Ճնշումը որպես ֆիզիկական մեծություն: Օդի, գոլորշու, հեղուկի կամ պինդ ճնշման բանաձև

Պատկերացրեք օդով լցված կնքված գլան, որի վրա տեղադրված է մխոց: Եթե ​​դուք սկսում եք ճնշում գործադրել մխոցի վրա, ապա մխոցում օդի ծավալը կսկսի նվազել, օդի մոլեկուլները ավելի ու ավելի ինտենսիվ կբախվեն միմյանց և մխոցին, և սեղմված օդի ճնշումը մխոցի վրա աճ.

Եթե ​​մխոցն այժմ կտրուկ ազատ է արձակվել, ապա սեղմված օդը կտրուկ կմղի այն դեպի վեր: Դա տեղի կունենա, քանի որ մխոցի մշտական ​​տարածքի դեպքում սեղմված օդից մխոցի վրա ազդող ուժը կաճի: Մխոցի տարածքը մնաց անփոփոխ, և գազի մոլեկուլների կողմից ուժը մեծացավ, և ճնշումը համապատասխանաբար ավելացավ:

Կամ մեկ այլ օրինակ. Մարդը կանգնած է գետնին, կանգնում է երկու ոտքով: Այս դիրքում մարդը հարմար է, նա անհարմարություն չի զգում։ Բայց ի՞նչ կլինի, եթե այս մարդը որոշի կանգնել մեկ ոտքի վրա: Նա ոտքից մեկը կծկվի ծնկի մոտ, իսկ հիմա միայն մեկ ոտքով կհենվի գետնին։ Այս դիրքում մարդը որոշակի անհարմարություն կզգա, քանի որ ոտքի վրա ճնշումն ավելացել է, այն էլ՝ մոտ 2 անգամ։ Ինչո՞ւ։ Որովհետև այն տարածքը, որով այժմ ձգողականությունը մարդուն սեղմում է գետնին, նվազել է 2 անգամ։ Ահա մի օրինակ, թե ինչ է ճնշումը և որքան հեշտ է այն հայտնաբերել առօրյա կյանքում:

Ֆիզիկայի տեսանկյունից ճնշումը ֆիզիկական մեծություն է, որը թվայինորեն հավասար է մակերևույթին ուղղահայաց գործող ուժին այս մակերեսի միավորի մակերեսի համար: Հետևաբար, մակերեսի որոշակի կետում ճնշումը որոշելու համար մակերեսին կիրառվող ուժի նորմալ բաղադրիչը բաժանվում է փոքր մակերեսային տարրի տարածքով, որի վրա գործում է այս ուժը: Եվ ամբողջ տարածքում միջին ճնշումը որոշելու համար մակերեսի վրա ազդող ուժի նորմալ բաղադրիչը պետք է բաժանվի. ընդհանուր մակերեսըայս մակերեսը.

Ճնշումը չափվում է պասկալներով (Pa): Այս ճնշման միավորը ստացել է իր անունը ի պատիվ ֆրանսիացի մաթեմատիկոս, ֆիզիկոս և գրող Բլեզ Պասկալի, հիդրոստատիկայի հիմնական օրենքի՝ Պասկալի օրենքի հեղինակի, որն ասում է, որ հեղուկի կամ գազի վրա գործադրվող ճնշումը փոխանցվում է ցանկացած կետի անփոփոխ։ ուղղությունները։ Առաջին անգամ ճնշման միավոր «պասկալը» շրջանառության մեջ է դրվել Ֆրանսիայում 1961 թվականին՝ միավորների մասին հրամանագրի համաձայն՝ գիտնականի մահից երեք դար անց։

Մեկ պասկալը հավասար է մեկ նյուտոնի ուժի ճնշմանը, որը հավասարաչափ բաշխված է և ուղղահայաց է մեկ քառակուսի մետր մակերեսին։

Պասկալներում չափվում է ոչ միայն մեխանիկական ճնշումը (մեխանիկական սթրես), այլև առաձգականության մոդուլը, Յանգի մոդուլը, առաձգականության մեծ մոդուլը, զիջման ուժը, համաչափության սահմանը, պատռվածքի դիմադրությունը, կտրվածքի ուժը, ձայնային ճնշումը և օսմոտիկ ճնշումը: Ավանդաբար, պասկալներով են արտահայտվում նյութերի ամենակարևոր մեխանիկական բնութագրերը նյութերի ուժով:

Մթնոլորտի տեխնիկական (at), ֆիզիկական (atm), կիլոգրամ-ուժ մեկ քառակուսի սանտիմետր (kgf / cm2)

Բացի պասկալից, ճնշումը չափելու համար օգտագործվում են նաև այլ (ոչ համակարգային) միավորներ։ Այդպիսի միավորներից է «մթնոլորտը» (at): Մեկ մթնոլորտի ճնշումը մոտավորապես հավասար է մթնոլորտային ճնշմանը Երկրի մակերեսի վրա ծովի մակարդակում: Այսօր «մթնոլորտ» հասկացվում է որպես տեխնիկական մթնոլորտ (at):

Տեխնիկական մթնոլորտը (at) ճնշումն է, որն արտադրվում է մեկ կիլոգրամ ուժի (kgf) կողմից, որը հավասարաչափ բաշխված է մեկ քառակուսի սանտիմետր տարածքի վրա: Իսկ մեկ կիլոգրամ ուժն իր հերթին հավասար է արագացման պայմաններում մեկ կիլոգրամ զանգված ունեցող մարմնի վրա ազդող ծանրության ուժին. ազատ անկում, հավասար է 9,80665 մ/վ2։ Այսպիսով, մեկ կիլոգրամ ուժը հավասար է 9,80665 Նյուտոնի, իսկ 1 մթնոլորտը հավասար է ուղիղ 98066,5 Պա: 1 ժամը = 98066,5 Պա.

