nem rendszerszintű egység "bar" megközelítőleg egyenlő egy atmoszférával, de pontosabb - pontosan 100 000 Pa. A CGS rendszerben 1 bar 1 000 000 dyn/cm2-nek felel meg. Korábban a „bár” nevet a ma „bárium”-nak nevezett egység hordozta, és egyenlő 0,1 Pa-val vagy a CGS-rendszerben 1 bárium \u003d 1 dyn / cm2. A „bár”, „bárium” és „barométer” szó ugyanabból származik görög szó"gravitáció".

A meteorológiában a légköri nyomás mérésére gyakran az mbar (millibar) mértékegységet használják, amely 0,001 bar. És nyomás mérésére olyan bolygókon, ahol a légkör nagyon ritka - mikrobar (mikrobar), 0,000001 bar. A műszaki nyomásmérőkön a skálán leggyakrabban oszlopban van beosztás.

Higanyoszlop milliméter (Hgmm), vízoszlop milliméter (vízoszlop milliméter)

A nem rendszerszintű mértékegység "higanymilliméter" 101325/760 = 133,3223684 Pa. Megjelölése "Hgmm", de néha "torr" - az olasz fizikus, Galilei tanítványa, Evangelista Torricelli, a légköri nyomás fogalmának szerzője tiszteletére.

kapcsán alakult meg az egység kényelmes módja légköri nyomás mérése barométerrel, amelyben a higanyoszlop egyensúlyban van a légköri nyomás hatására. A higany sűrűsége nagy, körülbelül 13 600 kg/m3, és alacsony telítési gőznyomás jellemzi bizonyos körülmények között szobahőmérséklet, ezért egy időben a higanyt választották a barométerekhez.

Tengerszinten a légköri nyomás megközelítőleg 760 Hgmm, ez az érték ma már normál légköri nyomásnak számít, ami 101325 Pa vagy egy fizikai atmoszféra, 1 atm. Vagyis 1 higanymilliméter 101325/760 pascalnak felel meg.

Higanymilliméterben mérik a nyomást az orvostudományban, a meteorológiában és a légi közlekedésben. Az orvostudományban a vérnyomást Hgmm-ben, a vákuumtechnikában Hgmm-ben mérik, oszlopokkal együtt. Néha még csak 25 mikront is írnak, vagyis mikron higanyt, ha beszélgetünk az evakuálásról, a nyomásméréseket pedig vákuummérőkkel végezzük.

Egyes esetekben milliméteres vízoszlopot, majd 13,59 mm vízoszlopot \u003d 1 Hgmm vízoszlopot használnak. Néha célszerűbb és kényelmesebb. A vízoszlop millimétere, mint egy milliméter a higanyoszlopé, egy rendszeren kívüli egység, ami viszont egyenlő egy vízoszlop 1 mm-es hidrosztatikus nyomásával, amelyet ez az oszlop kifejt. lapos alap 4°C-os oszlopvíz hőmérsékleten.

Senki sem szeret nyomás alatt lenni. És nem mindegy, hogy melyik. A Queen erről is énekelt David Bowie-val együtt a híres "Under pressure" című kislemezükben. Mi a nyomás? Hogyan lehet megérteni a nyomást? Miben mérik, milyen eszközökkel és módszerekkel, hová irányítják és mit nyomnak rá. A válaszok ezekre és más kérdésekre - a cikkünkben nyomás a fizikábanés nem csak.

Ha a tanár nyomást gyakorol rád azzal, hogy trükkös feladatokat tesz fel, gondoskodunk arról, hogy helyesen válaszolj rájuk. Hiszen a dolgok lényegének megértése a siker kulcsa! Tehát mi a nyomás a fizikában?

Definíció szerint:

Nyomás- skalár fizikai mennyiség, egyenlő az erővel egységnyi felületre ható.

BAN BEN nemzetközi rendszer Az SI-t mértékegységben mérik Pascalsés betűvel van jelölve p . Nyomásegység - 1 Pascal. Orosz megjelölés - Pa, nemzetközi - Pa.

A meghatározás szerint a nyomás meghatározásához el kell osztani az erőt a területtel.

