Kaip parašyti slėgį fizikoje. Viršutinis ir apatinis slėgis: ką tai reiškia
Vyras ant slidžių ir be jų.
Ant puraus sniego žmogus eina labai sunkiai, kiekviename žingsnyje giliai grimzdamas. Tačiau užsidėjęs slides jis gali vaikščioti beveik neįkritęs. Kodėl? Ant slidžių ar be slidžių žmogus veikia ant sniego ta pačia jėga, lygia jo paties svoriui. Tačiau šios jėgos poveikis abiem atvejais skiriasi, nes paviršiaus plotas, ant kurio žmogus spaudžia, yra skirtingas, su slidėmis ir be jų. Slidžių paviršiaus plotas yra beveik 20 kartų daugiau ploto padais. Todėl stovėdamas ant slidžių žmogus kiekvieną sniego paviršiaus ploto kvadratinį centimetrą veikia 20 kartų mažesne jėga nei stovėdamas ant sniego be slidžių.
Mokinys, mygtukais prisegdamas laikraštį prie lentos, kiekvieną mygtuką veikia ta pačia jėga. Tačiau mygtuką su aštresniu galu lengviau įvesti į medį.
Tai reiškia, kad jėgos veikimo rezultatas priklauso ne tik nuo jos modulio, krypties ir taikymo taško, bet ir nuo paviršiaus, kuriam ji taikoma (statmenai, kurią ji veikia), ploto.
Šią išvadą patvirtina fiziniai eksperimentai.
Patirtis Šios jėgos rezultatas priklauso nuo to, kokia jėga veikia paviršiaus ploto vienetą.
Vinys turi būti įsmeigtas į mažos lentos kampus. Pirmiausia į lentą įkaltas vinis statome ant smėlio smaigaliais į viršų ir ant lentos uždedame svarelį. Šiuo atveju vinių galvutės tik šiek tiek įspaudžiamos į smėlį. Tada apverskite lentą ir uždėkite vinis ant galo. Tokiu atveju atramos plotas yra mažesnis, o veikiant tokiai pačiai jėgai, nagai giliai patenka į smėlį.
Patirtis. Antra iliustracija.
Šios jėgos veikimo rezultatas priklauso nuo to, kokia jėga veikia kiekvieną paviršiaus ploto vienetą.
Nagrinėjamuose pavyzdžiuose jėgos veikė statmenai kūno paviršiui. Asmens svoris buvo statmenas sniego paviršiui; mygtuką veikianti jėga yra statmena lentos paviršiui.
Reikšmė, lygi jėgos, veikiančios statmenai paviršiui, santykiui su šio paviršiaus plotu, vadinama slėgiu..
Norint nustatyti slėgį, statmenai paviršiui veikiančią jėgą reikia padalyti iš paviršiaus ploto:
slėgis = jėga / plotas.
Pažymime kiekius, įtrauktus į šią išraišką: slėgis - p, jėga, veikianti paviršių, - F ir paviršiaus plotą S.
Tada gauname formulę:
p = F/S
Akivaizdu, kad didesnė jėga, veikianti tą patį plotą, sukurs didesnį slėgį.
Slėgio vienetas laikomas slėgiu, sukuriančiu 1 N jėgą, veikiančią 1 m 2 ploto paviršių, statmeną šiam paviršiui..
Slėgio vienetas - niutonas vienam kvadratiniam metrui(1 N / m 2). Prancūzų mokslininko garbei Blezas Paskalis tai vadinama paskaliu Pa). Šiuo būdu,
1 Pa = 1 N / m 2.
Taip pat naudojami kiti slėgio vienetai: hektopaskalinis (hPa) Ir kilopaskalis (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Užrašykime problemos būklę ir ją išspręskime.
Duota : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?
SI vienetais: S = 0,03 m 2
Sprendimas:
p = F/S,
F = P,
P = g m,
P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,
p\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa
„Atsakymas“: p = 15000 Pa = 15 kPa
Būdai sumažinti ir padidinti spaudimą.
Sunkusis vikšrinis traktorius į dirvą sukuria 40–50 kPa slėgį, tai yra tik 2–3 kartus didesnį nei 45 kg sveriančio berniuko slėgis. Taip yra todėl, kad dėl vikšrų pavaros traktoriaus svoris pasiskirsto didesniame plote. Ir mes tai nustatėme kuo didesnis atramos plotas, tuo mažesnis slėgis, kurį ši atrama sukuria ta pati jėga .
Priklausomai nuo to, ar jums reikia mažo ar didelio slėgio, atramos plotas didėja arba mažėja. Pavyzdžiui, norint, kad gruntas atlaikytų statomo pastato slėgį, padidinamas apatinės pamato dalies plotas.
Padangos sunkvežimiai o orlaivių važiuoklė pagaminta daug platesnė nei lengvųjų automobilių. Ypač plačios padangos gaminamos automobiliams, skirtiems keliauti dykumose.
Sunkiosios mašinos, tokios kaip traktorius, cisterna ar pelkė, turinčios didelį vikšrų atraminį plotą, važiuoja per pelkėtą vietovę, kurioje žmogus negali praeiti.
Kita vertus, esant mažam paviršiaus plotui, su maža jėga galima sukurti didelį slėgį. Pavyzdžiui, paspaudę mygtuką į lentą, mes jį veikiame maždaug 50 N jėga. Kadangi mygtuko galiuko plotas yra maždaug 1 mm 2, jo sukuriamas slėgis yra lygus:
p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50 000 000 Pa \u003d 50 000 kPa.
Palyginimui, šis slėgis yra 1000 kartų didesnis už slėgį, kurį dirvai daro vikšrinis traktorius. Tokių pavyzdžių galima rasti ir daugiau.
Pjovimo ir pradurimo įrankių (peilių, žirklių, pjaustytuvų, pjūklų, adatų ir kt.) ašmenys yra specialiai pagaląsti. Aštrių ašmenų pagaląstas kraštas turi nedidelį plotą, todėl net ir nedidelė jėga sukuria didelį spaudimą, o dirbti su tokiu įrankiu lengva.
Pjovimo ir auskarų vėrimo prietaisai taip pat aptinkami laukinėje gamtoje: tai dantys, nagai, snapai, smaigaliai ir kt. – visi jie pagaminti iš kietos medžiagos, lygūs ir labai aštrūs.
Slėgis
Yra žinoma, kad dujų molekulės juda atsitiktinai.
Jau žinome, kad dujos, skirtingai nei kietosios medžiagos ir skysčiai, užpildo visą indą, kuriame jos yra. Pavyzdžiui, plieninis balionas dujoms laikyti, automobilio padangos vamzdis ar tinklinis. Tokiu atveju dujos daro spaudimą baliono sienelėms, dugnui ir dangčiui, kamerai ar bet kuriam kitam korpusui, kuriame jos yra. Dujų slėgis atsiranda dėl kitų priežasčių nei slėgis tvirtas kūnas ant atramos.
Yra žinoma, kad dujų molekulės juda atsitiktinai. Judėjimo metu jie susiduria vienas su kitu, taip pat su indo, kuriame yra dujos, sienelėmis. Dujose yra daug molekulių, todėl jų smūgių skaičius yra labai didelis. Pavyzdžiui, oro molekulių smūgių patalpoje skaičius 1 cm 2 paviršiuje per 1 s išreiškiamas dvidešimt trijų skaitmenų skaičiumi. Nors atskiros molekulės smūgio jėga nedidelė, visų molekulių poveikis indo sienelėms yra reikšmingas – susidaro dujų slėgis.
Taigi, dujų slėgis indo sieneliuose (ir dujose esančiam kūnui) atsiranda dėl dujų molekulių poveikio .
Apsvarstykite toliau pateiktą patirtį. Padėkite guminį rutulį po oro siurblio varpeliu. Jame yra nedidelis oro kiekis ir yra netaisyklingos formos. Tada siurbliu išpumpuojame orą iš po varpelio. Rutulio apvalkalas, aplink kurį oras vis retėja, palaipsniui išsipučia ir įgauna taisyklingo kamuoliuko formą.
Kaip paaiškinti šią patirtį?
Suslėgtoms dujoms laikyti ir transportuoti naudojami specialūs patvarūs plieniniai balionai.
Mūsų eksperimento metu judančios dujų molekulės nuolat atsitrenkia į rutulio sieneles viduje ir išorėje. Išsiurbiant orą, mažėja molekulių skaičius varpe aplink rutulio apvalkalą. Tačiau rutulio viduje jų skaičius nesikeičia. Todėl molekulių smūgių į išorines apvalkalo sieneles skaičius tampa mažesnis nei smūgių į vidines sieneles skaičius. Balionas pripučiamas tol, kol jo guminio apvalkalo elastingumo jėga tampa lygi dujų slėgio jėgai. Rutulio apvalkalas įgauna rutulio formą. Tai rodo, kad dujos vienodai spaudžia jo sienas visomis kryptimis. Kitaip tariant, molekulinių smūgių skaičius kvadratiniam paviršiaus ploto centimetrui yra vienodas visomis kryptimis. Toks pat slėgis visomis kryptimis būdingas dujoms ir yra daugybės molekulių atsitiktinio judėjimo pasekmė.
Pabandykime sumažinti dujų tūrį, bet taip, kad jų masė išliktų nepakitusi. Tai reiškia, kad kiekviename kubiniame dujų centimetre bus daugiau molekulių, padidės dujų tankis. Tada padidės molekulių smūgių į sienas skaičius, ty padidės dujų slėgis. Tai gali patvirtinti patirtis.
Ant paveikslėlio bet Rodomas stiklinis vamzdelis, kurio vienas galas padengtas plona gumine plėvele. Į vamzdį įkišamas stūmoklis. Įstumiant stūmoklį, oro tūris vamzdyje mažėja, t.y., suspaudžiamos dujos. Guminė plėvelė išsipučia į išorę, o tai rodo, kad oro slėgis vamzdyje padidėjo.
Priešingai, padidėjus tos pačios masės dujų tūriui, molekulių skaičius kiekviename kubiniame centimetre mažėja. Taip sumažės smūgių į indo sieneles skaičius – sumažės dujų slėgis. Iš tiesų, kai stūmoklis ištraukiamas iš vamzdžio, oro tūris padidėja, plėvelė sulinksta indo viduje. Tai rodo oro slėgio sumažėjimą vamzdyje. Tie patys reiškiniai būtų stebimi, jei vietoj oro vamzdyje būtų kokių nors kitų dujų.