Մթնոլորտներում, օրինակ, ճնշումը մեքենայի անվադողերՕրինակ, GAZ-2217 մարդատար ավտոբուսի անվադողերում առաջարկվող ճնշումը 3 մթնոլորտ է:

Գոյություն ունի նաև «ֆիզիկական մթնոլորտ» (atm), որը սահմանվում է որպես սնդիկի սյունակի ճնշում, որի հիմքում 760 մմ բարձրություն է, հաշվի առնելով, որ սնդիկի խտությունը 13595,04 կգ/մ3 է, 0°C և ցածր ջերմաստիճանում։ 9, 80665 մ/վ2 գրավիտացիոն արագացման պայմանները։ Այսպիսով, ստացվում է, որ 1 ատմ \u003d 1.033233 ատմ \u003d 101 325 Պա:

Ինչ վերաբերում է քառակուսի սանտիմետրում կիլոգրամ ուժին (կգֆ/սմ2), ապա ճնշման այս ոչ համակարգային միավորը լավ ճշգրտությամբ հավասար է նորմալ մթնոլորտային ճնշմանը, որը երբեմն հարմար է տարբեր ազդեցությունները գնահատելու համար։

Ոչ համակարգային միավոր «բարը» մոտավորապես հավասար է մեկ մթնոլորտի, բայց ավելի ճշգրիտ է` ուղիղ 100,000 Պա: CGS համակարգում 1 բարը հավասար է 1,000,000 դին/սմ2: Նախկինում «բար» անվանումը կրում էր միավորը, որն այժմ կոչվում է «բարիում», և հավասար է 0,1 Պա կամ CGS համակարգում 1 բարիում \u003d 1 dyn / cm2: «Բար», «բարիում» և «բարոմետր» բառերը ծագում են նույնից Հունարեն բառ«ձգողականություն».

Հաճախ օդերևութաբանության մեջ մթնոլորտային ճնշումը չափելու համար օգտագործվում է մբար (միլիբար) միավորը, որը հավասար է 0,001 բարի։ Իսկ մոլորակների վրա ճնշումը չափելու համար, որտեղ մթնոլորտը շատ հազվադեպ է, միկրոբար (միկրոբար), հավասար է 0,000001 բարի: Տեխնիկական ճնշման չափիչների վրա ամենից հաճախ սանդղակն ունի աստիճանավորում ձողերով:

Միլիմետր սնդիկի սյունակ (մմ ս.ս.), ջրի սյունի միլիմետր (մմ ջրի սյուն)

«Սնդիկի միլիմետր» չափման ոչ համակարգային միավորը 101325/760 = 133,3223684 Պա է։ Այն նշանակվում է «mm Hg», բայց երբեմն այն նշանակվում է «torr» - ի պատիվ իտալացի ֆիզիկոս, Գալիլեոյի աշակերտ Եվանգելիստա Տորիչելիի, մթնոլորտային ճնշման հայեցակարգի հեղինակ:

Միավորը կազմավորվել է կապված հարմար միջոցմթնոլորտային ճնշման չափում բարոմետրով, որի դեպքում սնդիկի սյունը մթնոլորտային ճնշման ազդեցության տակ գտնվում է հավասարակշռության մեջ: Մերկուրին ունի բարձր խտություն՝ մոտ 13600 կգ/մ3 և բնութագրվում է ցածր հագեցվածության գոլորշիների ճնշման պայմաններում։ սենյակային ջերմաստիճան, հետևաբար, բարոմետրերի համար ժամանակին ընտրվել է սնդիկը:

Ծովի մակարդակում մթնոլորտային ճնշումը մոտավորապես 760 մմ Hg է, հենց այս արժեքն է, որն այժմ համարվում է նորմալ մթնոլորտային ճնշում, որը հավասար է 101325 Պա կամ մեկ ֆիզիկական մթնոլորտի, 1 ատմ: Այսինքն՝ 1 միլիմետր սնդիկը հավասար է 101325/760 պասկալի։

Սնդիկի միլիմետրերով ճնշումը չափվում է բժշկության, օդերևութաբանության և ավիացիոն նավիգացիայի մեջ։ Բժշկության մեջ արյան ճնշումը չափվում է մմ ս.ս.-ով, վակուումային տեխնոլոգիայի մեջ այն աստիճանավորվում է մմ ս.ս.-ով՝ ձուլակտորների հետ միասին։ Երբեմն նրանք նույնիսկ պարզապես գրում են 25 միկրոն, այսինքն՝ միկրոն սնդիկ, եթե մենք խոսում ենքտարհանման մասին, իսկ ճնշման չափումները կատարվում են վակուումաչափերով։

Որոշ դեպքերում օգտագործվում է միլիմետր ջրի սյուն, այնուհետև 13,59 մմ ջրի սյուն \u003d 1 մմ Hg: Երբեմն դա ավելի նպատակահարմար է ու հարմար։ Ջրի սյունակի միլիմետրը, ինչպես սնդիկի սյունակի միլիմետրը, արտահամակարգային միավոր է, որն իր հերթին հավասար է ջրի սյունակի 1 մմ հիդրոստատիկ ճնշմանը, որը գործադրում է այս սյունակը։ հարթ հիմքջրի սյունակում 4°C ջերմաստիճանում:

Ոչ ոք չի սիրում ճնշման տակ լինել. Եվ կապ չունի, թե որն է։ Քուինն այս մասին երգել է նաև Դեյվիդ Բոուիի հետ իրենց հայտնի «Under press» սինգլում։ Ի՞նչ է ճնշումը: Ինչպե՞ս հասկանալ ճնշումը: Ինչով է այն չափվում, ինչ գործիքներով և մեթոդներով, ուր է այն ուղղված և ինչի վրա է ճնշում: Այս և այլ հարցերի պատասխանները՝ մեր հոդվածում ճնշումը ֆիզիկայումև ոչ միայն.

Եթե ​​ուսուցիչը ճնշում է գործադրում ձեզ վրա՝ խնդրելով բարդ խնդիրներ, մենք կհամոզվենք, որ դուք կարող եք ճիշտ պատասխանել դրանց: Ի վերջո, իրերի էությունը հասկանալը հաջողության գրավականն է: Այսպիսով, ի՞նչ է ճնշումը ֆիզիկայում:

Ըստ սահմանման.