Az edénybe helyezett bármely folyadék vagy gáz nyomást gyakorol az edény falára. Például egy serpenyőben lévő borscs némi nyomással hat az aljára és a falaira. A folyadéknyomás meghatározására szolgáló képlet:

ahol g a szabadesés gyorsulása a Föld gravitációs mezejében, h- a borscsoszlop magassága a serpenyőben, görög levél "ro"- a borscs sűrűsége.

A nyomás mérésére leggyakrabban használt műszer a barométer. De miben mérik a nyomást? A pascalon kívül vannak más rendszeren kívüli mértékegységek is:

• légkör;
• higanymilliméter;
• milliméter vízoszlop;
• méter vízoszlop;
• kilogramm-erő.

A környezettől függően különböző rendszeren kívüli egységeket használnak.

Például amikor hallgatod vagy olvasod az időjárás-előrejelzést, szó sincs Pascal-ról. Higanymilliméterekről beszélnek. Egy milliméter higany az 133 Pascal. Ha vezet, valószínűleg ismeri a normál gumiabroncsnyomást utas kocsi- körülbelül kettő atmoszférák.

Légköri nyomás

A légkör egy gáz, pontosabban gázkeverék, amely a gravitáció következtében a Föld közelében tart. A légkör fokozatosan halad át a bolygóközi térbe, magassága kb 100 kilométerre.

Hogyan lehet megérteni a "légköri nyomás" kifejezést? mindegyik felett négyzetméter A Föld felszíne egy száz kilométeres gázoszlop. Természetesen a levegő átlátszó és kellemes, de olyan tömege van, amely a föld felszínét nyomja. Ez a légköri nyomás.

A normál légköri nyomást egyenlőnek tekintjük 101325 Pa. Ez a tengerszinti nyomás 0 Celsius fokon. Celsius. Ugyanolyan nyomást ugyanazon a hőmérsékleten fejt ki a talpára egy magasságú higanyoszlop 766 milliméter.

Minél nagyobb a magasság, annál alacsonyabb a légköri nyomás. Például egy hegy tetején Chomolungma csak egynegyede a normál légköri nyomásnak.

Az artériás nyomás

Egy másik példa, amikor nyomással szembesülünk Mindennapi élet a vérnyomás mérése.

A vérnyomás vérnyomás, azaz. Az a nyomás, amelyet a vér az erek falára, jelen esetben az artériákra gyakorol.

Ha megmérte a vérnyomását és megvan 120 a 80 , akkor minden rendben van. Ha 90 a 50 vagy 240 a 180 , akkor biztosan nem lesz érdekes számodra kitalálni, hogy miben mérik ezt a nyomást és mit jelent általában.

Felmerül azonban a kérdés: 120 a 80 pontosan mit? Pascal, higanymilliméter, légkör vagy más mértékegység?

A vérnyomást higanymilliméterben mérik. Meghatározza a folyadék túlnyomását keringési rendszer légköri nyomás felett.

A vér nyomást gyakorol az erekre, és ezáltal kompenzálja a légköri nyomás hatását. Ellenkező esetben egyszerűen összezúzna minket egy hatalmas légtömeg felettünk.

De miért a dimenzióban vérnyomás két szám?

Mellesleg! Olvasóink most 10% kedvezményt kapnak

A helyzet az, hogy a vér az edényekben nem egyenletesen, hanem lökésszerűen mozog. Az első számjegyet (120) hívjuk szisztolés nyomás. Ez a szívizom összehúzódása idején az erek falára ható nyomás, értéke a legnagyobb. A második számjegy (80) határozza meg legkisebb értékés felhívott diasztolés nyomás.

A mérés során a szisztolés és a diasztolés nyomás értékeit rögzítik. Például azért egészséges ember tipikus vérnyomásérték 120-80 higanymilliméter. Ez azt jelenti, hogy a szisztolés nyomás 120 mm. rt. Art., és diasztolés - 80 Hgmm. Művészet. A szisztolés és a diasztolés nyomás közötti különbséget pulzusnyomásnak nevezzük.

fizikai vákuum

A vákuum a nyomás hiánya. Pontosabban a szinte teljes hiánya. Az abszolút vákuum egy közelítés, mint egy ideális gáz a termodinamikában és anyagi pont a mechanikában.

Az anyag koncentrációjától függően megkülönböztetünk alacsony, közepes és nagy vákuumot. A fizikai vákuum legjobb közelítése az tér, amelyben a molekulák koncentrációja és a nyomás minimális.