Taigi, mažėjant dujų tūriui, didėja jų slėgis, o tūriui didėjant slėgis mažėja, jei dujų masė ir temperatūra nesikeičia.
Kaip keičiasi dujų slėgis, kai jos kaitinamos pastoviu tūriu? Yra žinoma, kad kaitinant didėja dujų molekulių judėjimo greitis. Judėdami greičiau, molekulės dažniau atsitrenks į indo sieneles. Be to, kiekvienas molekulės poveikis sienai bus stipresnis. Dėl to indo sienelės patirs didesnį spaudimą.
Vadinasi, Dujų slėgis uždarame inde yra tuo didesnis, kuo aukštesnė dujų temperatūra, su sąlyga, kad dujų masė ir tūris nekinta.
Iš šių eksperimentų galima daryti išvadą, kad dujų slėgis didesnis, tuo dažniau ir stipriau molekulės atsitrenkia į indo sieneles .
Dujoms laikyti ir transportuoti jos yra labai suslėgtos. Tuo pačiu metu didėja jų slėgis, dujos turi būti uždarytos specialiuose, labai patvariuose balionuose. Tokiuose balionuose, pavyzdžiui, yra suspausto oro povandeniniuose laivuose, deguonies, naudojamo metalo suvirinimui. Žinoma, mes visada turime tai atsiminti dujų balionai negali būti šildomi, ypač kai jie užpildyti dujomis. Nes, kaip jau suprantame, gali įvykti sprogimas su labai nemaloniomis pasekmėmis.
Paskalio dėsnis.
Slėgis perduodamas į kiekvieną skysčio ar dujų tašką.
Stūmoklio slėgis perduodamas į kiekvieną rutulį užpildančio skysčio tašką.
Dabar dujos.
Skirtingai nuo kietųjų medžiagų, atskiri sluoksniai ir mažos skysčio bei dujų dalelės gali laisvai judėti viena kitos atžvilgiu visomis kryptimis. Pakanka, pavyzdžiui, stiklinėje lengvai papūsti į vandens paviršių, kad vanduo pajudėtų. Pūstelėjus mažiausiam vėjeliui ant upės ar ežero atsiranda raibuliukų.
Tai paaiškina dujų ir skysčių dalelių mobilumas ant jų susidarantis slėgis perduodamas ne tik jėgos kryptimi, bet ir kiekviename taške. Panagrinėkime šį reiškinį išsamiau.
Ant paveikslo, bet pavaizduotas indas, kuriame yra dujų (arba skysčio). Dalelės yra tolygiai paskirstytos visame inde. Indas uždarytas stūmokliu, kuris gali judėti aukštyn ir žemyn.
Taikydami tam tikrą jėgą padarykime, kad stūmoklis šiek tiek judėtų į vidų ir suspaustų dujas (skystį) tiesiai po juo. Tuomet dalelės (molekulės) šioje vietoje išsidėstys tankiau nei anksčiau (pav., b). Dėl mobilumo dujų dalelės judės visomis kryptimis. Dėl to jų išdėstymas vėl taps vienodas, bet tankesnis nei anksčiau (c pav.). Todėl visur padidės dujų slėgis. Tai reiškia, kad visoms dujų ar skysčio dalelėms perduodamas papildomas slėgis. Taigi, jei slėgis dujoms (skysčiui) šalia paties stūmoklio padidėja 1 Pa, tada visuose taškuose viduje dujų ar skysčio slėgis bus didesnis nei anksčiau tuo pačiu dydžiu. Slėgis ant indo sienelių, dugno ir stūmoklio padidės 1 Pa.
Skysčiui ar dujoms veikiamas slėgis į bet kurį tašką perduodamas vienodai visomis kryptimis .
Šis teiginys vadinamas Paskalio dėsnis.
Remiantis Paskalio dėsniu, lengva paaiškinti šiuos eksperimentus.
Paveiksle pavaizduota tuščiavidurė sfera su įvairios vietos mažos skylės. Prie rutulio pritvirtinamas vamzdelis, į kurį įkišamas stūmoklis. Jei įtrauksite vandenį į rutulį ir įstumsite stūmoklį į vamzdelį, vanduo tekės iš visų rutulio skylių. Šiame eksperimente stūmoklis spaudžia vamzdyje esančio vandens paviršių. Po stūmokliu esančios vandens dalelės kondensuodamos perduoda jo slėgį į kitus giliau esančius sluoksnius. Taigi stūmoklio slėgis perduodamas į kiekvieną rutulį užpildančio skysčio tašką. Dėl to dalis vandens išstumiama iš rutulio identiškų srautų, tekančių iš visų skylių, pavidalu.
Jei rutulys užpildytas dūmais, tada, kai stūmoklis bus įstumtas į vamzdį, iš visų rutulio skylių pradės išeiti identiški dūmų srautai. Tai patvirtina, kad ir dujos joms susidarantį slėgį perduoda vienodai visomis kryptimis.
Slėgis skystyje ir dujose.
Esant skysčio svoriui, guminis dugnas vamzdyje nuslys.
Skysčius, kaip ir visus Žemės kūnus, veikia gravitacijos jėga. Todėl kiekvienas į indą pilamas skysčio sluoksnis savo svoriu sukuria slėgį, kuris pagal Paskalio dėsnį yra perduodamas visomis kryptimis. Todėl skysčio viduje yra slėgis. Tai galima patikrinti iš patirties.
Supilkite vandenį į stiklinį vamzdelį, kurio apatinė anga uždaryta plona gumine plėvele. Pagal skysčio svorį vamzdžio dugnas sulinks.
Patirtis rodo, kad kuo aukščiau vandens stulpelis virš guminės plėvelės, tuo ji labiau smunka. Bet kiekvieną kartą, kai guminis dugnas nusileidžia, vanduo vamzdyje susibalansuoja (sustabdo), nes, be gravitacijos, vandenį veikia ištemptos guminės plėvelės tamprumo jėga.
Jėgos, veikiančios guminę plėvelę |
yra vienodi iš abiejų pusių. |
Iliustracija.
Dugnas nutolsta nuo cilindro, nes jį daro spaudimas dėl gravitacijos.
Nuleiskime vamzdelį guminiu dugnu, į kurį pilamas vanduo, į kitą, platesnį indą su vandeniu. Pamatysime, kad nuleidžiant vamzdį guminė plėvelė palaipsniui išsitiesia. Visiškas plėvelės tiesinimas rodo, kad iš viršaus ir iš apačios ją veikiančios jėgos yra lygios. Visiškas plėvelės ištiesinimas įvyksta, kai vandens lygis vamzdyje ir inde sutampa.
Tą patį eksperimentą galima atlikti su vamzdžiu, kurio šoninę angą uždaro guminė plėvelė, kaip parodyta a paveiksle. Panardinkite šį vandens vamzdelį į kitą vandens indą, kaip parodyta paveikslėlyje, b. Pastebėsime, kad plėvelė vėl išsitiesina, kai tik vandens lygis vamzdyje ir inde bus lygus. Tai reiškia, kad jėgos, veikiančios guminę plėvelę, yra vienodos iš visų pusių.
Paimkite indą, kurio dugnas gali nukristi. Supilkime į indelį su vandeniu. Tokiu atveju dugnas bus tvirtai prispaustas prie indo krašto ir nenukris. Jį spaudžia vandens slėgio jėga, nukreipta iš apačios į viršų.
Į indą atsargiai pilsime vandenį ir stebėsime jo dugną. Kai tik vandens lygis inde sutampa su vandens lygiu inde, jis nukris nuo indo.
Atsiskyrimo momentu inde esantis skysčio stulpelis spaudžia dugną, o slėgis iš apačios į viršų perduodamas į tokio pat aukščio, bet indelyje esančio skysčio stulpelio dugną. Abu šie slėgiai yra vienodi, tačiau dugnas nutolsta nuo cilindro dėl jo veikimo savo jėgų gravitacija.
Eksperimentai su vandeniu buvo aprašyti aukščiau, bet jei vietoj vandens imsime bet kokį kitą skystį, eksperimento rezultatai bus tokie patys.
Taigi, eksperimentai tai rodo skysčio viduje yra slėgis, o tame pačiame lygyje jis yra vienodas visomis kryptimis. Slėgis didėja didėjant gyliui.
Dujos šiuo požiūriu nesiskiria nuo skysčių, nes turi ir svorį. Tačiau turime atsiminti, kad dujų tankis yra šimtus kartų mažesnis už skysčio tankį. Dujų svoris inde yra mažas, todėl daugeliu atvejų jų „svorio“ slėgis gali būti ignoruojamas.
Skysčio slėgio ant indo dugno ir sienelių apskaičiavimas.
Skysčio slėgio ant indo dugno ir sienelių apskaičiavimas.
Apsvarstykite, kaip galite apskaičiuoti skysčio slėgį ant indo dugno ir sienelių. Pirmiausia išspręskime stačiakampio gretasienio formos indo uždavinį.
Stiprumas F, kuriuo į šį indą pilamas skystis spaudžia jo dugną, yra lygus svoriui P skysčio inde. Skysčio svorį galima nustatyti žinant jo masę. m. Masę, kaip žinote, galima apskaičiuoti pagal formulę: m = ρ V. Į mūsų pasirinktą indą pilamo skysčio tūrį nesunku apskaičiuoti. Jeigu skysčio stulpelio aukštis inde žymimas raide h, ir laivo dugno plotą S, tada V = S h.
Skysta masė m = ρ V, arba m = ρ S h .
Šio skysčio svoris P = gm, arba P = g ρ S h.
Kadangi skysčio kolonėlės svoris yra lygus jėgai, kuria skystis spaudžia indo dugną, tada, padalijus svorį PĮ aikštę S, gauname skysčio slėgį p:
p = P/S arba p = g ρ S h/S,
Gavome formulę, kaip apskaičiuoti skysčio slėgį indo dugne. Iš šios formulės matyti, kad skysčio slėgis indo dugne priklauso tik nuo skysčio kolonėlės tankio ir aukščio.