Ճնշում- սկալյար ֆիզիկական քանակություն, ուժին հավասարԳործող մեկ միավոր մակերեսի վրա:

IN միջազգային համակարգ SI-ն չափվում է Պասկալներև նշվում է տառով էջ . Ճնշման միավոր - 1 Պասկալ. Ռուսական նշանակում - Պա, միջազգային - Պա.

Ըստ սահմանման՝ ճնշում գտնելու համար անհրաժեշտ է ուժը բաժանել տարածքի վրա։

Անոթի մեջ տեղադրված ցանկացած հեղուկ կամ գազ ճնշում է անոթի պատերին: Օրինակ՝ կաթսայի մեջ բորշը որոշակի ճնշմամբ գործում է դրա հատակին և պատերին։ Հեղուկի ճնշումը որոշելու բանաձև.

որտեղ էԵրկրի գրավիտացիոն դաշտում ազատ անկման արագացումն է, հ- թավայի մեջ բորշի սյունակի բարձրությունը, Հունարեն նամակ «ro»- բորշի խտությունը.

Ճնշումը չափելու ամենատարածված գործիքը բարոմետրն է: Բայց ինչով է չափվում ճնշումը: Բացի պասկալից, կան նաև այլ արտահամակարգային չափման միավորներ.

• մթնոլորտ;
• միլիմետր սնդիկ;
• միլիմետր ջրի սյունակ;
• մետր ջրի սյունակ;
• կիլոգրամ-ուժ.

Կախված համատեքստից, օգտագործվում են տարբեր արտահամակարգային միավորներ:

Օրինակ, երբ լսում ես կամ կարդում ես եղանակի տեսությունը, Պասկալի մասին խոսք անգամ լինել չի կարող։ Նրանք խոսում են միլիմետր սնդիկի մասին: Սնդիկի մեկ միլիմետրն է 133 Պասկալ. Եթե ​​վարում եք, հավանաբար գիտեք անվադողերի նորմալ ճնշումը մարդատար մեքենա- մոտ երկու մթնոլորտներ.

Մթնոլորտային ճնշում

Մթնոլորտը գազ է, ավելի ճիշտ՝ գազերի խառնուրդ, որը պահվում է Երկրի մոտ ձգողականության պատճառով։ Մթնոլորտն աստիճանաբար անցնում է միջմոլորակային տարածություն, և դրա բարձրությունը մոտավորապես կազմում է 100 կիլոմետր։

Ինչպե՞ս հասկանալ «մթնոլորտային ճնշում» արտահայտությունը: յուրաքանչյուրի վրա քառակուսի մետրԵրկրի մակերեսը հարյուր կիլոմետրանոց գազի սյուն է: Իհարկե, օդը թափանցիկ է ու հաճելի, բայց ունի զանգված, որը ճնշում է երկրի մակերեսին։ Սա մթնոլորտային ճնշում է:

Նորմալ մթնոլորտային ճնշումը համարվում է հավասար 101325 Պա. Սա ծովի մակարդակի ճնշումն է 0 աստիճան Ցելսիուսում: Ցելսիուս. Նույն ջերմաստիճանում նույն ճնշումը նրա հիմքի վրա գործադրվում է բարձրություն ունեցող սնդիկի սյունով 766 միլիմետր:

Որքան բարձր է բարձրությունը, այնքան ցածր է մթնոլորտային ճնշումը: Օրինակ՝ լեռան գագաթին Չոմոլունգմա դա նորմալ մթնոլորտային ճնշման միայն մեկ քառորդն է:

Զարկերակային ճնշում

Մեկ այլ օրինակ, որտեղ մենք ճնշում ենք գործադրում Առօրյա կյանքարյան ճնշման չափում է:

Արյան ճնշումը արյան ճնշումն է, այսինքն. Ճնշումը, որ արյունը գործադրում է արյունատար անոթների, այս դեպքում՝ զարկերակների պատերի վրա։

Եթե ​​չափել եք ձեր արյան ճնշումը և ունեք այն 120 վրա 80 , ուրեմն ամեն ինչ լավ է։ Եթե 90 վրա 50 կամ 240 վրա 180 , ապա ձեզ համար հաստատ հետաքրքիր չի լինի պարզել, թե ինչով է չափվում այս ճնշումը և ընդհանրապես ինչ է նշանակում։

Այնուամենայնիվ, հարց է առաջանում. 120 վրա 80 կոնկրետ ինչ? Պասկալ, սնդիկի միլիմետր, մթնոլորտ, թե՞ չափման այլ միավոր:

Արյան ճնշումը չափվում է սնդիկի միլիմետրերով։Այն որոշում է հեղուկի ավելցուկային ճնշումը շրջանառու համակարգմթնոլորտային ճնշումից բարձր:

Արյունը ճնշում է անոթների վրա և դրանով իսկ փոխհատուցում մթնոլորտային ճնշման ազդեցությունը։ Հակառակ դեպքում մենք պարզապես կճզմվեինք մեր գլխավերեւում գտնվող օդի հսկայական զանգվածից։

Բայց ինչու չափման մեջ արյան ճնշումերկու թիվ?

Իմիջայլոց! Մեր ընթերցողների համար այժմ գործում է 10% զեղչ

Բանն այն է, որ արյունը անոթներում շարժվում է ոչ թե հավասարաչափ, այլ ցնցումներով։ Առաջին թվանշանը (120) կոչվում է սիստոլիկ ճնշում. Սա ճնշում է արյան անոթների պատերի վրա սրտի մկանների կծկման պահին, դրա արժեքը ամենամեծն է: Երկրորդ նիշը (80) սահմանում է ամենափոքր արժեքըև կանչեց դիաստոլիկ ճնշում.