A nyomás a rendszer állapotának fő termodinamikai paramétere. Levegő vagy más gáz nyomását nemcsak műszerekkel, hanem egyenletekkel, képletekkel és termodinamikai törvényekkel is meg lehet határozni. És ha nincs ideje kitalálni, a diákszolgálat segít megoldani a nyomás meghatározásával kapcsolatos problémákat.

Miért nem esik a sílécen álló ember a laza hóba? Miért van egy széles gumiabroncsú autónak nagyobb a lebegése, mint a hagyományos gumikkal? Miért kellenek egy traktorhoz hernyók? Ezekre a kérdésekre kapjuk meg a választ, ha megismerkedünk a nyomás nevű fizikai mennyiséggel.

Szilárd testnyomás

Ha egy erő nem a test egy pontjára, hanem több pontra hat, akkor az a test felületére hat. Ebben az esetben arról a nyomásról beszélünk, amelyet ez az erő hoz létre a szilárd test felületén.

A fizikában a nyomás olyan fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a rá merőleges felületre ható erő és a felület területének arányával.

p = F/S ,

ahol R - nyomás; F - a felületre ható erő; S - felszíni terület.

Tehát nyomás akkor keletkezik, amikor egy erő hat rá merőleges felületre. A nyomás nagysága ennek az erőnek a nagyságától függ, és egyenesen arányos vele. Minél nagyobb az erő, annál nagyobb nyomást hoz létre egységnyi területen. Az elefánt nehezebb, mint a tigris, ezért nagyobb nyomást gyakorol a felszínre. Az autó nagyobb erővel löki az úttestet, mint a gyalogos.

A szilárd test nyomása fordítottan arányos azzal a felülettel, amelyre az erő hat.

Mindenki tudja, hogy a mély hóban való járás nehézkes, mivel a lábak folyamatosan átesnek. De a síelés nagyon egyszerű. A helyzet az, hogy mindkét esetben egy személy ugyanazzal az erővel - a gravitációs erővel - hat a hóra. De ez az erő eloszlik a felületeken különböző terület. Mivel a sílécek felülete nagyobb, mint a csizma talpának területe, az ember súlya ebben az esetben nagyobb területen oszlik el. Az egységnyi területre ható erő pedig többszöröse. Ezért a síléceken álló ember kevésbé nyomást gyakorol a hóra, és nem esik bele.

A felület megváltoztatásával növelheti vagy csökkentheti a nyomás mértékét.

Túrázáskor széles pántokkal ellátott hátizsákot válasszunk, hogy csökkentsük a vállra nehezedő nyomást.

Az épület talajra gyakorolt ​​nyomásának csökkentése érdekében növelje meg az alapozás területét.

Gumiabroncsok teherautók szélesebb legyen, mint a gumik autók hogy kisebb nyomást gyakoroljanak a talajra. Ugyanezen okból a traktor vagy tartály sínen készül, és nem kerekeken.

A késeket, pengéket, ollókat, tűket élesen élesítik, hogy a lehető legkisebb területük legyen a vágó vagy szúró résznek. És akkor még kis erővel is nagy nyomás keletkezik.

Ugyanezen okból a természet éles fogakat, agyarakat és karmokat adott az állatoknak.

Nyomás - skalár. Szilárd testekben az erő irányába továbbítódik.

Az erő mértékegysége newton. A terület mértékegysége m 2. Ezért a nyomás mértékegysége N/m 2. Ezt az értéket a nemzetközi mértékegységrendszerben SI nevezzük pascal (Pa vagy Ra). Nevét Blaise Pascal francia fizikus tiszteletére kapta. 1 pascal nyomás 1 newton erőt okoz 1 m 2 felületen.

1 Pa = 1 N/m2 .

Más rendszerek olyan mértékegységeket használnak, mint a bár, légkör, Hgmm. Művészet. (higanymilliméter) stb.

Nyomás folyadékokban

Ha szilárd testben a nyomás az erő irányába terjed, akkor folyadékokban és gázokban Pascal törvénye szerint " a folyadékra vagy gázra kifejtett nyomás változás nélkül minden irányba továbbítódik ».