Todėl pagal išvestinę formulę galima apskaičiuoti į indą pilamo skysčio slėgį bet kokia forma(Griežtai kalbant, mūsų skaičiavimas tinka tik tiems indams, kurie turi tiesios prizmės ir cilindro formą. Instituto fizikos kursuose buvo įrodyta, kad formulė tinka ir savavališkos formos indui). Be to, pagal jį galima apskaičiuoti slėgį ant indo sienelių. Slėgis skysčio viduje, įskaitant slėgį iš apačios į viršų, taip pat apskaičiuojamas pagal šią formulę, nes slėgis tame pačiame gylyje visomis kryptimis yra vienodas.
Apskaičiuojant slėgį pagal formulę p = gph reikia tankumo ρ išreikštas kilogramais už kubinis metras(kg / m 3) ir skysčio kolonėlės aukštis h- metrais (m), g\u003d 9,8 N / kg, tada slėgis bus išreikštas paskaliais (Pa).
Pavyzdys. Nustatykite alyvos slėgį bako apačioje, jei alyvos kolonėlės aukštis 10 m, o tankis 800 kg/m 3 .
Užrašykime problemos būklę ir užsirašykime.
Duota :
ρ \u003d 800 kg / m 3
Sprendimas :
p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.
Atsakymas : p ≈ 80 kPa.
Bendraujantys laivai.
Bendraujantys laivai.
Paveiksle pavaizduoti du indai, sujungti vienas su kitu guminiu vamzdeliu. Tokie indai vadinami bendraudamas. Laistytuvas, arbatinukas, kavos puodas yra susisiekiančių indų pavyzdžiai. Iš patirties žinome, kad vanduo, pilamas, pavyzdžiui, į laistytuvą, snapelyje ir viduje visada stovi tame pačiame lygyje.
Bendravimo indai mums yra įprasti. Pavyzdžiui, tai gali būti arbatinukas, laistytuvas ar kavos puodas. |
Vienalyčio skysčio paviršiai įrengiami tame pačiame lygyje bet kokios formos susisiekiančiuose induose. |
Įvairaus tankio skysčiai. |
Su susisiekiančiais kraujagyslėmis galima atlikti tokį paprastą eksperimentą. Eksperimento pradžioje suspaudžiame guminį vamzdelį viduryje, o į vieną iš vamzdelių pilame vandens. Tada atidarome spaustuką, o vanduo akimirksniu teka į kitą vamzdelį, kol vandens paviršiai abiejuose vamzdeliuose bus tame pačiame lygyje. Vieną iš vamzdžių galite pritvirtinti prie trikojo, o kitą pakelti, nuleisti arba pakreipti įvairiomis kryptimis. Ir šiuo atveju, kai tik skystis nurims, jo lygiai abiejuose vamzdeliuose susilygins.
Susisiekiančiuose bet kokios formos ir skerspjūvio induose vienalyčio skysčio paviršiai nustatomi tame pačiame lygyje(su sąlyga, kad oro slėgis virš skysčio yra vienodas) (109 pav.).
Tai galima pateisinti taip. Skystis yra ramybės būsenoje, nejudėdamas iš vieno indo į kitą. Tai reiškia, kad slėgis abiejuose induose yra vienodas bet kokiu lygiu. Abiejuose induose esantis skystis yra vienodas, tai yra, jo tankis yra toks pat. Todėl jo aukščiai taip pat turi būti vienodi. Kai pakeliame vieną indą arba įpilame į jį skysčio, jame padidėja slėgis ir skystis juda į kitą indą, kol slėgiai susibalansuoja.
Jei į vieną iš susisiekiančių indų pilamas vieno tankio skystis, o į antrąjį – kito tankio skystis, tada esant pusiausvyrai šių skysčių lygiai nebus vienodi. Ir tai suprantama. Žinome, kad skysčio slėgis indo dugne yra tiesiogiai proporcingas kolonėlės aukščiui ir skysčio tankiui. Ir šiuo atveju skysčių tankis skirsis.
Esant vienodam slėgiui, didesnio tankio skysčio kolonėlės aukštis bus mažesnis už mažesnio tankio skysčio kolonėlės aukštį (pav.).
Patirtis. Kaip nustatyti oro masę.
Oro svoris. Atmosferos slėgis.
atmosferos slėgio buvimas.
Atmosferos slėgis yra didesnis nei išretinto oro slėgis inde.
Gravitacijos jėga veikia orą, taip pat bet kurį kūną, esantį Žemėje, todėl oras turi svorį. Oro svorį nesunku apskaičiuoti žinant jo masę.
Iš patirties parodysime, kaip apskaičiuoti oro masę. Norėdami tai padaryti, turite imtis stipraus stiklinis dubuo su kamščiu ir guminiu vamzdeliu su spaustuku. Iš jo išpumpuojame orą siurbliu, vamzdelį suspaudžiame spaustuku ir subalansuojame ant svarstyklių. Tada atidarę guminio vamzdžio spaustuką, įleiskite į jį oro. Tokiu atveju bus sutrikdyta svarstyklių pusiausvyra. Norint jį atkurti, ant kitos svarstyklių keptuvės teks padėti svarmenis, kurių masė bus lygi oro masei rutulio tūryje.
Eksperimentai parodė, kad esant 0 ° C temperatūrai ir normaliam atmosferos slėgiui, 1 m 3 tūrio oro masė yra 1,29 kg. Šio oro svorį lengva apskaičiuoti:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Oro apvalkalas, kuris supa žemę, vadinamas atmosfera (iš graikų kalbos. atmosfera garai, oras ir sfera- kamuolys).
Atmosfera, kaip rodo skrydžių stebėjimai dirbtiniai palydovaiŽemė, tęsiasi iki kelių tūkstančių kilometrų aukščio.
Dėl gravitacijos veikimo viršutiniai atmosferos sluoksniai, kaip ir vandenyno vanduo, suspaudžia apatinius sluoksnius. Labiausiai suspaudžiamas tiesiogiai prie Žemės esantis oro sluoksnis, kuris pagal Paskalio dėsnį perduoda jam susidarantį slėgį visomis kryptimis.
Dėl to žemės paviršius ir jame esantys kūnai patiria viso oro storio slėgį arba, kaip paprastai tokiais atvejais sakoma, patiria Atmosferos slėgis .
Atmosferos slėgio egzistavimą galima paaiškinti daugeliu reiškinių, su kuriais susiduriame gyvenime. Panagrinėkime kai kuriuos iš jų.
Paveikslėlyje pavaizduotas stiklinis vamzdis, kurio viduje yra stūmoklis, kuris tvirtai priglunda prie vamzdžio sienelių. Vamzdžio galas panardinamas į vandenį. Jei pakelsite stūmoklį, vanduo pakils už jo.
Šis reiškinys naudojamas vandens siurbliuose ir kai kuriuose kituose įrenginiuose.
Paveikslėlyje parodytas cilindrinis indas. Jis uždaromas kamščiu, į kurį įkišamas vamzdelis su čiaupu. Oras iš indo išpumpuojamas siurbliu. Tada vamzdžio galas įdedamas į vandenį. Jei dabar atidarysite čiaupą, vanduo išsitaškys į indo vidų fontanu. Vanduo patenka į indą, nes atmosferos slėgis yra didesnis nei išretinto oro slėgis inde.
Kodėl egzistuoja Žemės oro apvalkalas.
Kaip ir visi kūnai, Žemės oro apvalkalą sudarančios dujų molekulės traukia Žemę.
Bet kodėl tada jie visi nenukrenta į Žemės paviršių? Kaip išsaugomas Žemės oro apvalkalas, jos atmosfera? Norėdami tai suprasti, turime atsižvelgti į tai, kad dujų molekulės juda nuolat ir atsitiktinai. Bet tada iškyla kitas klausimas: kodėl šios molekulės neišskrenda į pasaulio erdvę, tai yra į kosmosą.
Norint visiškai palikti Žemę, molekulė, kaip erdvėlaivis arba raketa, turi turėti labai didelį greitį (mažiausiai 11,2 km/s). Šis vadinamasis antrasis pabėgimo greitis. Daugumos molekulių greitis Žemės oro apvalkale yra daug mažesnis už šį kosminį greitį. Todėl dauguma jų yra susietos su Žeme gravitacijos dėka, tik nežymus molekulių skaičius skrenda už Žemės į kosmosą.
Atsitiktinis molekulių judėjimas ir gravitacijos poveikis joms lemia tai, kad dujų molekulės „plūduriuoja“ erdvėje šalia Žemės, suformuodamos oro apvalkalą, arba mums žinomą atmosferą.
Matavimai rodo, kad didėjant aukščiui oro tankis sparčiai mažėja. Taigi, 5,5 km aukštyje virš Žemės, oro tankis yra 2 kartus mažesnis už jo tankį Žemės paviršiuje, 11 km aukštyje - 4 kartus mažiau ir tt Kuo aukščiau, tuo retesnis oras. Ir galiausiai, daugumoje viršutiniai sluoksniai(šimtai ir tūkstančiai kilometrų virš Žemės), atmosfera pamažu virsta beore erdve. Žemės oro apvalkalas neturi aiškios ribos.
Griežtai kalbant, dėl gravitacijos veikimo dujų tankis bet kuriame uždarame inde nėra vienodas visame indo tūryje. Indo apačioje dujų tankis yra didesnis nei jo viršutinėse dalyse, todėl slėgis inde nėra vienodas. Indo apačioje jis didesnis nei viršuje. Tačiau dujoms, esančioms inde, šis tankio ir slėgio skirtumas yra toks mažas, kad daugeliu atvejų jo galima visiškai nepaisyti, tereikia tai žinoti. Tačiau kelių tūkstančių kilometrų ilgio atmosferoje skirtumas yra reikšmingas.
Atmosferos slėgio matavimas. Torricelli patirtis.
Neįmanoma apskaičiuoti atmosferos slėgio naudojant skysčio kolonėlės slėgio apskaičiavimo formulę (§ 38). Norint atlikti tokį skaičiavimą, reikia žinoti atmosferos aukštį ir oro tankį. Tačiau atmosfera neturi apibrėžtos ribos, o oro tankis yra skirtingo aukščio skirtinga. Tačiau atmosferos slėgį galima išmatuoti naudojant eksperimentą, kurį XVII amžiuje pasiūlė italų mokslininkas. Evangelista Torricelli Galilėjaus mokinys.