Չափելիս գրանցվում են սիստոլիկ և դիաստոլիկ ճնշման արժեքները: Օրինակ, համար առողջ մարդԱրյան ճնշման տիպիկ արժեքը կազմում է 120-ից 80 միլիմետր սնդիկ: Սա նշանակում է, որ սիստոլիկ ճնշումը 120 մմ է։ rt. Արվեստ., իսկ դիաստոլիկը՝ 80 մմ Hg: Արվեստ. Սիստոլիկ և դիաստոլիկ ճնշման տարբերությունը կոչվում է զարկերակային ճնշում:

ֆիզիկական վակուում

Վակուումը ճնշման բացակայությունն է: Ավելի ճիշտ՝ դրա գրեթե իսպառ բացակայությունը։ Բացարձակ վակուումը մոտավորություն է, ինչպես իդեալական գազը թերմոդինամիկայի մեջ և նյութական կետմեխանիկայի մեջ։

Կախված նյութի կոնցենտրացիայից՝ առանձնանում են ցածր, միջին և բարձր վակուումը։ Ֆիզիկական վակուումի լավագույն մոտարկումն է տարածություն, որտեղ մոլեկուլների կոնցենտրացիան և ճնշումը նվազագույն են։

Ճնշումը համակարգի վիճակի հիմնական թերմոդինամիկական պարամետրն է։ Օդի կամ մեկ այլ գազի ճնշումը հնարավոր է որոշել ոչ միայն գործիքների միջոցով, այլ նաև օգտագործելով հավասարումներ, բանաձևեր և թերմոդինամիկայի օրենքներ։ Եվ եթե դուք ժամանակ չունեք դա պարզելու համար, ուսանողական ծառայությունը կօգնի ձեզ լուծել ճնշումը որոշելու ցանկացած խնդիր:

Ինչու՞ դահուկների վրա կանգնած մարդը չի ընկնում չամրացված ձյան մեջ: Ինչու՞ լայն անվադողերով մեքենան ունի ավելի շատ ֆլոտացիա, քան սովորական անվադողերով մեքենան: Ինչու՞ են տրակտորին պետք թրթուրներ: Այս հարցերի պատասխանը կիմանանք՝ ծանոթանալով ճնշում կոչվող ֆիզիկական մեծությանը։

Պինդ մարմնի ճնշում

Երբ ուժը կիրառվում է ոչ թե մարմնի մի կետի, այլ շատ կետերի վրա, ապա այն գործում է մարմնի մակերեսի վրա։ Այս դեպքում խոսվում է այն ճնշման մասին, որ այդ ուժը ստեղծում է պինդ մարմնի մակերեսի վրա։

Ֆիզիկայի մեջ ճնշումը ֆիզիկական մեծություն է, որը թվայինորեն հավասար է դրան ուղղահայաց մակերևույթի վրա ազդող ուժի հարաբերակցությանը այս մակերեսի մակերեսին:

p = F / S ,

որտեղ Ռ - ճնշում; Ֆ - մակերեսի վրա գործող ուժ; Ս - մակերեսը.

Այսպիսով, ճնշումը տեղի է ունենում, երբ ուժը գործում է դրան ուղղահայաց մակերեսի վրա: Ճնշման մեծությունը կախված է այս ուժի մեծությունից և ուղիղ համեմատական ​​է դրան։ Որքան մեծ է ուժը, այնքան ավելի մեծ ճնշում է այն ստեղծում մեկ միավորի մակերեսի վրա: Փիղն ավելի ծանր է, քան վագրը, ուստի ավելի մեծ ճնշում է գործադրում մակերեսի վրա։ Մեքենան ավելի մեծ ուժով է հրում ճանապարհին, քան հետիոտնը։

Պինդ մարմնի ճնշումը հակադարձ համեմատական ​​է այն մակերեսին, որի վրա գործում է ուժը։

Բոլորը գիտեն, որ խոր ձյան տակ քայլելը դժվար է այն պատճառով, որ ոտքերը անընդհատ ընկնում են: Բայց դահուկներ վարելը բավականին հեշտ է: Բանն այն է, որ երկու դեպքում էլ մարդը ձյան վրա գործում է նույն ուժով՝ ձգողականության ուժով։ Բայց այս ուժը բաշխվում է մակերեսների վրա տարբեր տարածք. Քանի որ դահուկների մակերեսը ավելի մեծ է, քան կոշիկների ներբանների մակերեսը, այս դեպքում մարդու քաշը բաշխվում է ավելի մեծ տարածքի վրա: Իսկ միավոր տարածքի վրա գործող ուժը մի քանի անգամ փոքր է։ Ուստի դահուկների վրա կանգնած մարդը ավելի քիչ ճնշում է ձյան վրա և չի ընկնում դրա մեջ։

Մակերեւույթի մակերեսը փոխելով՝ կարող եք ավելացնել կամ նվազեցնել ճնշման չափը:

Արշավի գնալիս ընտրում ենք լայն ժապավեններով ուսապարկ՝ ուսի վրա ճնշումը նվազեցնելու համար։

Շենքի ճնշումը գետնին նվազեցնելու համար մեծացրեք հիմքի տարածքը:

Անվադողեր բեռնատարներդարձնել ավելի լայն, քան անվադողերը մեքենաներորպեսզի նրանք ավելի քիչ ճնշում գործադրեն գետնի վրա։ Նույն պատճառով տրակտորը կամ տանկը պատրաստվում են գծերի վրա, այլ ոչ թե անիվների վրա:

Դանակները, շեղբերները, մկրատները, ասեղները կտրուկ սրվում են այնպես, որ նրանք ունենան կտրող կամ ծակող մասի հնարավորինս փոքր տարածքը: Եվ հետո նույնիսկ փոքր կիրառական ուժի օգնությամբ մեծ ճնշում է ստեղծվում։

Նույն պատճառով բնությունը կենդանիներին տվել է սուր ատամներ, ժանիքներ, ճանկեր։

Ճնշում - սկալյար. Պինդ մարմիններում այն ​​փոխանցվում է ուժի ուղղությամբ։

Ուժի միավորը Նյուտոնն է։ Մակերեսի միավորը մ 2 է։ Հետեւաբար, ճնշման միավորը N/m 2 է: Այս արժեքը SI միավորների միջազգային համակարգում կոչվում է պասկալ (Pa կամ Ra): Իր անունը ստացել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Բլեզ Պասկալի պատվին։ 1 պասկալ ճնշումը առաջացնում է 1 նյուտոն ուժ, որը գործում է 1 մ 2 մակերեսի վրա:

1 Պա = 1Ն/մ2 .