Töltsünk meg egy henger alakú keskeny csőhöz kapcsolódó apró lyukakkal ellátott labdát folyadékkal. Töltsük meg a labdát folyadékkal, helyezzük be a dugattyút a csőbe és kezdjük el mozgatni. A dugattyú megnyomja a folyadék felületét. Ez a nyomás a folyadék minden pontjára továbbítódik. A folyadék elkezd ömleni a labda lyukaiból.

A léggömböt füsttel megtöltve ugyanazt az eredményt fogjuk látni. Ez azt jelenti, hogy a gázokban a nyomás is minden irányba továbbítódik.

A gravitációs erő a folyadékra hat, mint bármely testre a Föld felszínén. A tartályban lévő folyadék minden rétege saját súlyával nyomást hoz létre.

Ezt a következő kísérlet is megerősíti.

Ha vizet öntünk egy üvegedénybe, amelynek alján gumifilm van, akkor a film a víz súlya alatt megereszkedik. És minél több víz van, annál jobban meghajlik a film. Ha ezt a vízzel ellátott edényt fokozatosan egy másik, szintén vízzel töltött edénybe merítjük, akkor ahogy süllyed, a film kiegyenesedik. És amikor a vízszint az edényben és a tartályban egyenlő, a film teljesen kiegyenesedik.

Ugyanezen a szinten a folyadék nyomása azonos. De a mélység növekedésével növekszik, mivel a molekulák felső rétegek nyomást gyakorolnak az alsó rétegek molekuláira. És ezek viszont nyomást gyakorolnak a még alacsonyabban elhelyezkedő rétegek molekuláira. Ezért a tartály legalacsonyabb pontján lesz a legnagyobb a nyomás.

A mélységi nyomást a következő képlet határozza meg:

p = ρ g h ,

ahol p - nyomás (Pa);

ρ - folyadék sűrűsége (kg / m 3);

g - szabadesési gyorsulás (9,81 m/s);

h - a folyadékoszlop magassága (m).

A képletből látható, hogy a nyomás a mélységgel nő. Minél alacsonyabbra süllyed a merülőeszköz az óceánban, annál nagyobb nyomást fog tapasztalni.

Légköri nyomás

Evangelista Torricelli

Ki tudja, ha 1638-ban Toszkána hercege nem úgy döntött volna, hogy gyönyörű szökőkutakkal díszíti fel Firenze kertjeit, a légköri nyomást nem a 17. században fedezték volna fel, hanem jóval később. Elmondhatjuk, hogy ez a felfedezés véletlenül született.

Akkoriban azt hitték, hogy a víz felszáll a szivattyú dugattyúja mögött, mert ahogy Arisztotelész mondta, "a természet nem tűri az ürességet". A rendezvény azonban nem járt sikerrel. A szökőkutakban valóban felemelkedett a víz, kitöltve az így keletkezett "ürt", de 10,3 m magasságban megállt.

Galileo Galileihez fordultak segítségért. Mivel nem talált logikus magyarázatot, utasította tanítványait: Evangelista TorricelliÉs Vincenzo Viviani kísérleteket végezni.

A meghibásodás okát keresve a Galileo tanítványai rájöttek, hogy a szivattyú mögött különböző folyadékok emelkednek különböző magasságba. Minél sűrűbb a folyadék, annál alacsonyabbra tud emelkedni. Mivel a higany sűrűsége 13-szor akkora, mint a vízé, 13-szor kisebb magasságba emelkedhet. Ezért kísérletükben higanyt használtak.

A kísérletet 1644-ben végezték el. Az üvegcső tele volt higannyal. Aztán bedobták egy szintén higannyal töltött tartályba. Egy idő után a csőben lévő higanyoszlop felemelkedett. De nem töltötte meg az egész csövet. A higanyoszlop fölött üres hely volt. Később „torricelli űrnek” nevezték el. De a higany sem ömlött ki a csőből a tartályba. Torricelli ezt azzal magyarázta, hogy a higany présel légköri levegőés a csőben tartja. A csőben lévő higanyoszlop magassága pedig ennek a nyomásnak a nagyságát mutatja. Ez volt az első alkalom, hogy légköri nyomást mértek.