Torricelli eksperimentas yra toks: maždaug 1 m ilgio stiklinis vamzdis, uždarytas viename gale, pripildytas gyvsidabrio. Tada, sandariai uždarius antrąjį vamzdelio galą, jis apverčiamas ir nuleidžiamas į puodelį su gyvsidabriu, kur šis vamzdelio galas atidaromas po gyvsidabrio lygiu. Kaip ir bet kurio skysčio eksperimento metu, dalis gyvsidabrio supilama į puodelį, o dalis lieka vamzdelyje. Vamzdyje likusios gyvsidabrio kolonėlės aukštis yra maždaug 760 mm. Virš gyvsidabrio vamzdžio viduje nėra oro, yra beorė erdvė, todėl jokios dujos nedaro slėgio iš viršaus į gyvsidabrio kolonėlę šio vamzdelio viduje ir neturi įtakos matavimams.
Torricelli, kuris pasiūlė aukščiau aprašytą patirtį, taip pat pateikė savo paaiškinimą. Atmosfera spaudžia puodelyje esančio gyvsidabrio paviršių. Merkurijus yra pusiausvyroje. Tai reiškia, kad slėgis vamzdyje yra aa 1 (žr. pav.) yra lygus atmosferos slėgiui. Keičiantis atmosferos slėgiui, pasikeičia ir gyvsidabrio stulpelio aukštis vamzdyje. Didėjant slėgiui, kolonėlė ilgėja. Mažėjant slėgiui, gyvsidabrio stulpelio aukštis mažėja.
Slėgis vamzdyje lygiu aa1 susidaro dėl gyvsidabrio stulpelio svorio vamzdyje, nes viršutinėje vamzdžio dalyje virš gyvsidabrio nėra oro. Iš to išplaukia atmosferos slėgis yra lygus gyvsidabrio stulpelio slėgiui vamzdyje , t.y.
p atm = p gyvsidabrio.
Kuo didesnis atmosferos slėgis, tuo didesnis gyvsidabrio stulpelis Torricelli eksperimente. Todėl praktiškai atmosferos slėgį galima išmatuoti pagal gyvsidabrio stulpelio aukštį (milimetrais arba centimetrais). Jei, pavyzdžiui, atmosferos slėgis yra 780 mm Hg. Art. (jie sako „gyvsidabrio milimetrai“), tai reiškia, kad oras sukuria tokį patį slėgį, kokį sukuria vertikali 780 mm aukščio gyvsidabrio stulpelis.
Todėl šiuo atveju atmosferos slėgio vienetas imamas 1 milimetras gyvsidabrio (1 mm Hg). Raskime ryšį tarp šio vieneto ir mums žinomo vieneto - paskalį(Pa).
1 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio ρ slėgis yra:
p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13 600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Taigi, 1 mm Hg. Art. = 133,3 Pa.
Šiuo metu atmosferos slėgis dažniausiai matuojamas hektopaskaliais (1 hPa = 100 Pa). Pavyzdžiui, orų pranešimai gali skelbti, kad slėgis yra 1013 hPa, tai yra 760 mmHg. Art.
Kasdien stebėdamas gyvsidabrio stulpelio aukštį vamzdyje Torricelli atrado, kad šis aukštis kinta, tai yra, atmosferos slėgis nėra pastovus, jis gali didėti ir mažėti. Torricelli taip pat pastebėjo, kad atmosferos slėgis yra susijęs su oro pokyčiais.
Jei prie Torricelli eksperimente naudoto gyvsidabrio vamzdelio pritvirtinsite vertikalią skalę, gausite paprasčiausią įrenginį - gyvsidabrio barometras (iš graikų kalbos. baros- sunkumas, metroo- matuoti). Jis naudojamas atmosferos slėgiui matuoti.
Barometras – aneroidinis.
Praktiškai atmosferos slėgiui matuoti naudojamas metalinis barometras, vadinamas aneroidas (išvertus iš graikų kalbos - aneroidas). Barometras taip vadinamas, nes jame nėra gyvsidabrio.
Aneroido išvaizda parodyta paveikslėlyje. Pagrindinė jo dalis – metalinė dėžė 1 banguotu (gofruotu) paviršiumi (žr. kitą pav.). Iš šios dėžės išpumpuojamas oras, o kad atmosferos slėgis nesuspaustų dėžės, jos dangtelis 2 patraukiamas spyruokle. Didėjant atmosferos slėgiui, dangtis nusilenkia žemyn ir įtempia spyruoklę. Kai slėgis sumažėja, spyruoklė ištiesina dangtį. Prie spyruoklės pavaros mechanizmu 3 pritvirtinama rodyklė-rodyklė 4, kuri pasikeitus slėgiui juda į dešinę arba į kairę. Po rodykle pritvirtinta skalė, kurios padalos pažymėtos pagal gyvsidabrio barometro rodmenis. Taigi skaičius 750, prieš kurį stovi aneroidinė rodyklė (žr. pav.), rodo, kad m. Šis momentas gyvsidabrio barometre gyvsidabrio stulpelio aukštis yra 750 mm.
Todėl atmosferos slėgis yra 750 mm Hg. Art. arba ≈ 1000 hPa.
Atmosferos slėgio reikšmė yra labai svarbi prognozuojant artimiausių dienų orus, nes atmosferos slėgio pokyčiai yra susiję su orų pokyčiais. Barometras - reikalingas prietaisas meteorologiniams stebėjimams.
Atmosferos slėgis įvairiuose aukščiuose.
Skystyje slėgis, kaip žinome, priklauso nuo skysčio tankio ir jo stulpelio aukščio. Dėl mažo suspaudžiamumo skysčio tankis skirtinguose gyliuose yra beveik vienodas. Todėl, skaičiuodami slėgį, jo tankį laikome pastoviu ir atsižvelgiame tik į aukščio pokytį.
Su dujomis situacija yra sudėtingesnė. Dujos labai suspaudžiamos. Ir kuo labiau dujos suspaudžiamos, tuo didesnis jų tankis ir didesnis slėgis. Juk dujų slėgis susidaro dėl jų molekulių poveikio kūno paviršiui.
Oro sluoksnius šalia Žemės paviršiaus suspaudžia visi virš jų esantys oro sluoksniai. Bet kuo aukštesnis oro sluoksnis nuo paviršiaus, tuo jis silpniau suspaustas, tuo mažesnis jo tankis. Taigi, tuo mažesnis slėgis jis sukuria. Jei pvz. balionas pakyla virš Žemės paviršiaus, tuomet oro slėgis į rutulį tampa mažesnis. Taip atsitinka ne tik dėl to, kad sumažėja virš jo esančio oro stulpelio aukštis, bet ir dėl to, kad mažėja oro tankis. Jis yra mažesnis viršuje nei apačioje. Todėl oro slėgio priklausomybė nuo aukščio yra sudėtingesnė nei skysčių.
Stebėjimai rodo, kad atmosferos slėgis vietovėse, esančiose jūros lygyje, yra vidutiniškai 760 mm Hg. Art.
Atmosferos slėgis, lygus 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio slėgiui esant 0 ° C temperatūrai, vadinamas normaliu atmosferos slėgiu..
normalus atmosferos slėgis lygus 101 300 Pa = 1013 hPa.
Kuo didesnis aukštis, tuo mažesnis slėgis.
Esant nedideliam pakilimui, vidutiniškai kas 12 m pakilimo slėgis sumažėja 1 mm Hg. Art. (arba 1,33 hPa).
Žinant slėgio priklausomybę nuo aukščio, galima nustatyti aukštį virš jūros lygio keičiant barometro rodmenis. Aneroidai, turintys skalę, pagal kurią galite tiesiogiai išmatuoti aukštį virš jūros lygio, vadinami aukščiamačiai . Jie naudojami aviacijoje ir kopiant į kalnus.
Slėgio matuokliai.
Jau žinome, kad atmosferos slėgiui matuoti naudojami barometrai. Norint išmatuoti slėgį, didesnį ar mažesnį už atmosferos slėgį, slėgio matuokliai (iš graikų kalbos. manos- retas, nepastebimas metroo- matuoti). Slėgio matuokliai yra skystis Ir metalo.
|
|
Pirmiausia apsvarstykite įrenginį ir veiksmą atviras skysčio manometras. Jį sudaro dvikojis stiklinis vamzdelis, į kurį pilamas šiek tiek skysčio. Skystis yra sumontuotas abiejuose keliuose tame pačiame lygyje, nes indo keliuose jo paviršių veikia tik atmosferos slėgis.
Norint suprasti, kaip veikia toks manometras, jį galima guminiu vamzdeliu sujungti su apvalia plokščia dėžute, kurios viena pusė yra padengta gumine plėvele. Jei paspausite pirštu ant plėvelės, tada dėžutėje prijungtame manometro kelyje skysčio lygis sumažės, o kitame - padidės. Kas tai paaiškina?
Paspaudus plėvelę, padidėja oro slėgis dėžutėje. Pagal Paskalio dėsnį, šis slėgio padidėjimas perkeliamas į skystį tame manometro kelyje, kuris yra pritvirtintas prie dėžutės. Todėl slėgis skysčiui šiame kelyje bus didesnis nei kitoje, kur skystį veikia tik atmosferos slėgis. Veikiant šiam pertekliniam slėgiui, skystis pradės judėti. Kelyje su suslėgtu oru skystis kris, kitame pakils. Skystis pasieks pusiausvyrą (sustabdys), kai perteklinis slėgis suslėgtas oras bus subalansuotas slėgio, dėl kurio kitoje manometro kojoje susidaro skysčio perteklius.
Kuo stipresnis plėvelės slėgis, tuo didesnis skysčio perteklius, tuo didesnis jo slėgis. Vadinasi, slėgio pokytį galima spręsti pagal šio perteklinio stulpelio aukštį.
Paveikslėlyje parodyta, kaip toks manometras gali išmatuoti slėgį skysčio viduje. Kuo giliau vamzdelis panardinamas į skystį, tuo didesnis skysčio stulpelių aukščių skirtumas manometro keliuose., taigi, todėl ir skystis sukuria didesnį spaudimą.
Jei prietaiso dėžutę įdėsite tam tikrame gylyje skysčio viduje ir sukite ją su plėvele aukštyn, į šonus ir žemyn, manometro rodmenys nepasikeis. Taip ir turi būti, nes tame pačiame lygyje skysčio viduje slėgis visomis kryptimis yra vienodas.