Այլ համակարգերում օգտագործվում են այնպիսի միավորներ, ինչպիսիք են բարը, մթնոլորտը, մմ Hg: Արվեստ. (միլիմետր սնդիկի) և այլն:

Ճնշում հեղուկների մեջ

Եթե ​​պինդ մարմնի մեջ ճնշումը փոխանցվում է ուժի ուղղությամբ, ապա հեղուկներում և գազերում, ըստ Պասկալի օրենքի, « հեղուկի կամ գազի վրա գործադրվող ցանկացած ճնշում առանց փոփոխության փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով ».

Գնդիկը լցնենք հեղուկով գլանաձեւ նեղ խողովակի հետ կապված փոքրիկ անցքերով: Եկեք գնդակը լցնենք հեղուկով, մխոցը մտցնենք խողովակի մեջ և սկսենք շարժել այն։ Մխոցը ճնշում է հեղուկի մակերեսին: Այս ճնշումը փոխանցվում է հեղուկի յուրաքանչյուր կետին: Գնդակի անցքերից հեղուկը սկսում է դուրս թափվել:

Փուչիկը ծխով լցնելով՝ կտեսնենք նույն արդյունքը։ Սա նշանակում է, որ գազերում ճնշումը նույնպես փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով։

Ձգողության ուժը գործում է հեղուկի վրա, ինչպես Երկրի մակերևույթի ցանկացած մարմնի վրա: Տարայի մեջ հեղուկի յուրաքանչյուր շերտ ճնշում է ստեղծում իր քաշով։

Դա հաստատվում է հետեւյալ փորձով.

Եթե ​​ջուրը լցվում է ապակյա տարայի մեջ, որի հատակի փոխարեն կա ռետինե թաղանթ, ապա թաղանթը ջրի ծանրության տակ կթուլանա։ Եվ որքան շատ ջուր լինի, այնքան ֆիլմը կծկվի: Եթե ​​այս անոթը ջրի հետ աստիճանաբար ընկղմենք մեկ այլ տարայի մեջ, որը նույնպես լցված է ջրով, ապա երբ այն խորտակվի, թաղանթը կուղղվի։ Եվ երբ նավի և տարայի ջրի մակարդակը հավասար է, թաղանթն ամբողջությամբ կուղղվի։

Նույն մակարդակում հեղուկի ճնշումը նույնն է: Բայց խորության աճի հետ այն մեծանում է, քանի որ մոլեկուլները վերին շերտերըճնշում գործադրել ստորին շերտերի մոլեկուլների վրա. Իսկ դրանք իրենց հերթին ճնշում են ավելի ցածր գտնվող շերտերի մոլեկուլների վրա։ Հետեւաբար, տանկի ամենացածր կետում ճնշումը կլինի ամենաբարձրը:

Ճնշումը խորության վրա որոշվում է բանաձևով.

p = ρ g ժ ,

որտեղ էջ - ճնշում (Pa);

ρ - հեղուկի խտություն (կգ / մ 3);

է - ազատ անկման արագացում (9,81 մ/վ);

հ - հեղուկ սյունակի բարձրությունը (մ):

Բանաձևից երևում է, որ ճնշումը մեծանում է խորության հետ։ Որքան ցածր սուզվողն իջնի օվկիանոս, այնքան ավելի մեծ ճնշում կկրի:

Մթնոլորտային ճնշում

Էվանգելիստա Տորիչելլի

Ո՞վ գիտի, եթե 1638 թվականին Տոսկանայի դուքսը չորոշեր Ֆլորենցիայի այգիները զարդարել գեղեցիկ շատրվաններով, ապա մթնոլորտային ճնշումը չէր հայտնաբերվի 17-րդ դարում, այլ շատ ավելի ուշ։ Կարելի է ասել, որ այս բացահայտումը պատահաբար է արվել։

Այն ժամանակ հավատում էին, որ ջուրը բարձրանալու է պոմպի մխոցի հետևից, քանի որ, ինչպես Արիստոտելն էր ասում, «բնությունը չի հանդուրժում դատարկությունը»։ Սակայն միջոցառումը հաջողությամբ չպսակվեց։ Շատրվանների ջուրն իսկապես բարձրացել է՝ լրացնելով առաջացած «դատարկությունը», սակայն 10,3 մ բարձրության վրա կանգ է առել։

Նրանք օգնության խնդրանքով դիմեցին Գալիլեո Գալիլեյին: Քանի որ նա չկարողացավ գտնել տրամաբանական բացատրություն, նա հրահանգեց իր ուսանողներին. Էվանգելիստա ՏորիչելլիԵվ Վինչենցո Վիվիանիփորձեր անցկացնել.

Փորձելով գտնել խափանման պատճառը՝ Գալիլեոյի ուսանողները պարզեցին, որ պոմպի հետևում տարբեր բարձրություններ են բարձրանում տարբեր հեղուկներ։ Որքան ավելի խիտ է հեղուկը, այնքան ցածր է այն կարող է բարձրանալ: Քանի որ սնդիկի խտությունը 13 անգամ գերազանցում է ջրի խտությունը, այն կարող է բարձրանալ 13 անգամ ավելի քիչ: Ուստի նրանք իրենց փորձի ժամանակ սնդիկ են օգտագործել։

1644 թվականին փորձարկումն իրականացվեց. Ապակե խողովակը լցված էր սնդիկով։ Հետո այն նետել են տարայի մեջ՝ նույնպես սնդիկով լցված։ Որոշ ժամանակ անց խողովակի մեջ սնդիկի սյունը բարձրացավ։ Բայց նա չլցրեց ամբողջ խողովակը։ Սնդիկի սյունակի վերեւում դատարկ տարածություն կար։ Հետագայում այն ​​կոչվեց «Տորիսելյան դատարկություն»։ Բայց սնդիկը նույնպես խողովակից դուրս չի թափվել տարայի մեջ։ Տորիչելլին դա բացատրել է նրանով, որ սնդիկի մամլիչները մթնոլորտային օդըև այն պահում է խողովակի մեջ: Իսկ խողովակի մեջ սնդիկի սյունակի բարձրությունը ցույց է տալիս այս ճնշման մեծությունը: Սա առաջին անգամն էր, որ չափեցին մթնոլորտային ճնշումը։