A Föld légköre a légburok, amelyet a gravitációs vonzás tartja a közelében. A héjat alkotó gázmolekulák folyamatosan és véletlenszerűen mozognak. A gravitáció hatására a légkör felső rétegei rányomnak az alsóbb rétegekre, összenyomják azokat. A Föld felszínéhez közeli legalsó réteg összenyomódik a leginkább. Ezért a nyomás benne a legnagyobb. Pascal törvénye szerint ezt a nyomást minden irányba továbbítja. Minden megtapasztalja, ami a Föld felszínén van. Ezt a nyomást ún légköri nyomás .

Mivel a légköri nyomást a fedő levegőrétegek hozzák létre, a magasság növekedésével csökken. Köztudott, hogy magasan a hegyekben kevesebb, mint a hegyek lábánál. És mélyen a föld alatt sokkal magasabban van, mint a felszínen.

A normál légköri nyomás az a nyomás, amely megegyezik egy 760 mm magas higanyoszlop nyomásával 0 o C hőmérsékleten.

Légköri nyomásmérés

Mivel a légköri levegőnek különböző sűrűsége van különböző magasságú, akkor a légköri nyomás értéke nem határozható meg a képlettelp = ρ · g · h . Ezért speciális eszközökkel határozzák meg, az úgynevezett barométerek .

Különbséget kell tenni a folyékony barométerek és az aneroidok (nem folyékony) között. A folyadékbarométerek működése a folyadékszint oszlopának légköri nyomás alatti változásán alapul.

Az aneroid egy hullámos fémből készült lezárt tartály, amelyben vákuumot hoznak létre. A tartály összehúzódik, amikor a légköri nyomás emelkedik, és kiegyenesedik, amikor leengedik. Mindezeket a változásokat egy rugó segítségével továbbítják a nyílra fém lemez. A nyíl vége a skála mentén mozog.

A barométer leolvasásának megváltoztatásával feltételezhető, hogy az időjárás hogyan változik a következő napokban. Ha emelkedik a légnyomás, akkor derült időre lehet számítani. És ha lemegy, felhős lesz.

A búvárgyakorlatban gyakran találkozhatunk széles értéktartományú mechanikai, hidrosztatikai és gáznyomás számításával. A mért nyomás értékétől függően különböző mértékegységeket használnak.

Az SI és ISS rendszerekben a nyomás mértékegysége a pascal (Pa)., az MKGSS rendszerben - kgf / cm 2 (műszaki légkör - at). A Tóra (Hgmm), az atm (fizikai atmoszféra), a víz m-ét nem rendszerszintű nyomásegységként használják. Art., és angolul mértékek - font / hüvelyk 2. A különböző nyomásmértékegységek közötti összefüggéseket a 10.1. táblázat tartalmazza.

A mechanikai nyomást a test egységnyi felületére merőleges erővel mérjük:

ahol p - nyomás, kgf / cm 2;
F - erő, kgf;
S - terület, cm 2.

10.1. példa. Határozza meg, hogy a búvár mekkora nyomást gyakorol a hajó fedélzetére és a víz alatti talajra, amikor egy lépést tesz (azaz egy lábon áll). A búvár súlya a felszerelésben a levegőben 180 kgf, a víz alatt pedig 9 kgf. A búvárgaluszok talpának területe 360 ​​cm2. Megoldás. 1) A búvárcsizmák által a hajó fedélzetére továbbított nyomás a (10.1) szerint:

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

Vagy SI mértékegységben

P = 0,5 * 0,98,10 5 = 49000 Pa \u003d 49 kPa.

10.1. táblázat. A nyomás különböző mértékegységei közötti összefüggések

2) A víz alatti búvárgaluszok által a talajra továbbított nyomás:

vagy SI mértékegységben

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

hidrosztatikus nyomás folyadék mindenhol merőleges arra a felületre, amelyre hat, és a mélységgel növekszik, de minden vízszintes síkban állandó marad.

Ha a folyadék felületén nincs külső nyomás (például légnyomás), vagy nem vesszük figyelembe, akkor a folyadékon belüli nyomást túlnyomásnak nevezzük.

ahol p a folyadék nyomása, kgf/cm 2 ;
p a folyadék sűrűsége, gf "s 4 / cm 2;
g - szabadesési gyorsulás, cm/s 2 ;
Y- fajsúly folyadékok, kg/cm 3, kgf/l;
H - mélység, m.