Nuotraukoje parodyta metalinis manometras . Pagrindinė tokio manometro dalis yra metalinis vamzdis, išlenktas į vamzdį 1 , kurio vienas galas uždaras. Kitas vamzdžio galas su čiaupu 4 susisiekia su indu, kuriame matuojamas slėgis. Didėjant slėgiui, vamzdis lankstosi. Jo uždaro galo judėjimas svirtimi 5 ir krumpliaračiais 3 perdavė šauliui 2 judant aplink instrumento skalę. Sumažėjus slėgiui, vamzdelis dėl savo elastingumo grįžta į ankstesnę padėtį, o rodyklė grįžta į nulinį skalės padalijimą.
Stūmoklinis skysčio siurblys.
Eksperimente, kurį nagrinėjome anksčiau (§ 40), buvo nustatyta, kad vanduo stikliniame vamzdyje, veikiamas atmosferos slėgio, pakilo už stūmoklio. Šis veiksmas yra pagrįstas stūmoklis siurbliai.
Siurblys schematiškai parodytas paveikslėlyje. Jį sudaro cilindras, kurio viduje eina aukštyn ir žemyn, tvirtai prigludęs prie indo sienelių, stūmoklio 1 . Vožtuvai sumontuoti apatinėje cilindro dalyje ir pačiame stūmoklyje. 2 atsidaro tik į viršų. Kai stūmoklis juda aukštyn, vanduo, veikiamas atmosferos slėgio, patenka į vamzdį, pakelia apatinį vožtuvą ir juda už stūmoklio.
Kai stūmoklis juda žemyn, vanduo po stūmokliu paspaudžia apatinį vožtuvą ir jis užsidaro. Tuo pačiu metu, esant vandens slėgiui, stūmoklio viduje atsidaro vožtuvas, o vanduo teka į erdvę virš stūmoklio. Kitu judesiu stūmokliui aukštyn, toje vietoje su juo pakyla ir virš jo esantis vanduo, kuris išteka į išleidimo vamzdį. Tuo pačiu metu už stūmoklio pakyla nauja vandens dalis, kuri, vėliau nuleidus stūmoklį, atsidurs virš jo, ir visa ši procedūra kartojama vėl ir vėl, kol siurblys veikia.
Hidraulinis presas.
Paskalio dėsnis leidžia paaiškinti veiksmą hidraulinė mašina (iš graikų kalbos. hidraulika- vanduo). Tai mašinos, kurių veikimas grindžiamas skysčių judėjimo ir pusiausvyros dėsniais.
Pagrindinė hidraulinės mašinos dalis – du skirtingo skersmens cilindrai su stūmokliais ir jungiamuoju vamzdžiu. Erdvė po stūmokliais ir vamzdeliu užpildoma skysčiu (dažniausiai mineralinis aliejus). Skysčių kolonėlių aukščiai abiejuose cilindruose yra vienodi, kol stūmoklius neveikia jėgų.
Dabar tarkime, kad jėgos F 1 ir F 2 - stūmoklius veikiančios jėgos, S 1 ir S 2 - stūmoklių sritys. Slėgis po pirmuoju (mažu) stūmokliu yra p 1 = F 1 / S 1, o po antruoju (didelis) p 2 = F 2 / S 2. Pagal Paskalio dėsnį, skysčio slėgis ramybės būsenoje visomis kryptimis perduodamas vienodai, t.y. p 1 = p 2 arba F 1 / S 1 = F 2 / S 2, iš kur:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Todėl stiprybė F 2 tiek daug daugiau galios F 1 , Kiek kartų didesnio stūmoklio plotas yra didesnis už mažo stūmoklio plotą?. Pavyzdžiui, jei didelio stūmoklio plotas yra 500 cm 2, o mažo - 5 cm 2, o mažąjį stūmoklį veikia 100 N jėga, tada stūmoklį veiks 100 kartų didesnė jėga. didesnis stūmoklis, tai yra 10 000 N.
Taigi hidraulinės mašinos pagalba galima subalansuoti didelę jėgą su maža jėga.
Požiūris F 1 / F 2 rodo jėgos padidėjimą. Pavyzdžiui, aukščiau pateiktame pavyzdyje galiojantis stiprinimas yra 10 000 N / 100 N = 100.
Presavimui (suspaudimui) naudojama hidraulinė mašina vadinama hidraulinis presas .
Hidrauliniai presai naudojami ten, kur reikia daug galios. Pavyzdžiui, aliejui spausti iš sėklų aliejinėse, spausti fanerą, kartoną, šieną. Plieno gamyklos naudoja hidraulinius presus plieno mašinų velenams, geležinkelio ratams ir daugeliui kitų gaminių gaminti. Šiuolaikiniai hidrauliniai presai gali išvystyti dešimčių ir šimtų milijonų niutonų jėgą.
Įrenginys hidraulinis presas schematiškai parodyta paveikslėlyje. Paspaudžiamas korpusas 1 (A) dedamas ant platformos, sujungtos su dideliu stūmokliu 2 (B). Mažas stūmoklis 3 (D) sukuria didelį slėgį skysčiui. Šis slėgis perduodamas į kiekvieną skysčio, užpildančio cilindrus, tašką. Todėl toks pat slėgis veikia antrąjį, didelį stūmoklį. Bet kadangi 2-ojo (didžiojo) stūmoklio plotas yra didesnis nei mažojo, jį veikianti jėga bus didesnė už stūmoklio 3 (D) jėgą. Veikiant šiai jėgai, stūmoklis 2 (B) pakils. Kai stūmoklis 2 (B) pakyla, korpusas (A) atsiremia į fiksuotą viršutinę platformą ir yra suspaustas. Manometras 4 (M) matuoja skysčio slėgį. Apsauginis vožtuvas 5 (P) atsidaro automatiškai, kai skysčio slėgis viršija leistiną vertę.
Iš mažo cilindro į didelį skystį pumpuojamas pakartotinai judant mažasis stūmoklis 3 (D). Tai daroma tokiu būdu. Pakėlus mažąjį stūmoklį (D), atsidaro vožtuvas 6 (K) ir skystis įsiurbiamas į erdvę po stūmokliu. Kai mažas stūmoklis nuleidžiamas veikiant skysčio slėgiui, vožtuvas 6 (K) užsidaro, o vožtuvas 7 (K") atsidaro, o skystis patenka į didelį indą.
Vandens ir dujų poveikis į juos panardintą kūną.
Po vandeniu galime nesunkiai pakelti į orą sunkiai pakeliamą akmenį. Jei panardinsite kamštį po vandeniu ir atleisite iš rankų, jis plūduriuos. Kaip galima paaiškinti šiuos reiškinius?
Žinome (§ 38), kad skystis spaudžia indo dugną ir sieneles. Ir jei į skystį įdedamas koks nors kietas kūnas, jis taip pat bus veikiamas spaudimo, kaip ir indo sienelės.
Apsvarstykite jėgas, veikiančias iš skysčio pusės į jį panardintą kūną. Kad būtų lengviau samprotauti, renkamės gretasienio formos kūną, kurio pagrindai lygiagrečiai skysčio paviršiui (pav.). Jėgos, veikiančios kūno šoninius paviršius, yra lygios poromis ir subalansuoja viena kitą. Šių jėgų įtakoje kūnas suspaudžiamas. Tačiau jėgos, veikiančios viršutinį ir apatinį kūno paviršius, nėra vienodos. Viršutinį paviršių spaudžia iš viršaus su jėga F 1 stulpelis skysčio aukščio h vienas . Apatinio paviršiaus lygyje slėgis sukuria skysčio stulpelį, kurio aukštis h 2. Šis slėgis, kaip žinome (§ 37), skysčio viduje perduodamas visomis kryptimis. Todėl ant apatinio kūno paviršiaus iš apačios į viršų su jėga F 2 aukštai spaudžia skysčio kolonėlę h 2. Bet h dar 2 h 1 , taigi ir jėgos modulis F Dar 2 maitinimo moduliai F vienas . Todėl kūnas jėga išstumiamas iš skysčio F vyt, lygus jėgų skirtumui F 2 - F 1 , t.y.
|
|
Bet S·h = V, kur V – gretasienio tūris, o ρ W ·V = m W – skysčio masė gretasienio tūryje. Vadinasi, F vyt \u003d g m šulinys \u003d P šulinys, t.y. plūduriavimo jėga lygi skysčio svoriui į jį panardinto kūno tūryje(Plūdurio jėga lygi tokio pat tūrio skysčio svoriui kaip į jį panardinto kūno tūris). Eksperimentiškai nesunku atrasti jėgos, kuri išstumia kūną iš skysčio, egzistavimą. Ant paveikslėlio bet rodomas ant spyruoklės pakabintas kūnas su rodyklės rodykle gale. Rodyklė žymi trikojo spyruoklės įtempimą. Kai kūnas patenka į vandenį, spyruoklė susitraukia (1 pav.). b). Toks pat spyruoklės susitraukimas pasieksite, jei kūną veiksite iš apačios į viršų tam tikra jėga, pavyzdžiui, spausite ranka (pakelsite). Todėl patirtis tai patvirtina skystyje esantį kūną veikianti jėga išstumia kūną iš skysčio. Dujoms, kaip žinome, galioja ir Paskalio dėsnis. Štai kodėl dujose esantys kūnai yra veikiami jėgos, išstumiančios juos iš dujų. Veikiami šios jėgos, balionai pakyla aukštyn. Jėgos, išstumiančios kūną iš dujų, egzistavimą taip pat galima stebėti eksperimentiškai. Stiklinį rutulį arba didelę kolbą, užkimštą kamščiu, pakabiname ant sutrumpėjusio masto keptuvės. Svarstyklės subalansuotos. Tada po kolba (arba rutuliu) dedamas platus indas, kad jis apgaubtų visą kolbą. Indas pripildytas anglies dioksido, kurio tankis yra didesnis už oro tankį (todėl anglies dioksidas grimzta žemyn ir užpildo indą, išstumdamas iš jo orą). Tokiu atveju sutrinka svarstyklių pusiausvyra. Puodelis su pakabinama kolba pakyla aukštyn (pav.). Kolba, panardinta į anglies dioksidą, patiria didesnę plūduriuojančią jėgą nei ta, kuri ją veikia ore. Jėga, kuri išstumia kūną iš skysčio ar dujų, yra nukreipta priešinga šio kūno gravitacijos jėgai. Todėl prolkosmosas). Tai paaiškina, kodėl vandenyje kartais nesunkiai pakeliame kūnus, kuriuos sunkiai išlaikome ore. Ant spyruoklės pakabinamas mažas kaušas ir cilindrinis korpusas (pav., a). Rodyklė ant trikojo žymi spyruoklės pratęsimą. Tai rodo kūno svorį ore. Pakėlus korpusą, po juo dedamas drenažo indas, pripildytas skysčio iki nutekėjimo vamzdžio lygio. Po to kūnas visiškai panardinamas į skystį (pav., b). Kuriame išpilama dalis skysčio, kurio tūris lygus kūno tūriui iš pilstymo indo į stiklinę. Spyruoklė susitraukia ir spyruoklės rodyklė pakyla, rodydama kūno svorio sumažėjimą skystyje. Šiuo atveju, be gravitacijos jėgos, kūną veikia kita jėga, kuri išstumia jį iš skysčio. Jei skystis iš stiklo supilamas į viršutinį kibirą (t. y. tą, kurį išstūmė kūnas), tada spyruoklinė rodyklė grįš į pradinę padėtį (pav., c).