Երկրի մթնոլորտը նրա օդային թաղանթն է, որը պահվում է նրա մոտ գրավիտացիոն ձգողականությամբ: Գազի մոլեկուլները, որոնք կազմում են այս թաղանթը, անընդհատ և պատահականորեն շարժվում են: Ձգողության ազդեցության տակ մթնոլորտի վերին շերտերը սեղմում են ստորին շերտերը՝ սեղմելով դրանք։ Ամենից շատ սեղմված է Երկրի մակերեսին մոտ գտնվող ամենացածր շերտը։ Ուստի դրա մեջ ճնշումն ամենամեծն է։ Համաձայն Պասկալի օրենքի՝ այն փոխանցում է այդ ճնշումը բոլոր ուղղություններով։ Դա ապրում է այն ամենով, ինչ գտնվում է Երկրի մակերեսին: Այս ճնշումը կոչվում է մթնոլորտային ճնշում .

Քանի որ մթնոլորտային ճնշումը ստեղծվում է օդի վրա գտնվող շերտերի կողմից, բարձրության բարձրացման հետ այն նվազում է: Հայտնի է, որ բարձր լեռներում այն ​​ավելի քիչ է, քան լեռների ստորոտին։ Իսկ գետնի խորքում այն ​​շատ ավելի բարձր է, քան մակերեսին։

Նորմալ մթնոլորտային ճնշումը ճնշումն է, որը հավասար է 760 մմ բարձրությամբ սնդիկի սյունակի ճնշմանը 0 o C ջերմաստիճանում:

Մթնոլորտային ճնշման չափում

Քանի որ մթնոլորտային օդը տարբեր խտություններ ունի տարբեր բարձրություն, ապա մթնոլորտային ճնշման արժեքը չի կարող որոշվել բանաձեւովէջ = ρ · է · հ . Հետեւաբար, այն որոշվում է օգտագործելով հատուկ գործիքներ, որոնք կոչվում են բարոմետրեր .

Տարբերակել հեղուկ բարոմետրերը և աներոիդները (ոչ հեղուկ): Հեղուկ բարոմետրերի աշխատանքը հիմնված է մթնոլորտի ճնշման տակ հեղուկի մակարդակի սյունակի փոփոխության վրա:

Աներոիդը ծալքավոր մետաղից պատրաստված փակ տարա է, որի ներսում վակուում է առաջանում։ Տարան կծկվում է, երբ մթնոլորտային ճնշումը բարձրանում է և ուղղվում, երբ այն իջեցվում է: Այս բոլոր փոփոխությունները սլաքին փոխանցվում են զսպանակի օգնությամբ մետաղական ափսե. Սլաքի ծայրը շարժվում է սանդղակի երկայնքով:

Բարոմետրի ցուցումները փոխելով՝ կարելի է ենթադրել, թե եղանակն ինչպես կփոխվի առաջիկա օրերին։ Եթե ​​մթնոլորտային ճնշումը բարձրանա, ապա պարզ եղանակ է սպասվում։ Իսկ եթե իջնի, ապա ամպամած կլինի։

Սուզման պրակտիկայում հաճախ հանդիպում է արժեքների լայն շրջանակի մեխանիկական, հիդրոստատիկ և գազի ճնշման հաշվարկ: Կախված չափված ճնշման արժեքից, օգտագործվում են տարբեր միավորներ:

SI և ISS համակարգերում ճնշման միավորը պասկալն է (Pa), MKGSS համակարգում - kgf / սմ 2 (տեխնիկական մթնոլորտ - ժամը): Որպես ճնշման ոչ համակարգային միավորներ օգտագործվում են Թորան (մմ ս.ս.), ատմ (ֆիզիկական մթնոլորտ), մ ջուր։ Արվեստ., իսկ անգլերեն չափումներով՝ ֆունտ / դյույմ 2: Տարբեր ճնշման միավորների միջև փոխհարաբերությունները տրված են Աղյուսակ 10.1-ում:

Մեխանիկական ճնշումը չափվում է մարմնի միավորի մակերեսին ուղղահայաց գործող ուժով.

որտեղ p - ճնշում, kgf / սմ 2;
F - ուժ, կգֆ;
S - տարածք, սմ 2:

Օրինակ 10.1.Որոշեք, թե ինչ ճնշում է գործադրում ջրասուզակը նավի տախտակամածի վրա և ջրի տակ գտնվող գետնի վրա, երբ նա քայլ է անում (այսինքն՝ կանգնում է մեկ ոտքի վրա): Սարքավորումների մեջ ջրասուզակի քաշը օդում 180 կգ է, իսկ ջրի տակ՝ 9 կգ։ Սուզվող գալոշների ներբանի մակերեսը վերցված է 360 սմ 2։ Լուծում. 1) սուզվող կոշիկներով նավի տախտակամածին փոխանցվող ճնշումը՝ համաձայն (10.1).

P \u003d 180/360 \u003d 0,5 կգ/սմ

Կամ SI միավորներով

P \u003d 0.5 * 0.98.10 5 \u003d 49000 Pa \u003d 49 կՊա:

Աղյուսակ 10.1. Ճնշման տարբեր միավորների փոխհարաբերությունները

2) սուզվող գալոշներով գետնին ջրի տակ փոխանցվող ճնշումը.

կամ SI միավորներով

P \u003d 0,025 * 0,98 * 10 5 \u003d 2460 Pa \u003d 2,46 կՊա:

հիդրոստատիկ ճնշումհեղուկը ամենուր ուղղահայաց է այն մակերեսին, որի վրա այն գործում է, և խորության հետ մեծանում է, բայց ցանկացած հորիզոնական հարթությունում մնում է անփոփոխ:

Եթե ​​հեղուկի մակերեսը արտաքին ճնշում չի զգում (օրինակ՝ օդի ճնշում) կամ դա հաշվի չի առնվում, ապա հեղուկի ներսում ճնշումը կոչվում է ավելցուկային ճնշում։

որտեղ p-ը հեղուկի ճնշումն է, kgf/cm 2;
p-ը հեղուկի խտությունն է, gf "s 4 / սմ 2;
g - ազատ անկման արագացում, սմ / վ 2;
Y- տեսակարար կշիռըհեղուկներ, կգ/սմ 3, կգֆ/լ;
H - խորություն, մ.