Ha a folyadék felületén külső nyomás éri a nyomás a folyadék belsejében

Ha a légköri légnyomás hat a folyadék felületére, akkor a folyadék belsejében uralkodó nyomást ún abszolút nyomás(azaz nullától - teljes vákuumig mért nyomás):
ahol B - légköri (légköri) nyomás, Hgmm. Művészet.
A gyakorlati számításokban a friss víz elfogad
Y \u003d l kgf / l és légköri nyomás p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d = 10 m víz. Art., akkor a túlzott víznyomás kgf / cm 2 -ben
és az abszolút víznyomás
Példa 10.2. Határozza meg a tengervíz abszolút nyomását, amely egy búvárra hat 150 m mélységben, ha a légköri nyomás 765 Hgmm. Art., és a tengervíz fajsúlya 1,024 kgf / l.

Megoldás. Az ökör abszolút nyomása (10/4)

abszolút nyomás becsült értéke a (10.6) szerint
BAN BEN ezt a példát a közelítő képlet (10.6) használata a számításhoz meglehetősen indokolt, mivel a számítási hiba nem haladja meg a 3%-ot.

10.3. példa. A víz alatt elhelyezkedő, p a = 1 kgf / cm 2 légköri nyomású levegőt tartalmazó üreges szerkezetben lyuk keletkezett, amelyen keresztül a víz elkezdett folyni (10.1. ábra). Milyen nyomást fog tapasztalni a búvár, ha a kezével megpróbálja bezárni ezt a lyukat? A terület „A lyuk keresztmetszeténél 10X10 cm 2, a H vízoszlop magassága a lyuk felett 50 m.

Rizs. 9.20. "Galeazzi" megfigyelő kamra: 1 - szem; 2 - kábel visszahúzó eszköz és kábelvágás; 3 - szerelvény telefon bemenethez; 4 - nyílásfedél; 5 - felső lőrés; 6 - gumi rögzítőgyűrű; 7 - alsó lőrés; 8 - kameratest; 9 - oxigénpalack nyomásmérővel; 10 - vészhelyzeti előtét-visszavezető eszköz; 11 - vészelőtét; 12 - lámpa kábel; 13 - lámpa; 14 - elektromos ventilátor; 15-ös telefon-mikrofon; 16 - akkumulátor akkumulátor; 17 - regeneratív munkadoboz; 18 - nyílászáró nyílás

Megoldás. Túlnyomás víz a lyukban a (10.5) szerint

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

Nyomáserő a búvár kezére (10.1)

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

Az edényben lévő gáz nyomása egyenletesen oszlik el, ha nem vesszük figyelembe a súlyát, ami a búvárgyakorlatban használt edények méreteit tekintve elhanyagolható hatású. Egy állandó tömegű gáz nyomásának nagysága függ az általa elfoglalt térfogattól és a hőmérséklettől.

A gáz nyomása és térfogata közötti összefüggést állandó hőmérsékleten a kifejezés határozza meg

P 1 V 1 = p 2 V 2 (10,7)

Ahol p 1 és p 2 - kezdeti és végső abszolút nyomás, kgf / cm 2;

V 1 és V 2 - a gáz kezdeti és végső térfogata, l. A gáz nyomása és állandó térfogatú hőmérséklete közötti összefüggést a kifejezés állapítja meg

ahol t 1 és t 2 a gáz kezdeti és végső hőmérséklete, °C.

Állandó nyomáson hasonló összefüggés áll fenn a gáz térfogata és hőmérséklete között

A gáz nyomása, térfogata és hőmérséklete közötti kapcsolatot a gázhalmazállapot kombinált törvénye határozza meg

10.4. példa. A henger űrtartalma 40 l, a légnyomás benne 150 kgf / cm 2 a manométer szerint. Határozza meg a hengerben lévő szabad levegő térfogatát, azaz a térfogatot 1 kgf / cm 2 -re csökkentjük.

Megoldás. Kezdeti abszolút nyomás p \u003d 150 + 1 \u003d 151 kgf / cm 2, végső p 2 = 1 kgf / cm 2, kezdeti térfogat V 1 = 40 l. Szabad levegő mennyisége (10,7)

10.5. példa. Az oxigénpalackon lévő manométer 17 ° C hőmérsékletű helyiségben 200 kgf / cm 2 nyomást mutatott. Ezt a hengert átvitték a fedélzetre, ahol másnap -11 ° C hőmérsékleten a leolvasás 180 kgf / cm 2 -re csökkent. Oxigénszivárgásra gyanakodtak. Ellenőrizze, hogy a gyanú helyes-e.