Remiantis šia patirtimi, galima daryti išvadą, kad jėga, kuri stumia kūną, visiškai panardintą į skystį, yra lygi skysčio svoriui šio kūno tūryje . Tą pačią išvadą padarėme 48 straipsnyje. Jei panašus eksperimentas būtų atliktas su kūnu, panardintu į kokias nors dujas, tai parodytų jėga, išstumianti kūną iš dujų, taip pat lygi dujų svoriui, paimtam į kūno tūrį . Jėga, kuri išstumia kūną iš skysčio ar dujų, vadinama Archimedo jėga , mokslininko garbei Archimedas kuris pirmasis nurodė jo egzistavimą ir apskaičiavo jo reikšmę. Taigi, patirtis patvirtino, kad Archimedo (arba plūduriavimo) jėga yra lygi skysčio svoriui kūno tūryje, t.y. F A = P f = g m gerai. Kūno išstumto skysčio masė mf gali būti išreikšta jo tankiu ρ w ir į skystį panardinto kūno tūriu V t (kadangi V l - kūno išstumto skysčio tūris lygus V t - į skystį panardinto kūno tūris), ty m W = ρ W V t. Tada gauname: F A= g ρ f · V T Todėl Archimedo jėga priklauso nuo skysčio, į kurį panardintas kūnas, tankio ir nuo šio kūno tūrio. Bet tai nepriklauso, pavyzdžiui, nuo kūno, panardintos į skystį, medžiagos tankio, nes šis kiekis nėra įtrauktas į gautą formulę. Dabar nustatykime kūno, panardinto į skystį (arba dujas), svorį. Kadangi šiuo atveju dvi kūną veikiančios jėgos yra nukreiptos priešingomis kryptimis (gravitacija žemyn, o Archimedo jėga aukštyn), tai kūno svoris skystyje P 1 bus mažesnis svoris kūnai vakuume P = gm Archimedo pajėgoms F A = g m w (kur m w yra kūno išstumto skysčio arba dujų masė). Šiuo būdu, jei kūnas panardinamas į skystį ar dujas, jis praranda savo svorį tiek, kiek sveria jo išstumtas skystis ar dujos. Pavyzdys. Nustatykite plūduriuojančią jėgą, veikiančią 1,6 m 3 tūrio akmenį jūros vandenyje. Užrašykime problemos būklę ir ją išspręskime. Kai plūduriuojantis kūnas pasiekia skysčio paviršių, toliau judant aukštyn, Archimedo jėga sumažės. Kodėl? Bet todėl, kad į skystį panardintos kūno dalies tūris sumažės, o Archimedo jėga lygi skysčio svoriui į jį panardintos kūno dalies tūryje. Kai Archimedo jėga taps lygi gravitacijos jėgai, kūnas sustos ir plūduriuos skysčio paviršiuje, iš dalies panardintas į jį. Gautą išvadą lengva patikrinti eksperimentiškai. Supilkite vandenį į kanalizacijos indą iki nutekėjimo vamzdžio lygio. Po to plūduriuojantį kūną panardinkime į indą, prieš tai pasvėrus ore. Nusileidęs į vandenį, kūnas išstumia vandens tūrį, lygų į jį panardintos kūno dalies tūriui. Pasvėrę šį vandenį, nustatome, kad jo svoris (Archimedo jėga) yra lygus gravitacijos jėgai, veikiančiai plūduriuojantį kūną, arba šio kūno svoriui ore. Atlikę tuos pačius eksperimentus su kitais kūnais, plūduriuojančiais skirtinguose skysčiuose – vandenyje, alkoholyje, druskos tirpale, galite įsitikinti, kad jei kūnas plūduriuoja skystyje, tai jo išstumto skysčio svoris yra lygus šio kūno svoriui ore. Tai lengva įrodyti jei kietos kietosios medžiagos tankis didesnis už skysčio tankį, tai kūnas tokiame skystyje skęsta. Šiame skystyje plūduriuoja mažesnio tankio kūnas. Pavyzdžiui, geležies gabalas skęsta vandenyje, bet plūduriuoja gyvsidabriu. Kita vertus, kūnas, kurio tankis lygus skysčio tankiui, išlieka pusiausvyroje skysčio viduje. Ledas plūduriuoja vandens paviršiuje, nes jo tankis mažesnis nei vandens. Kuo mažesnis kūno tankis, palyginti su skysčio tankiu, tuo mažesnė kūno dalis yra panardinta į skystį . Esant vienodam kūno ir skysčio tankiui, kūnas plūduriuoja skysčio viduje bet kuriame gylyje. Du nesimaišantys skysčiai, pavyzdžiui, vanduo ir žibalas, išsidėsto inde pagal jų tankį: apatinėje indo dalyje - tankesnis vanduo (ρ = 1000 kg / m 3), viršuje - lengvesnis žibalas (ρ = 800). kg / m 3) . Vidutinis vandens aplinkoje gyvenančių gyvų organizmų tankis mažai skiriasi nuo vandens tankio, todėl jų svorį beveik visiškai subalansuoja Archimedo jėga. Dėl šios priežasties vandens gyvūnams nereikia tokių stiprių ir masyvių skeletų kaip sausumos. Dėl tos pačios priežasties vandens augalų kamienai yra elastingi. Žuvies plaukimo pūslė lengvai keičia savo tūrį. Kai žuvis raumenų pagalba nusileidžia į didelį gylį, o jai esantis vandens slėgis didėja, burbulas susitraukia, sumažėja žuvies kūno tūris, ji nesistumia aukštyn, o plaukia gilumoje. Taigi žuvis tam tikrose ribose gali reguliuoti savo nardymo gylį. Banginiai reguliuoja savo nardymo gylį susitraukdami ir padidindami plaučių talpą. Buriniai laivai.Iš statomi laivai, plaukiojantys upėmis, ežerais, jūromis ir vandenynais skirtingos medžiagos su skirtingu tankiu. Korpusas dažniausiai pagamintas iš plieno lakštai. Visos vidinės tvirtinimo detalės, suteikiančios laivams tvirtumo, taip pat gaminamos iš metalų. Naudojamas laivams statyti įvairios medžiagos, kurių tankis yra didesnis ir mažesnis, palyginti su vandeniu. Kaip laivai plūduriuoja, priima į juos ir gabena didelius krovinius? Eksperimentas su plūduriuojančiu kūnu (§ 50) parodė, kad kūnas su savo povandenine dalimi išstumia tiek vandens, kad šis vanduo savo svoriu prilygsta kūno svoriui ore. Tai taip pat galioja bet kuriam laivui. Povandeninės laivo dalies išstumto vandens svoris lygus laivo su kroviniu svoriui ore arba gravitacijos jėgai, veikiančiai laivą su kroviniu. Gylis, iki kurio laivas paniręs į vandenį, vadinamas juodraštis . Didžiausia leistina grimzlė ant laivo korpuso pažymėta raudona linija, vadinama vandens linija (iš olandų k. vandens- vanduo). Vandens svoris, kurį laivas išstumia paniręs į vaterliniją, lygus gravitacijos jėgai, veikiančiai laivą su kroviniu, vadinamas laivo poslinkiu.. Šiuo metu naftai gabenti statomi 5 000 000 kN (5 10 6 kN) ir didesnės talpos laivai, t.y., kurių masė kartu su kroviniu yra 500 000 tonų (5 10 5 t) ir daugiau. Jei iš poslinkio atimtume paties laivo svorį, tai gautume šio laivo keliamąją galią. Keliamoji galia parodo laivu vežamo krovinio svorį. Laivų statyba gyvuoja nuo tada Senovės Egiptas, Finikijoje (manoma, kad finikiečiai buvo vieni geriausių laivų statytojų), Senovės Kinija. Rusijoje laivų statyba atsirado XVII ir XVIII amžių sandūroje. Daugiausia buvo statomi karo laivai, tačiau būtent Rusijoje buvo pastatytas pirmasis ledlaužis, laivai su vidaus degimo varikliu ir branduolinis ledlaužis Arktika. Aeronautika.