Եթե ​​հեղուկի մակերեսը զգում է արտաքին ճնշում ճնշումը հեղուկի ներսում

Եթե ​​մթնոլորտային օդի ճնշումը գործում է հեղուկի մակերեսի վրա, ապա կոչվում է ճնշում հեղուկի ներսում բացարձակ ճնշում(այսինքն ճնշումը չափվում է զրոյից - լրիվ վակուում).
որտեղ B - մթնոլորտային (բարոմետրիկ) ճնշում, մմ Hg: Արվեստ.
Գործնական հաշվարկներում համար քաղցրահամ ջուրընդունել
Y \u003d l kgf / l և մթնոլորտային ճնշում p 0 \u003d 1 kgf / սմ 2 \u003d \u003d 10 մ ջուր: Արվեստ, այնուհետև ջրի ավելցուկային ճնշումը կգ/սմ 2-ով
և ջրի բացարձակ ճնշումը
Օրինակ 10.2.Գտե՛ք ծովի ջրի բացարձակ ճնշումը, որը գործում է ջրասուզակի վրա 150 մ խորության վրա, եթե բարոմետրիկ ճնշումը 765 մմ Hg է: Արվեստ., իսկ ծովի ջրի տեսակարար կշիռը 1,024 կգ/լ է:

Լուծում.Եզի բացարձակ ճնշումը (10/4)

բացարձակ ճնշման գնահատված արժեքը՝ համաձայն (10.6)
IN այս օրինակըՀաշվարկի համար մոտավոր բանաձևի (10.6) օգտագործումը միանգամայն արդարացված է, քանի որ հաշվարկի սխալը չի ​​գերազանցում 3% -ը:

Օրինակ 10.3.Մթնոլորտային ճնշման տակ օդ պարունակող խոռոչ կառուցվածքում p a \u003d 1 կգ/սմ 2, որը գտնվում է ջրի տակ, ձևավորվեց անցք, որի միջով ջուրը սկսեց հոսել (Նկար 10.1): Ի՞նչ ճնշման ուժ կզգա ջրասուզակը, եթե փորձի փակել այս անցքը ձեռքով: Տարածքը «Փոսի խաչմերուկում 10X10 սմ 2 է, ջրի սյունի H բարձրությունը փոսից վեր՝ 50 մ։

Բրինձ. 9.20. Դիտորդական պալատ «Galeazzi»՝ 1 - աչք; 2 - մալուխի հետադարձ սարք և մալուխի կտրում; 3 - հեռախոսի մուտքագրման հարմարանք; 4 - լյուկի կափարիչ; 5 - վերին անցք; 6 - ռետինե ամրացման օղակ; 7 - ստորին անցք; 8 - խցիկի մարմին; 9 - թթվածնի բալոն ճնշման չափիչով; 10 - վթարային բալաստի վերադարձի սարք; 11 - վթարային բալաստ; 12 - լամպի մալուխ; 13 - լամպ; 14 - էլեկտրական երկրպագու; 15-հեռախոս-խոսափող; 16 - կուտակիչ մարտկոց; 17 - վերականգնող աշխատանքային տուփ; 18 - լյուկի կափարիչի անցքը

Լուծում. Գերճնշումջուր փոսում ըստ (10.5)

P \u003d 0,1-50 \u003d 5 կգֆ / սմ 2:

Ճնշման ուժը ջրասուզակի ձեռքի վրա (10.1)

F \u003d Sp \u003d 10 * 10 * 5 \u003d 500 կգf \u003d 0,5 տֆ.

Նավի մեջ պարունակվող գազի ճնշումը բաշխվում է հավասարաչափ, եթե հաշվի չառնենք նրա քաշը, որը, հաշվի առնելով սուզման պրակտիկայում օգտագործվող անոթների չափսերը, աննշան ազդեցություն է ունենում։ Գազի մշտական ​​զանգվածի ճնշման մեծությունը կախված է նրա զբաղեցրած ծավալից և ջերմաստիճանից։

Գազի ճնշման և նրա ծավալի միջև կապը հաստատուն ջերմաստիճանում հաստատվում է արտահայտությամբ

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

Որտեղ p 1 և p 2 - նախնական և վերջնական բացարձակ ճնշում, kgf / սմ 2;

V 1 և V 2 - գազի նախնական և վերջնական ծավալ, լ. Գազի ճնշման և մշտական ​​ծավալի ջերմաստիճանի միջև կապը հաստատվում է արտահայտությամբ

որտեղ t 1 և t 2 գազի սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճաններն են՝ °C:

Մշտական ​​ճնշման դեպքում նման հարաբերություն կա գազի ծավալի և ջերմաստիճանի միջև

Գազի ճնշման, ծավալի և ջերմաստիճանի միջև կապը հաստատվում է գազային վիճակի համակցված օրենքով

Օրինակ 10.4.Բալոնի տարողությունը 40 լ է, օդի ճնշումը դրանում 150 կգ/սմ 2 ըստ մանոմետրի։ Որոշեք մխոցում ազատ օդի ծավալը, այսինքն՝ ծավալը կրճատվել է մինչև 1 կգ/սմ 2:

Լուծում.Սկզբնական բացարձակ ճնշում p \u003d 150 + 1 \u003d 151 կգֆ / սմ 2, վերջնական p 2 \u003d 1 կգֆ / սմ 2, նախնական ծավալը V 1 \u003d 40 լ: Ազատ օդի ծավալը սկսած (10.7)

Օրինակ 10.5. 17 ° C ջերմաստիճան ունեցող սենյակում թթվածնի բալոնի վրա մանոմետրը ցույց է տվել 200 կգֆ / սմ 2 ճնշում: Այս մխոցը տեղափոխվեց տախտակամած, որտեղ հաջորդ օրը -11 ° C ջերմաստիճանում, դրա ընթերցումները նվազեցին մինչև 180 կգֆ / սմ 2: Ենթադրվում էր թթվածնի արտահոսք։ Ստուգեք՝ արդյոք կասկածը ճիշտ է։