Megoldás. Kezdeti abszolút nyomás p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, végső p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, kezdeti hőmérséklet t 1 \u003d \u003d \u003d \u003d u003d -11 °C. Becsült végső nyomás (10,8)

A gyanú alaptalan, mivel a tényleges és a számított nyomás megegyezik.

10.6. példa. Egy búvár víz alatt 100 l / perc levegőt fogyaszt, 40 m merülési mélységig sűrített levegőt. Határozza meg a szabad levegő áramlási sebességét (azaz 1 kgf / cm 2 nyomáson).

Megoldás. Kezdeti abszolút nyomás a merülési mélységben a (10.6) szerint

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

Végső abszolút nyomás P 2 \u003d 1 kgf / cm 2

Kezdeti légáramlás Vi = l00 l/perc.

Szabad levegőáramlás a (10.7) szerint

Végezzünk egy kísérletet. Vegyünk egy kis deszkát, amelynek sarkaiba négy szög van beütve, és tegyük a hegyekkel felfelé a homokra. Nehezéket teszünk rá (81. ábra). Látni fogjuk, hogy a szögfejek csak kissé nyomódnak a homokba. Ha megfordítjuk a deszkát és újra (a súllyal együtt) a homokra tesszük, akkor most sokkal mélyebben belemennek a szögek (82. ábra). Mindkét esetben a tábla súlya azonos volt, de a hatás más. Miért? A teljes különbség a vizsgált esetekben az volt, hogy az egyik esetben nagyobb, a másikban kisebb volt a felület, amelyen a körmök feküdtek. Hiszen eleinte a szögek feje érintette a homokot, majd a hegyük.

Látjuk, hogy az ütközés eredménye nem csak attól függ, hogy a test milyen erővel nyomja a felületet, hanem a felület területétől is. Ez az oka annak, hogy aki laza havon tud csúszni sílécen, azonnal beleesik, amint leveszi azokat (83. ábra). De ez nem csak a terület. Az alkalmazott erő nagysága is fontos szerepet játszik. Ha például ugyanazon. tábla (lásd 81. ábra) tegyen még egy súlyt, akkor a szögek (ugyanolyan tartófelülettel) még mélyebbre süllyednek a homokba.

A felületre merőleges erőt ún nyomás ereje erre a felületre.

A nyomáserőt nem szabad összetéveszteni a nyomással. Nyomás- ez egy fizikai mennyiség, amely megegyezik az adott felületre kifejtett nyomóerő és a felület területének arányával:

p - nyomás, F - nyomáserő, S - terület.

Tehát a nyomás meghatározásához el kell osztani a nyomáserőt azzal a felülettel, amelyre a nyomást gyakorolják.

Ugyanazzal az erővel nagyobb a nyomás, ha a támasztó terület kisebb, és fordítva, mint több területet megtámasztja, annál kisebb a nyomás.

Azokban az esetekben, amikor a nyomóerő a test súlya a felületen (F = P = mg), a test által kifejtett nyomás a képlettel meghatározható.

Ha a p nyomás és az S terület ismert, akkor az F nyomóerő meghatározható; Ehhez meg kell szoroznia a nyomást a területtel:

F = pS (32,2)

A nyomáserőt (mint minden más erőt) newtonban mérjük. A nyomást pascalban mérik. Pascal(1 Pa) az a nyomás, amelyet 1 N nyomóerő hoz létre, ha 1 m 2 -es felületre alkalmazzuk:

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Más nyomásegységeket is használnak - hektopascal (hPa) és kilopascal (kPa):

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

1. Mondjon példákat, amelyek bemutatják, hogy egy erő hatásának eredménye attól a támasztól függ, amelyre ez az erő hat. 2. Miért nem esik egy síelő a hóba? 3. Miért megy egy éles gomb könnyebben a fába, mint egy tompa? 4. Mit nevezünk nyomásnak? 5. Milyen nyomásmértékegységeket ismer? 6. Mi a különbség a nyomás és a nyomóerő között? 7. Hogyan találhatja meg a nyomáserőt, ismerve a nyomást és azt a felületet, amelyre az erő hat?