Brolių Montgolfjerių kamuolį 1783 m. aprašantis brėžinys: „Žiūrėkite ir tikslūs matmenys„Aerostatas Žemė— Kuris buvo pirmasis. 1786 m Nuo seniausių laikų žmonės svajojo, kad plaukdami jūra galės skristi virš debesų, plaukti oro vandenyne. Dėl aeronautikos Iš pradžių buvo naudojami balionai, kurie buvo pripildyti arba įkaitintu oru, arba vandeniliu ar heliu. Kad balionas pakiltų į orą, būtina, kad Archimedo jėga (plūdrumas) F A, veikiantis kamuolį, buvo daugiau nei gravitacija F sunkus, t.y. F A > F sunkus Kamuoliui kylant, jį veikianti Archimedo jėga mažėja ( F A = gρV), nes viršutinių atmosferos sluoksnių tankis yra mažesnis nei Žemės paviršiaus tankis. Norint pakilti aukščiau, nuo kamuolio nuleidžiamas specialus balastas (svoris) ir tai palengvina kamuolį. Galiausiai rutulys pasiekia didžiausią pakėlimo aukštį. Norėdami nuleisti rutulį nuo jo apvalkalo, naudodami specialus vožtuvas dalis dujų išsiskiria. Horizontalia kryptimi balionas juda tik veikiamas vėjo, todėl jis vadinamas balionas (iš graikų kalbos oro- oras, stato- stovint). Ne taip seniai didžiuliai balionai buvo naudojami viršutiniams atmosferos sluoksniams, stratosferai tirti. stratostatai . Prieš tai, kai išmokome statyti dideli lėktuvai keleiviams ir kroviniams gabenti oru buvo naudojami valdomi balionai - dirižablius. Jie yra pailgos formos, po kėbulu pakabinta gondola su varikliu, kuri varo sraigtą. Balionas ne tik pats kyla aukštyn, bet ir gali pakelti kai kuriuos krovinius: kabiną, žmones, instrumentus. Todėl norint išsiaiškinti, kokį krovinį gali pakelti balionas, būtina jį nustatyti. kėlimo jėga. Tegul, pavyzdžiui, į orą paleidžiamas 40 m 3 tūrio balionas, užpildytas heliu. Helio masė, užpildanti rutulio apvalkalą, bus lygi: Tai reiškia, kad šis rutulys gali pakelti 520 N – 71 N = 449 N sveriantį krovinį. Tai yra jo keliamoji jėga. Tokio pat tūrio, bet užpildytas vandeniliu, balionas gali pakelti 479 N apkrovą. Tai reiškia, kad jo keliamoji jėga yra didesnė nei baliono, užpildyto heliu. Tačiau helis vis tiek naudojamas dažniau, nes jis nedega ir todėl yra saugesnis. Vandenilis yra degios dujos. Daug lengviau pakelti ir nuleisti karšto oro pripildytą balioną. Tam po anga, esančia apatinėje rutulio dalyje, yra degiklis. Su pagalba dujinis degiklis galima reguliuoti rutulio viduje esančio oro temperatūrą, taigi ir jo tankį bei plūdrumą. Kad rutulys pakiltų aukščiau, pakanka stipriau pašildyti jame esantį orą, padidinant degiklio liepsną. Kai degiklio liepsna mažėja, oro temperatūra rutulyje mažėja, o rutulys leidžiasi žemyn. Galima pasirinkti tokią rutulio temperatūrą, kuriai esant kamuoliuko ir kabinos svoris bus lygus plūdrumo jėgai. Tada kamuolys kabės ore, ir iš jo bus nesunku daryti stebėjimus. Tobulėjant mokslui, reikšmingų pokyčių įvyko ir aeronautikos technologijose. Atsirado galimybė balionams naudoti naujus apvalkalus, kurie tapo patvarūs, atsparūs šalčiui ir lengvi. Pasiekimai radijo inžinerijos, elektronikos, automatikos srityse leido suprojektuoti nepilotuojamus oro balionus. Šie balionai naudojami oro srovėms tirti, geografiniams ir biomedicininiams tyrimams apatiniuose atmosferos sluoksniuose. Norėdami suprasti, kas yra slėgis fizikoje, apsvarstykite paprastą ir pažįstamą pavyzdį. Kuris? Esant situacijai, kai reikės pjaustyti dešrą, naudosime aštriausią daiktą – peilį, o ne šaukštą, šukas ar pirštą. Atsakymas akivaizdus – peilis aštresnis, o visa jėga, kurią mes naudojame, pasiskirsto palei labai ploną peilio briauną, todėl maksimalus efektas daikto dalies atskyrimo forma, t.y. dešrelės. Kitas pavyzdys – stovime ant puraus sniego. Kojos neveikia, vaikščioti labai nepatogu. Kodėl tada slidininkai lengvai ir dideliu greičiu lekia pro mus, neskęsdami ir neįsipainiodami į tą patį purų sniegą? Akivaizdu, kad sniegas visiems vienodas – ir slidininkams, ir vaikščiojantiems, tačiau poveikis jam skirtingas. Esant maždaug tokiam pat slėgiui, ty svoriui, sniegą spaudžiantis paviršiaus plotas labai skiriasi. Slidžių plotas yra daug didesnis nei bato pado plotas, todėl svoris pasiskirsto didesniame paviršiuje. Kas mums padeda arba, priešingai, trukdo efektyviai paveikti paviršių? Kodėl aštrus peilis geriau pjauna duoną, o plokščios plačios slidės geriau laikosi ant paviršiaus, sumažindamos prasiskverbimą į sniegą? Septintos klasės fizikos kurse tam mokomasi slėgio sampratos. slėgis fizikojeJėga, kuri veikia paviršių, vadinama slėgio jėga. O slėgis yra fizinis dydis, lygus slėgio jėgos, veikiančios konkrečiam paviršiui, ir šio paviršiaus ploto santykiui. Slėgio apskaičiavimo fizikoje formulė yra tokia: kur p yra slėgis, Matome, kaip fizikoje žymimas slėgis, taip pat matome, kad esant tokiai pačiai jėgai, slėgis yra didesnis, kai atramos plotas, arba, kitaip tariant, sąveikaujančių kūnų kontaktinis plotas yra mažesnis. Ir atvirkščiai, didėjant atramos plotui, slėgis mažėja. Todėl aštresnis peilis geriau pjauna bet kokį kūną, o į sieną įsmeigtas vinys – aštriais antgaliais. Štai kodėl slidės ant sniego laikosi daug geriau nei jų nėra. Slėgio vienetaiSlėgio vienetas yra 1 niutonas kvadratiniam metrui – tai mums jau žinomi dydžiai iš septintos klasės kurso. Taip pat slėgio vienetus N / m2 galime konvertuoti į paskalius – matavimo vienetus, pavadintus prancūzų mokslininko Blaise'o Pascalio, išvedusio vadinamąjį Paskalio dėsnį, vardu. 1 N/m = 1 Pa. Praktikoje naudojami ir kiti slėgio vienetai – gyvsidabrio milimetrai, strypai ir pan. Niekas nemėgsta patirti spaudimo. Ir nesvarbu kuris. Queen taip pat dainavo apie tai kartu su David Bowie jų garsiajame single „Under pressure“. Kas yra spaudimas? Kaip suprasti spaudimą? Kuo jis matuojamas, kokiais instrumentais ir metodais, kur nukreipiamas ir ką spaudžia. Atsakymai į šiuos ir kitus klausimus - mūsų straipsnyje apie slėgis fizikoje ir ne tik. Jei mokytojas daro spaudimą užduodamas sudėtingas užduotis, mes pasirūpinsime, kad galėtumėte į jas atsakyti teisingai. Juk dalykų esmės supratimas yra raktas į sėkmę! Taigi, kas yra slėgis fizikoje? Pagal apibrėžimą:
IN tarptautinė sistema SI matuojamas Paskaliai ir yra pažymėtas raide p . Slėgio vienetas - 1 Paskalis. rusiškas pavadinimas - Pa, tarptautinis - Pa.
Pagal apibrėžimą, norėdami rasti slėgį, turite padalyti jėgą iš ploto. Bet koks skystis ar dujos, patalpintos į indą, daro spaudimą indo sienelėms. Pavyzdžiui, puode esantys barščiai šiek tiek spaudžiami veikia jo dugną ir sieneles. Skysčio slėgio nustatymo formulė:
kur g- pagreitis laisvas kritimasžemės gravitaciniame lauke, h- barščių stulpelio aukštis keptuvėje, Graikiškas laiškas "ro"- barščių tankis. Dažniausiai naudojamas prietaisas slėgiui matuoti yra barometras. Bet kuo matuojamas slėgis? Be paskalio, yra ir kitų nesisteminių matavimo vienetų:
Priklausomai nuo konteksto, naudojami skirtingi nesisteminiai įrenginiai. Pavyzdžiui, klausantis ar skaitant orų prognozes, apie Paskalius nekyla nė kalbos. Jie kalba apie gyvsidabrio milimetrus. Vienas milimetras gyvsidabrio yra 133 Paskalis. Jei vairuojate, tikriausiai žinote, kad normalus padangų slėgis keleivinis automobilis- apie du atmosferos.  Atmosferos slėgisAtmosfera yra dujos, tiksliau, dujų mišinys, kuris dėl gravitacijos yra laikomas šalia Žemės. Atmosfera į tarpplanetinę erdvę pereina palaipsniui, o jos aukštis yra apytikslis 100 kilometrų. Kaip suprasti posakį „atmosferos slėgis“? per kiekvieną kvadratinis metrasŽemės paviršius yra šimto kilometrų ilgio dujų stulpelis. Žinoma, oras skaidrus ir malonus, bet turi masę, kuri spaudžia žemės paviršių. Tai yra atmosferos slėgis. Normalus atmosferos slėgis laikomas lygus 101325 Pa. Tai slėgis jūros lygyje esant 0 laipsnių Celsijaus. Celsijaus. Tą patį slėgį toje pačioje temperatūroje ant jo pagrindo daro gyvsidabrio stulpelis, kurio aukštis 766 milimetrų. Kuo didesnis aukštis, tuo žemesnis atmosferos slėgis. Pavyzdžiui, kalno viršūnėje Chomolungma tai tik ketvirtadalis normalaus atmosferos slėgio.  Arterinis spaudimasKitas pavyzdys, kai susiduriame su spaudimu Kasdienybė yra kraujospūdžio matavimas.
Jei išmatavote kraujospūdį ir turite 120 ant 80 , tada viskas gerai. Jeigu 90 ant 50 arba 240 ant 180 , tada jums tikrai nebus įdomu išsiaiškinti, kuo matuojamas šis slėgis ir ką jis apskritai reiškia.  Tačiau kyla klausimas: 120 ant 80 kas tiksliai? Paskaliai, gyvsidabrio milimetrai, atmosferos ar kiti matavimo vienetai? Kraujospūdis matuojamas gyvsidabrio stulpelio milimetrais. Jis nustato perteklinį skysčio slėgį kraujotakos sistema virš atmosferos slėgio. Kraujas spaudžia kraujagysles ir taip kompensuoja atmosferos slėgio poveikį. Priešingu atveju mus tiesiog sutraiškytų didžiulė oro masė virš mūsų. Bet kodėl dimensijoje kraujo spaudimas du skaičiai? Beje! Mūsų skaitytojams dabar taikoma 10% nuolaida Faktas yra tas, kad kraujas kraujagyslėse juda ne tolygiai, o sukrėtimais. Iškviečiamas pirmasis skaitmuo (120). sistolinis spaudimas. Tai yra spaudimas kraujagyslių sienelėms širdies raumens susitraukimo metu, jo vertė yra didžiausia. Antrasis skaitmuo (80) apibrėžia mažiausia vertė ir paskambino diastolinis spaudimas. Matuojant registruojamos sistolinio ir diastolinio spaudimo reikšmės. Pavyzdžiui, už sveikas žmogus tipinė kraujospūdžio reikšmė yra 120–80 gyvsidabrio stulpelio milimetrų. Tai reiškia, kad sistolinis slėgis yra 120 mm. rt. Art., o diastolinis - 80 mm Hg. Art. Skirtumas tarp sistolinio ir diastolinio slėgio vadinamas pulso slėgiu. fizinis vakuumasVakuumas yra slėgio nebuvimas. Tiksliau, beveik visiškas jo nebuvimas. Absoliutus vakuumas yra apytikslis, kaip idealios dujos termodinamikos ir materialus taškas mechanikoje. Priklausomai nuo medžiagos koncentracijos, išskiriamas mažas, vidutinis ir didelis vakuumas. Geriausias fizinio vakuumo priartėjimas yra erdvė, kuriame molekulių koncentracija ir slėgis yra minimalūs.  Slėgis yra pagrindinis termodinaminis sistemos būsenos parametras. Nustatyti oro ar kitų dujų slėgį galima ne tik prietaisais, bet ir naudojant lygtis, formules bei termodinamikos dėsnius. Ir jei neturite laiko to išsiaiškinti, studentų tarnyba padės išspręsti bet kokią spaudimo nustatymo problemą. Įsivaizduokite oro užpildytą sandarų cilindrą, kurio viršuje sumontuotas stūmoklis. Jei pradėsite spausti stūmoklį, oro tūris cilindre pradės mažėti, oro molekulės vis intensyviau susidurs tarpusavyje ir su stūmokliu, o suspausto oro slėgis ant stūmoklio mažės. padidinti. Jei stūmoklis dabar staigiai atleidžiamas, suslėgtas oras jį staigiai stums aukštyn. Taip atsitiks, nes esant pastoviam stūmoklio plotui, suspausto oro stūmoklį veikianti jėga padidės. Stūmoklio plotas išliko nepakitęs, o jėga iš dujų molekulių pusės padidėjo ir atitinkamai padidėjo slėgis. Arba kitas pavyzdys. Vyras stovi ant žemės, stovi abiem kojomis. Šioje pozicijoje žmogui patogu, jis nepatiria nepatogumų. Bet kas atsitiks, jei šis žmogus nuspręs atsistoti ant vienos kojos? Jis sulenks vieną koją ties keliu, o dabar remsis į žemę tik viena koja. Šioje pozicijoje žmogus jaus tam tikrą diskomfortą, nes spaudimas pėdai padidėjo ir apie 2 kartus. Kodėl? Nes plotas, per kurį gravitacija dabar spaudžia žmogų prie žemės, sumažėjo 2 kartus. Štai pavyzdys, kas yra spaudimas ir kaip lengva jį aptikti kasdieniame gyvenime.
Fizikos požiūriu slėgis vadinamas fizinis kiekis, skaičiais lygus jėgai veikiantis statmenai paviršiui šio paviršiaus ploto vienetui. Todėl, norint nustatyti slėgį tam tikrame paviršiaus taške, įprastas paviršių veikiančios jėgos komponentas yra padalintas iš mažo paviršiaus elemento, kurį ši jėga veikia, ploto. O norint nustatyti vidutinį slėgį visame plote, įprastą paviršių veikiančios jėgos komponentą reikia padalyti iš bendro plotošis paviršius. Slėgis matuojamas paskaliais (Pa). Šis slėgio vienetas gavo savo pavadinimą prancūzų matematiko, fiziko ir rašytojo Blaise'o Pascalio garbei, pagrindinio hidrostatikos dėsnio – Paskalio dėsnio, teigiančio, kad skysčiui ar dujoms daromas slėgis perduodamas į bet kurį tašką nepakitęs. kryptys. Pirmą kartą slėgio vienetas „paskalis“ buvo išleistas į apyvartą Prancūzijoje 1961 m., Remiantis vienetų dekretu, praėjus trims šimtmečiams po mokslininko mirties.
Vienas paskalis lygus slėgiui, kurį daro vieno niutono jėga, tolygiai paskirstyta ir nukreipta statmenai vieno kvadratinio metro paviršiui. Paskaliais matuojamas ne tik mechaninis slėgis (mechaninis įtempis), bet ir tamprumo modulis, Youngo modulis, tūrinis tamprumo modulis, takumo riba, proporcingumo riba, atsparumas plyšimui, šlyties stipris, garso slėgis ir osmosinis slėgis. Tradiciškai paskaliais išreiškiamos svarbiausios medžiagų mechaninės charakteristikos medžiagų stiprume. Atmosferos techninė (at), fizinė (atm), kilogramo jėga kvadratiniam centimetrui (kgf / cm2) Be paskalio, slėgiui matuoti naudojami ir kiti (nesisteminiai) vienetai. Vienas iš tokių vienetų yra „atmosfera“ (at). Vienos atmosferos slėgis yra maždaug lygus atmosferos slėgiui Žemės paviršiuje jūros lygyje. Šiandien „atmosfera“ suprantama kaip techninė atmosfera (at).
Techninė atmosfera (at) yra vieno kilogramo jėgos (kgf) sukuriamas slėgis, tolygiai paskirstytas vieno kvadratinio centimetro plote. O vienas kilogramas-jėga, savo ruožtu, yra lygi gravitacijos jėgai, veikiančiai kūną, kurio masė yra kilogramas, esant laisvojo kritimo pagreičiui, lygiam 9,80665 m/s2. Taigi vieno kilogramo jėga yra lygi 9,80665 niutonams, o 1 atmosfera yra lygi 98066,5 Pa. 1 at = 98066,5 Pa. Pavyzdžiui, atmosferoje slėgis automobilių padangos, pavyzdžiui, keleivinio autobuso GAZ-2217 rekomenduojamas slėgis padangose yra 3 atmosferos. Taip pat yra „fizinė atmosfera“ (atm), apibrėžiama kaip 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio slėgis prie pagrindo, atsižvelgiant į tai, kad gyvsidabrio tankis yra 13595,04 kg/m3, esant 0 °C ir žemesnei temperatūrai. 9,80665 m/s2 gravitacinio pagreičio sąlygos. Taigi paaiškėja, kad 1 atm \u003d 1,033233 atm \u003d 101 325 Pa. Kalbant apie kilogramo jėgą kvadratiniam centimetrui (kgf/cm2), šis nesisteminis slėgio vienetas yra lygus normaliam atmosferos slėgiui su geru tikslumu, kuris kartais yra patogus įvairiems poveikiams įvertinti. Nesisteminis vienetas „baras“ yra maždaug lygus vienai atmosferai, bet yra tikslesnis – lygiai 100 000 Pa. CGS sistemoje 1 baras lygus 1 000 000 dynų/cm2. Anksčiau pavadinimą „baras“ nešiojo vienetas, dabar vadinamas „bariu“ ir lygus 0,1 Pa arba CGS sistemoje 1 baris \u003d 1 dyn / cm2. Žodžiai „baras“, „baris“ ir „barometras“ kilę iš to paties Graikiškas žodis"gravitacija".
Dažnai atmosferos slėgiui matuoti meteorologijoje naudojamas vienetas mbar (milibaras), lygus 0,001 baro. Ir išmatuoti slėgį planetose, kur atmosfera yra labai reta - mikrobaras (mikrobaras), lygus 0,000001 baro. Ant techninių manometrų svarstyklės dažniausiai turi gradaciją barais. Gyvsidabrio stulpelio milimetras (mm Hg), vandens stulpelio milimetras (vandens stulpelio mm) Nesisteminis matavimo vienetas „gyvsidabrio milimetras“ yra 101325/760 = 133,3223684 Pa. Jis žymimas „mm Hg“, bet kartais žymimas „torr“ – italų fiziko, Galilėjaus mokinio Evangelistos Torricelli, atmosferos slėgio koncepcijos autorės, garbei. Vienetas buvo suformuotas ryšium su patogus būdas atmosferos slėgio matavimas barometru, kuriame gyvsidabrio stulpelis yra pusiausvyroje veikiant atmosferos slėgiui. Gyvsidabrio tankis yra apie 13 600 kg/m3 ir jam būdingas žemas sočiųjų garų slėgis tam tikromis sąlygomis. kambario temperatūra, todėl vienu metu barometrams buvo pasirinktas gyvsidabris. Jūros lygyje atmosferos slėgis yra maždaug 760 mm Hg, būtent ši vertė dabar laikoma normaliu atmosferos slėgiu, lygiu 101325 Pa arba vienai fizinei atmosferai, 1 atm. Tai yra, 1 milimetras gyvsidabrio yra lygus 101325/760 paskalių.
Gyvsidabrio milimetrais slėgis matuojamas medicinoje, meteorologijoje ir aviacijos navigacijoje. Medicinoje kraujospūdis matuojamas mmHg, vakuuminėje technologijoje – mmHg, kartu su juostelėmis. Kartais jie net tiesiog rašo 25 mikronus, ty gyvsidabrio mikronus, jei Mes kalbame apie evakuaciją, o slėgio matavimai atliekami vakuumo matuokliais. Kai kuriais atvejais naudojami milimetrai vandens stulpelio, o tada 13,59 mm vandens stulpelio \u003d 1 mm Hg. Kartais tai yra tikslingiau ir patogiau. Vandens stulpelio milimetras, kaip ir gyvsidabrio stulpelio milimetras, yra nesisteminis vienetas, kuris savo ruožtu yra lygus 1 mm vandens stulpelio hidrostatiniam slėgiui, kurį ši kolonėlė veikia. plokščias pagrindas esant 4°C kolonėlės vandens temperatūrai. Taip pat rekomenduojame
 Įkeliama... |