Լուծում.Սկզբնական բացարձակ ճնշում p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / սմ 2, վերջնական p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / սմ 2, նախնական ջերմաստիճան t 1 \u003d 17 \u003d 17 ° C, վերջնական u003d -11 ° C. Գնահատված վերջնական ճնշումը (10.8)-ից

Կասկածներն անհիմն են, քանի որ իրական և հաշվարկված ճնշումները հավասար են։

Օրինակ 10.6.Ջրի տակ սուզվողը սպառում է 100 լ/րոպե օդ՝ սեղմված 40 մ սուզման խորության ճնշման տակ: Որոշեք ազատ օդի հոսքի արագությունը (այսինքն՝ 1 կգֆ/սմ 2 ճնշման դեպքում):

Լուծում.Նախնական բացարձակ ճնշումը ընկղմման խորության վրա՝ համաձայն (10.6)

P 1 \u003d 0,1 * 40 \u003d 5 կգֆ / սմ 2:

Վերջնական բացարձակ ճնշում P 2 \u003d 1 կգֆ / սմ 2

Օդի սկզբնական հոսքը Vi = l00 լ/րոպե:

Ազատ օդի հոսք՝ համաձայն (10.7)

Եկեք փորձ անենք։ Վերցնենք մի փոքրիկ տախտակ, որի չորս մեխերը խցված են անկյուններում, և այն կետերով տեղադրենք ավազի վրա: Վրայից քաշ ենք դնում (նկ. 81)։ Մենք կտեսնենք, որ եղունգների գլուխները միայն մի փոքր սեղմված են ավազի մեջ: Եթե ​​տախտակը շրջենք ու նորից (քաշի հետ միասին) դնենք ավազի վրա, այժմ մեխերը շատ ավելի խորը կմտնեն դրա մեջ (նկ. 82)։ Երկու դեպքում էլ տախտակի քաշը նույնն էր, բայց ազդեցությունը տարբեր էր։ Ինչո՞ւ։ Քննարկվող դեպքերի ամբողջ տարբերությունն այն էր, որ մակերեսը, որի վրա հենվում էին եղունգները, մի դեպքում ավելի մեծ էր, իսկ մյուս դեպքում՝ ավելի փոքր: Չէ՞ որ սկզբում եղունգների գլուխները դիպչում էին ավազին, իսկ հետո՝ դրանց կետերին։

Մենք տեսնում ենք, որ ազդեցության արդյունքը կախված է ոչ միայն այն ուժից, որով մարմինը ճնշում է մակերեսին, այլև այս մակերեսի տարածքից։ Հենց այս պատճառով է, որ այն մարդը, ով կարողանում է դահուկների վրա սահել չամրացված ձյան վրա, դրանք հանելուց անմիջապես ընկնում է դրա մեջ (նկ. 83): Բայց դա միայն տարածքը չէ: Կիրառվող ուժի մեծությունը նույնպես կարևոր դեր է խաղում։ Եթե, օրինակ, նույնի վրա. տախտակ (տես Նկար 81) դրեք մեկ այլ քաշ, այնուհետև եղունգները (նույն աջակցության տարածքով) ավելի խորը կսուզվեն ավազի մեջ:

Մակերեւույթին ուղղահայաց կիրառվող ուժը կոչվում է ճնշման ուժայս մակերեսին:

Ճնշման ուժը չպետք է շփոթել ճնշման հետ: Ճնշում- սա ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է տվյալ մակերեսի վրա կիրառվող ճնշման ուժի հարաբերակցությանը այս մակերեսի տարածքին.

p - ճնշում, F - ճնշման ուժ, S - տարածք:

Այսպիսով, ճնշումը որոշելու համար անհրաժեշտ է բաժանել ճնշման ուժը մակերեսի մակերեսի վրա, որի վրա կիրառվում է ճնշումը:

Նույն ուժով ճնշումն ավելի մեծ է, երբ աջակցության տարածքը փոքր է, և հակառակը, քան ավելի շատ տարածքաջակցում է, այնքան քիչ ճնշում:

Այն դեպքերում, երբ ճնշման ուժը մարմնի կշիռն է մակերեսի վրա (F = P = մգ), մարմնի կողմից գործադրվող ճնշումը կարելի է գտնել բանաձևով.

Եթե ​​p ճնշումը և S տարածքը հայտնի են, ապա կարելի է որոշել ճնշման ուժը F; Դա անելու համար հարկավոր է ճնշումը բազմապատկել տարածքով.

F = pS (32.2)

Ճնշման ուժը (ինչպես ցանկացած այլ ուժ) չափվում է նյուտոններով։ Ճնշումը չափվում է պասկալներով։ Պասկալ(1 Պա) այն ճնշումն է, որն առաջացնում է 1 N ճնշման ուժը, երբ կիրառվում է 1 մ 2 մակերեսի վրա.

1 Պա \u003d 1 N / մ 2:

Օգտագործվում են նաև ճնշման այլ միավորներ՝ հեկտոպասկալ (hPa) և կիլոպասկալ (kPa):

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

1. Բերեք օրինակներ, որոնք ցույց են տալիս, որ ուժի գործողության արդյունքը կախված է հենարանի տարածքից, որի վրա գործում է այս ուժը: 2. Ինչու՞ դահուկորդը ձյան մեջ չի ընկնում: 3. Ինչու՞ սուր կոճակն ավելի հեշտ է մտնում փայտի մեջ, քան բութը: 4. Ի՞նչ է կոչվում ճնշում: 5. Ճնշման ի՞նչ միավորներ գիտեք: 6. Ո՞րն է տարբերությունը ճնշման և ճնշման ուժի միջև: 7. Ինչպե՞ս կարող եք գտնել ճնշման ուժը՝ իմանալով ճնշումը և մակերեսի մակերեսը, որի վրա կիրառվում է ուժը: