Spiediens kā fizisks lielums. Spiediena formula gaisam, tvaikiem, šķidrumam vai cietai vielai

Iedomājieties ar gaisu pildītu noslēgtu cilindru ar virzuli, kas uzstādīts uz augšu. Ja jūs sākat izdarīt spiedienu uz virzuli, tad gaisa tilpums cilindrā sāks samazināties, gaisa molekulas arvien intensīvāk saskarsies savā starpā un ar virzuli, un saspiestā gaisa spiediens uz virzuli palielināt.

Ja virzulis tagad tiek pēkšņi atbrīvots, tad saspiestais gaiss to pēkšņi spiedīs uz augšu. Tas notiks, jo ar nemainīgu virzuļa laukumu palielinās spēks, kas iedarbojas uz virzuli no saspiestā gaisa. Virzuļa laukums palika nemainīgs, un spēks no gāzes molekulu puses palielinājās, un attiecīgi palielinājās spiediens.

Vai cits piemērs. Vīrietis stāv uz zemes, stāv ar abām kājām. Šajā stāvoklī cilvēks ir ērti, viņš nepiedzīvo neērtības. Bet kas notiek, ja šī persona nolemj nostāties uz vienas kājas? Viņš salieks vienu no savām kājām pie ceļa, un tagad viņš atbalstīsies uz zemes tikai ar vienu kāju. Šajā stāvoklī cilvēks sajutīs zināmu diskomfortu, jo spiediens uz pēdu ir palielinājies, un apmēram 2 reizes. Kāpēc? Jo laukums, caur kuru tagad gravitācija piespiež cilvēku pie zemes, ir samazinājies 2 reizes. Šeit ir piemērs tam, kas ir spiediens un cik viegli to noteikt ikdienā.

No fizikas viedokļa spiediens ir fizikāls lielums, kas skaitliski vienāds ar spēku, kas darbojas perpendikulāri virsmai uz šīs virsmas laukuma vienību. Tāpēc, lai noteiktu spiedienu noteiktā virsmas punktā, virsmai pieliktā spēka parasto komponentu dala ar mazā virsmas elementa laukumu, uz kuru šis spēks iedarbojas. Un, lai noteiktu vidējo spiedienu visā apgabalā, normālā spēka sastāvdaļa, kas iedarbojas uz virsmu, ir jāsadala ar kopējais laukumsšī virsma.

Spiedienu mēra paskalos (Pa). Šī spiediena mērvienība savu nosaukumu ieguvusi par godu franču matemātiķim, fiziķim un rakstniekam Blēzam Paskālam, hidrostatikas pamatlikuma - Paskāla likuma autoram, kas nosaka, ka spiediens, kas tiek iedarbināts uz šķidrumu vai gāzi, tiek pārnests uz jebkuru punktu nemainīgs visās vietās. norādes. Pirmo reizi spiediena mērvienība "paskāls" tika laista apgrozībā Francijā 1961. gadā, saskaņā ar dekrētu par mērvienībām, trīs gadsimtus pēc zinātnieka nāves.

Viens paskāls ir vienāds ar spiedienu, ko rada viena ņūtona spēks, vienmērīgi sadalīts un vērsts perpendikulāri viena kvadrātmetra virsmai.

Paskālos mēra ne tikai mehānisko spiedienu (mehānisko spriegumu), bet arī elastības moduli, Janga moduli, elastības tilpuma moduli, tecēšanas robežu, proporcionalitātes robežu, nodilumizturību, bīdes izturību, skaņas spiedienu un osmotisko spiedienu. Tradicionāli paskalos izsaka svarīgākos materiālu mehāniskos raksturlielumus materiālu stiprībā.

Atmosfēras tehniskais (at), fiziskais (atm), kilograms-spēks uz kvadrātcentimetru (kgf / cm2)

Papildus pascal spiediena mērīšanai tiek izmantotas arī citas (ārpus sistēmas) vienības. Viena no šādām vienībām ir “atmosfēra” (at). Vienas atmosfēras spiediens ir aptuveni vienāds ar atmosfēras spiedienu uz Zemes virsmas jūras līmenī. Mūsdienās “atmosfēra” tiek saprasta kā tehniskā atmosfēra (at).

Tehniskā atmosfēra (at) ir spiediens, ko rada viena kilograma spēks (kgf), kas vienmērīgi sadalīts viena kvadrātcentimetra platībā. Un viens kilograms-spēks, savukārt, ir vienāds ar gravitācijas spēku, kas iedarbojas uz ķermeni, kura masa ir viens kilograms paātrinājuma apstākļos Brīvais kritiens, vienāds ar 9,80665 m/s2. Tādējādi viens kilograma spēks ir vienāds ar 9,80665 ņūtoniem, un 1 atmosfēra izrādās vienāda ar tieši 98066,5 Pa. 1 pie = 98066,5 Pa.

Atmosfērā, piemēram, spiediens iekšā auto riepas, piemēram, ieteicamais spiediens GAZ-2217 pasažieru autobusa riepās ir 3 atmosfēras.

Pastāv arī "fiziskā atmosfēra" (atm), kas definēta kā dzīvsudraba kolonnas spiediens, kura pamatnē ir 760 mm augsts, ņemot vērā, ka dzīvsudraba blīvums ir 13595,04 kg / m3, 0 ° C un zemākā temperatūrā. nosacījumi gravitācijas paātrinājumam 9,80665 m/s2. Tātad izrādās, ka 1 atm \u003d 1,033233 atm \u003d 101 325 Pa.

Runājot par kilogramu spēku uz kvadrātcentimetru (kgf/cm2), šī nesistēmiskā spiediena mērvienība ir vienāda ar normālu atmosfēras spiedienu ar labu precizitāti, kas dažkārt ir ērta dažādu efektu novērtēšanai.

Nesistēmiskā vienība "stieņa" ir aptuveni vienāda ar vienu atmosfēru, bet ir precīzāka - tieši 100 000 Pa. CGS sistēmā 1 bārs ir vienāds ar 1 000 000 dynes/cm2. Iepriekš nosaukumu "stienis" nēsāja vienība, ko tagad sauc par "bāriju", un tas bija vienāds ar 0,1 Pa vai CGS sistēmā 1 bārijs \u003d 1 dyn / cm2. Vārdi "bārs", "bārijs" un "barometrs" nāk no tā paša Grieķu vārds"gravitācija".

Bieži vien atmosfēras spiediena mērīšanai meteoroloģijā izmanto mērvienību mbar (milibāri), kas vienāda ar 0,001 bāru. Un izmērīt spiedienu uz planētām, kur atmosfēra ir ļoti reta - mikrobārs (mikrobārs), kas vienāds ar 0,000001 bāru. Uz tehniskajiem manometriem visbiežāk skalām ir gradācija stieņos.

Dzīvsudraba staba milimetrs (mm Hg), ūdens staba milimetrs (ūdens staba mm)

Nesistēmiskā mērvienība "dzīvsudraba staba milimetrs" ir 101325/760 = 133,3223684 Pa. Tas ir apzīmēts ar "mm Hg", bet dažreiz tas tiek apzīmēts ar "torr" - par godu itāļu fiziķim, Galileja studentam, Evangelista Torricelli, atmosfēras spiediena jēdziena autoram.

Vienība tika izveidota saistībā ar ērts veids atmosfēras spiediena mērīšana ar barometru, kurā dzīvsudraba kolonna atrodas līdzsvarā atmosfēras spiediena ietekmē. Dzīvsudrabam ir augsts blīvums aptuveni 13 600 kg/m3, un tam raksturīgs zems piesātinājuma tvaika spiediens apstākļos telpas temperatūra, tāpēc savulaik barometriem tika izvēlēts dzīvsudrabs.

Jūras līmenī atmosfēras spiediens ir aptuveni 760 mm Hg, tieši šo vērtību tagad uzskata par normālu atmosfēras spiedienu, kas vienāds ar 101325 Pa vai vienu fizisko atmosfēru, 1 atm. Tas ir, 1 dzīvsudraba staba milimetrs ir vienāds ar 101325/760 paskaliem.

Dzīvsudraba staba milimetros spiedienu mēra medicīnā, meteoroloģijā un aviācijas navigācijā. Medicīnā asinsspiedienu mēra mmHg, vakuumtehnoloģijā kopā ar stieņiem graduē mmHg. Dažreiz viņi pat vienkārši raksta 25 mikronus, kas nozīmē dzīvsudraba mikronus, ja mēs runājam par evakuāciju, un spiediena mērījumus veic ar vakuuma mērierīcēm.

Dažos gadījumos tiek izmantoti milimetri ūdens staba un pēc tam 13,59 mm ūdens stabs \u003d 1 mm Hg. Dažreiz tas ir lietderīgāk un ērtāk. Ūdens staba milimetrs, tāpat kā dzīvsudraba kolonnas milimetrs, ir ārpussistēmas vienība, kas savukārt ir vienāda ar 1 mm ūdens staba hidrostatisko spiedienu, ko šī kolonna iedarbojas uz plakana pamatne kolonnas ūdens temperatūrā 4°C.

Nevienam nepatīk būt zem spiediena. Un nav svarīgi, kurš. Queen arī dziedāja par to kopā ar Deividu Boviju viņu slavenajā singlā "Under pressure". Kas ir spiediens? Kā saprast spiedienu? Ar ko tas tiek mērīts, ar kādiem instrumentiem un metodēm, kur tas tiek virzīts un uz ko tas nospiež. Atbildes uz šiem un citiem jautājumiem - mūsu rakstā par spiediens fizikā un ne tikai.

Ja skolotājs izdara spiedienu uz jums, uzdodot sarežģītus uzdevumus, mēs parūpēsimies, lai jūs varētu uz tiem pareizi atbildēt. Galu galā lietu būtības izpratne ir panākumu atslēga! Tātad, kas ir spiediens fizikā?

Pēc definīcijas:

Spiediens- skalārs fiziskais daudzums, vienāds ar spēku kas darbojas uz virsmas laukuma vienību.

IN starptautiskā sistēma SI mēra collās Paskāli un ir atzīmēts ar burtu lpp . Spiediena mērvienība - 1 Paskāls. Krievijas apzīmējums - Pa, starptautisks - Pa.

Saskaņā ar definīciju, lai atrastu spiedienu, spēks jāsadala ar laukumu.

Jebkurš šķidrums vai gāze, kas ievietota traukā, rada spiedienu uz trauka sienām. Piemēram, borščs katliņā iedarbojas uz tā dibenu un sienām ar zināmu spiedienu. Formula šķidruma spiediena noteikšanai:

kur g ir brīvā kritiena paātrinājums zemes gravitācijas laukā, h- boršča kolonnas augstums pannā, grieķu burts "ro"- boršča blīvums.

Visbiežāk izmantotais instruments spiediena mērīšanai ir barometrs. Bet ar ko mēra spiedienu? Papildus pascal ir arī citas ārpussistēmas mērvienības:

• atmosfēra;
• dzīvsudraba staba milimetrs;
• milimetrs ūdens staba;
• ūdens staba metrs;
• kilograms-spēks.

Atkarībā no konteksta tiek izmantotas dažādas ārpussistēmas vienības.

Piemēram, klausoties vai lasot laika prognozi, par Paskālu nav ne runas. Viņi runā par dzīvsudraba staba milimetriem. Viens dzīvsudraba staba milimetrs ir 133 Paskāls. Ja jūs braucat, jūs droši vien zināt, ka riepu spiediens ir normāls vieglā automašīna- apmēram divi atmosfēras.

Atmosfēras spiediens

Atmosfēra ir gāze, precīzāk, gāzu maisījums, kas gravitācijas dēļ tiek turēts netālu no Zemes. Atmosfēra pakāpeniski pāriet starpplanētu telpā, un tās augstums ir aptuveni 100 kilometri.

Kā saprast izteicienu "atmosfēras spiediens"? pār katru kvadrātmetru Zemes virsma ir simts kilometru gara gāzes kolonna. Protams, gaiss ir caurspīdīgs un patīkams, bet tam ir masa, kas spiež uz zemes virsmu. Tas ir atmosfēras spiediens.

Tiek uzskatīts, ka normāls atmosfēras spiediens ir vienāds ar 101325 Pa. Tas ir spiediens jūras līmenī pie 0 grādiem pēc Celsija. Celsija. Tādu pašu spiedienu tajā pašā temperatūrā uz tās pamatnes izdara dzīvsudraba kolonna ar augstumu 766 milimetri.

Jo lielāks augstums, jo zemāks atmosfēras spiediens. Piemēram, kalna virsotnē Chomolungma tas ir tikai viena ceturtā daļa no parastā atmosfēras spiediena.

Arteriālais spiediens

Vēl viens piemērs, kad mēs saskaramies ar spiedienu Ikdiena ir asinsspiediena mērījums.

Asinsspiediens ir asinsspiediens, t.i. Spiediens, ko asinis rada uz asinsvadu sieniņām, šajā gadījumā artērijām.

Ja esat izmērījis asinsspiedienu un jums tas ir 120 uz 80 , tad viss ir labi. Ja 90 uz 50 vai 240 uz 180 , tad jums noteikti nebūs interesanti izdomāt, ar ko šis spiediens tiek mērīts un ko tas vispār nozīmē.

Tomēr rodas jautājums: 120 uz 80 kas tieši? Paskāli, dzīvsudraba staba milimetri, atmosfēras vai kādas citas mērvienības?

Asinsspiedienu mēra dzīvsudraba staba milimetros. Tas nosaka šķidruma pārspiedienu asinsrites sistēma virs atmosfēras spiediena.

Asinis izdara spiedienu uz traukiem un tādējādi kompensē atmosfēras spiediena ietekmi. Pretējā gadījumā mūs vienkārši saspiestu milzīga gaisa masa virs mums.

Bet kāpēc dimensijā asinsspiediens divi cipari?

Starp citu! Mūsu lasītājiem tagad ir 10% atlaide

Fakts ir tāds, ka asinis pārvietojas traukos ne vienmērīgi, bet gan grūdieniem. Tiek izsaukts pirmais cipars (120). sistoliskais spiedienu. Tas ir spiediens uz asinsvadu sieniņām sirds muskuļa kontrakcijas brīdī, tā vērtība ir vislielākā. Otrais cipars (80) nosaka mazākā vērtība un piezvanīja diastoliskais spiedienu.

Mērīšanas laikā tiek reģistrētas sistoliskā un diastoliskā spiediena vērtības. Piemēram, priekš vesels cilvēks tipiska asinsspiediena vērtība ir no 120 līdz 80 dzīvsudraba staba milimetriem. Tas nozīmē, ka sistoliskais spiediens ir 120 mm. rt. Art., Un diastoliskais - 80 mm Hg. Art. Atšķirību starp sistolisko un diastolisko spiedienu sauc par pulsa spiedienu.

fiziskais vakuums

Vakuums ir spiediena trūkums. Precīzāk, tā gandrīz pilnīga neesamība. Absolūtais vakuums ir tuvinājums, piemēram, ideāla gāze termodinamikā un materiālais punkts mehānikā.

Atkarībā no vielas koncentrācijas izšķir zemu, vidēju un augstu vakuumu. Vislabākā tuvinājums fiziskajam vakuumam ir telpa, kurā molekulu koncentrācija un spiediens ir minimālas.

Spiediens ir galvenais sistēmas stāvokļa termodinamiskais parametrs. Gaisa vai citas gāzes spiedienu iespējams noteikt ne tikai ar instrumentiem, bet arī izmantojot vienādojumus, formulas un termodinamikas likumus. Un, ja jums nav laika to izdomāt, studentu dienests palīdzēs jums atrisināt jebkuru spiediena noteikšanas problēmu.

Kāpēc cilvēks, kurš stāv uz slēpēm, neiekrīt irdenā sniegā? Kāpēc automašīnai ar platām riepām ir lielāka flotācija nekā automašīnai ar parastajām riepām? Kāpēc traktoram nepieciešami kāpuri? Atbildi uz šiem jautājumiem uzzināsim, iepazīstoties ar fizisko lielumu, ko sauc par spiedienu.

Ciets ķermeņa spiediens

Ja spēks tiek pielikts nevis vienam ķermeņa punktam, bet daudziem punktiem, tad tas iedarbojas uz ķermeņa virsmu. Šajā gadījumā tiek runāts par spiedienu, ko šis spēks rada uz cieta ķermeņa virsmas.

Fizikā spiediens ir fizikāls lielums, kas skaitliski ir vienāds ar spēka attiecību, kas iedarbojas uz tai perpendikulāru virsmu, pret šīs virsmas laukumu.

p = F/S ,

kur R - spiediens; F - spēks, kas iedarbojas uz virsmu; S - virsmas laukums.

Tātad spiediens rodas, kad spēks iedarbojas uz virsmu, kas ir perpendikulāra tai. Spiediena lielums ir atkarīgs no šī spēka lieluma un ir tieši proporcionāls tam. Jo lielāks spēks, jo lielāku spiedienu tas rada uz laukuma vienību. Zilonis ir smagāks par tīģeri, tāpēc tas izdara lielāku spiedienu uz virsmu. Automašīna spiežas pret ceļu ar lielāku spēku nekā gājējs.

Cieta ķermeņa spiediens ir apgriezti proporcionāls virsmas laukumam, uz kuru iedarbojas spēks.

Ikviens zina, ka iešana dziļā sniegā ir apgrūtināta tāpēc, ka kājas pastāvīgi krīt cauri. Bet slēpot ir diezgan viegli. Lieta tāda, ka abos gadījumos cilvēks iedarbojas uz sniegu ar vienādu spēku – gravitācijas spēku. Bet šis spēks tiek sadalīts pa virsmām ar atšķirīga teritorija. Tā kā slēpju virsmas laukums ir lielāks nekā zābaku zoles laukums, cilvēka svars šajā gadījumā tiek sadalīts pa lielāku laukumu. Un spēks, kas iedarbojas uz laukuma vienību, ir vairākas reizes mazāks. Tāpēc cilvēks, kas stāv uz slēpēm, mazāk nospiež sniegu un neiekrīt tajā.

Mainot virsmas laukumu, jūs varat palielināt vai samazināt spiediena daudzumu.

Dodoties pārgājienā, izvēlamies mugursomu ar platām lencēm, lai samazinātu spiedienu uz plecu.

Lai samazinātu ēkas spiedienu uz zemi, palieliniet pamatu laukumu.

Riepas kravas automašīnas padarīt platāku par riepām automašīnas lai tie radītu mazāku spiedienu uz zemi. Tā paša iemesla dēļ traktors vai cisterna tiek izgatavota uz kāpurķēdēm, nevis uz riteņiem.

Naži, asmeņi, šķēres, adatas ir asi asinātas tā, lai tiem būtu pēc iespējas mazāks griešanas vai caurduršanas daļas laukums. Un tad pat ar neliela pieliktā spēka palīdzību tiek radīts liels spiediens.

Tā paša iemesla dēļ daba ir nodrošinājusi dzīvniekus ar asiem zobiem, ilkņiem un nagiem.

Spiediens - skalārs. Cietās vielās tas tiek pārraidīts spēka virzienā.

Spēka mērvienība ir ņūtons. Platības mērvienība ir m 2 . Tāpēc spiediena mērvienība ir N/m 2 . Šo vērtību starptautiskajā vienību sistēmā SI sauc paskāls (Pa vai Ra). Savu nosaukumu tas ieguvis par godu franču fiziķim Blēzam Paskālam. Spiediens 1 paskāls izraisa 1 ņūtona spēku, kas iedarbojas uz 1 m 2 lielu virsmu.

1 Pa = 1N/m2 .

Citās sistēmās tiek izmantotas tādas mērvienības kā bārs, atmosfēra, mmHg. Art. (dzīvsudraba staba milimetri) utt.

Spiediens šķidrumos

Ja cietā ķermenī spiediens tiek pārraidīts spēka virzienā, tad šķidrumos un gāzēs saskaņā ar Paskāla likumu " jebkurš spiediens, kas iedarbojas uz šķidrumu vai gāzi, tiek pārraidīts visos virzienos bez izmaiņām ».

Piepildīsim ar šķidrumu bumbiņā ar sīkiem caurumiem, kas savienoti ar šauru cilindra formā izveidotu cauruli. Piepildīsim bumbiņu ar šķidrumu, ievietojiet virzuli caurulē un sāksim to pārvietot. Virzulis nospiež uz šķidruma virsmas. Šis spiediens tiek pārnests uz katru šķidruma punktu. No bumbiņas caurumiem sāk izplūst šķidrums.

Piepildot balonu ar dūmiem, mēs redzēsim tādu pašu rezultātu. Tas nozīmē, ka gāzēs spiediens tiek pārnests arī visos virzienos.

Smaguma spēks iedarbojas uz šķidrumu, tāpat kā uz jebkuru ķermeni uz Zemes virsmas. Katrs šķidruma slānis traukā rada spiedienu ar savu svaru.

To apstiprina sekojošais eksperiments.

Ja ūdeni ielej stikla traukā, kura apakšā ir nevis gumijas plēve, tad zem ūdens svara plēve noslīdēs. Un jo vairāk ūdens būs, jo vairāk plēve izlocīsies. Ja šo trauku ar ūdeni pakāpeniski iegremdēsim citā traukā, arī piepildītā ar ūdeni, tad grimstot plēve iztaisnosies. Un, kad ūdens līmenis traukā un traukā ir vienāds, plēve pilnībā iztaisnosies.

Tajā pašā līmenī spiediens šķidrumā ir vienāds. Bet, palielinoties dziļumam, tas palielinās, jo molekulas augšējie slāņi izdarīt spiedienu uz apakšējo slāņu molekulām. Un tie, savukārt, izdara spiedienu uz slāņu molekulām, kas atrodas vēl zemāk. Tāpēc tvertnes zemākajā punktā spiediens būs visaugstākais.

Spiedienu dziļumā nosaka pēc formulas:

p = ρ g h ,

kur lpp - spiediens (Pa);

ρ - šķidruma blīvums (kg / m 3);

g - brīvā kritiena paātrinājums (9,81 m/s);

h - šķidruma kolonnas augstums (m).

No formulas var redzēt, ka spiediens palielinās līdz ar dziļumu. Jo zemāk zemūdens kuģis nolaižas okeānā, jo lielāku spiedienu tas piedzīvos.

Atmosfēras spiediens

Evangelista Toričelli

Kas zina, ja 1638. gadā Toskānas hercogs nebūtu nolēmis izrotāt Florences dārzus ar skaistām strūklakām, atmosfēras spiediens nebūtu atklāts 17. gadsimtā, bet gan daudz vēlāk. Var teikt, ka šis atklājums tika izdarīts nejauši.

Tajos laikos tika uzskatīts, ka ūdens celsies aiz sūkņa virzuļa, jo, kā teica Aristotelis, "daba necieš tukšumu". Tomēr pasākums nebija veiksmīgs. Ūdens strūklakās patiešām cēlās, aizpildot radušos "tukšumu", bet 10,3 m augstumā tas apstājās.

Viņi vērsās pēc palīdzības pie Galileo Galilei. Tā kā viņš nevarēja atrast loģisku izskaidrojumu, viņš pamācīja saviem studentiem - Evangelista Toričelli Un Vincenco Viviāni veikt eksperimentus.

Mēģinot atrast kļūmes cēloni, Galileo skolēni noskaidroja, ka aiz sūkņa dažādos augstumos paceļas dažādi šķidrumi. Jo blīvāks šķidrums, jo zemākā augstumā tas var pacelties. Tā kā dzīvsudraba blīvums ir 13 reizes lielāks nekā ūdens blīvums, tas var pacelties līdz 13 reizes mazākam augstumam. Tāpēc viņi savā eksperimentā izmantoja dzīvsudrabu.

Eksperiments tika veikts 1644. gadā. Stikla caurule bija piepildīta ar dzīvsudrabu. Pēc tam to iemeta traukā, kas arī bija piepildīts ar dzīvsudrabu. Pēc kāda laika dzīvsudraba kolonna caurulē pacēlās. Bet viņš nepiepildīja visu cauruli. Virs dzīvsudraba kolonnas bija tukša vieta. Vēlāk to sauca par "Toricellian tukšumu". Bet dzīvsudrabs arī no tūbiņas nelīda ārā traukā. Toričelli to skaidroja ar to, ka dzīvsudrabs nospiež atmosfēras gaiss un patur to caurulē. Un dzīvsudraba kolonnas augstums caurulē parāda šī spiediena lielumu. Šī bija pirmā reize, kad tika mērīts atmosfēras spiediens.

Zemes atmosfēra ir tās gaisa apvalks, ko netālu notur gravitācijas pievilcība. Gāzes molekulas, kas veido šo apvalku, pastāvīgi un nejauši pārvietojas. Gravitācijas ietekmē augšējie atmosfēras slāņi nospiež apakšējos slāņus, tos saspiežot. Visvairāk tiek saspiests zemākais slānis, kas atrodas netālu no Zemes virsmas. Tāpēc spiediens tajā ir vislielākais. Saskaņā ar Paskāla likumu tas pārraida šo spiedienu visos virzienos. To piedzīvo viss, kas atrodas uz Zemes virsmas. Šo spiedienu sauc atmosfēras spiediens .

Tā kā atmosfēras spiedienu rada virsējie gaisa slāņi, tas samazinās, palielinoties augstumam. Zināms, ka augstu kalnos tas ir mazāks nekā kalnu pakājē. Un dziļi pazemē tas ir daudz augstāks nekā virspusē.

Normāls atmosfēras spiediens ir spiediens, kas vienāds ar 760 mm augstas dzīvsudraba kolonnas spiedienu 0 o C temperatūrā.

Atmosfēras spiediena mērīšana

Jo atmosfēras gaisam ir atšķirīgs blīvums atšķirīgs augstums, tad atmosfēras spiediena vērtību nevar noteikt pēc formulaslpp = ρ · g · h . Tāpēc to nosaka, izmantojot īpašus instrumentus, ko sauc barometri .

Atšķiriet šķidruma barometrus un aneroīdus (nešķidrus). Šķidruma barometru darbības pamatā ir šķidruma līmeņa kolonnas izmaiņas zem atmosfēras spiediena.

Aneroids ir hermētisks konteiners, kas izgatavots no gofrēta metāla, kura iekšpusē tiek izveidots vakuums. Tvertne saraujas, kad atmosfēras spiediens paaugstinās, un iztaisnojas, kad tas tiek nolaists. Visas šīs izmaiņas tiek pārnestas uz bultiņu ar atsperes palīdzību metāla plāksne. Bultas gals pārvietojas pa skalu.

Mainot barometra rādījumus, var pieņemt, kā mainīsies laikapstākļi tuvākajās dienās. Ja atmosfēras spiediens paaugstināsies, tad gaidāms skaidrs laiks. Un, ja tas samazināsies, būs apmācies.

Niršanas praksē bieži nākas saskarties ar plaša vērtību diapazona mehāniskā, hidrostatiskā un gāzes spiediena aprēķināšanu. Atkarībā no izmērītā spiediena vērtības tiek izmantotas dažādas mērvienības.

SI un ISS sistēmās spiediena mērvienība ir paskals (Pa), MKGSS sistēmā - kgf / cm 2 (tehniskā atmosfēra - at). Tora (mm Hg), atm (fiziskā atmosfēra), m ūdens izmanto kā nesistēmiskas spiediena mērvienības. Art., un angļu valodā mēri - mārciņas / colla 2. Attiecības starp dažādām spiediena mērvienībām ir norādītas 10.1. tabulā.

Mehānisko spiedienu mēra ar spēku, kas darbojas perpendikulāri ķermeņa virsmas laukumam:

kur p - spiediens, kgf / cm 2;
F - spēks, kgf;
S - laukums, cm2.

Piemērs 10.1. Nosakiet spiedienu, kādu ūdenslīdējs izdara uz kuģa klāja un zem ūdens, kad viņš sper soli (t.i., stāv uz vienas kājas). Ūdenslīdēja svars aprīkojumā gaisā ir 180 kgf, bet zem ūdens - 9 kgf. Niršanas galošu zoles laukums tiek pieņemts 360 cm2. Risinājums. 1) Spiediens, ko niršanas zābaki pārraida uz kuģa klāju saskaņā ar (10.1.):

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

Vai SI vienībās

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

10.1. tabula. Attiecības starp dažādām spiediena vienībām

2) Spiediens, ko niršanas galosas pārraida uz zemi zem ūdens:

vai SI vienībās

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

hidrostatiskais spiediensšķidrums visur perpendikulāri virsmai, uz kuras tas iedarbojas, un palielinās līdz ar dziļumu, bet paliek nemainīgs jebkurā horizontālā plaknē.

Ja šķidruma virsma nepiedzīvo ārēju spiedienu (piemēram, gaisa spiedienu) vai tas netiek ņemts vērā, tad spiedienu šķidruma iekšpusē sauc par pārspiedienu.

kur p ir šķidruma spiediens, kgf/cm 2 ;
p ir šķidruma blīvums, gf "s 4 / cm 2;
g - brīvā kritiena paātrinājums, cm/s 2 ;
Y- īpaša gravitātešķidrumi, kg/cm 3, kgf/l;
H - dziļums, m.

Ja šķidruma virsma piedzīvo ārēju spiedienu spiediens šķidruma iekšpusē

Ja atmosfēras gaisa spiediens iedarbojas uz šķidruma virsmu, tad spiedienu šķidruma iekšpusē sauc absolūtais spiediens(t.i., spiediens mērīts no nulles līdz pilnam vakuumam):
kur B - atmosfēras (barometriskais) spiediens, mm Hg. Art.
Praktiskajos aprēķinos par saldūdens pieņemt
Y \u003d l kgf / l un atmosfēras spiediens p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d 10 m ūdens. Art., tad ūdens pārmērīgais spiediens kgf / cm 2
un absolūtais ūdens spiediens
Piemērs 10.2. Atrodiet jūras ūdens absolūto spiedienu, kas iedarbojas uz ūdenslīdēju 150 m dziļumā, ja barometriskais spiediens ir 765 mm Hg. Art., un jūras ūdens īpatnējais svars ir 1,024 kgf / l.

Risinājums. Vērša absolūtais spiediens par (10/4)

aptuvenā absolūtā spiediena vērtība saskaņā ar (10.6)
IN šis piemērs aptuvenās formulas (10.6) izmantošana aprēķinam ir diezgan pamatota, jo aprēķina kļūda nepārsniedz 3%.

Piemērs 10.3. Dobā konstrukcijā, kas satur gaisu zem atmosfēras spiediena p a \u003d 1 kgf / cm 2, kas atrodas zem ūdens, izveidojās caurums, caur kuru sāka plūst ūdens (10.1. att.). Kādu spiedienu piedzīvos ūdenslīdējs, ja viņš mēģinās aizvērt šo caurumu ar roku? Laukums "Pie urbuma šķērsgriezuma ir 10X10 cm 2, ūdens staba H augstums virs bedrītes ir 50 m.

Rīsi. 9.20. Novērošanas kamera "Galeazzi": 1 - acs; 2 - kabeļa atsitiena ierīce un kabeļa pārgriešana; 3 - armatūra telefona ievadei; 4 - lūkas vāks; 5 - augšējais iluminators; 6 - gumijas stiprinājuma gredzens; 7 - apakšējais iluminators; 8 - kameras korpuss; 9 - skābekļa balons ar manometru; 10 - avārijas balasta atgriešanas ierīce; 11 - avārijas balasts; 12 - lampas kabelis; 13 - lampa; 14 - elektriskais ventilators; 15 tālruņu mikrofons; 16 - akumulatora baterija; 17 - reģeneratīvā darba kaste; 18 - lūkas vāka iluminators

Risinājums. Pārspiediensūdens caurumā saskaņā ar (10.5)

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

Spiediena spēks uz ūdenslīdēja roku no (10.1)

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

Kuģī esošās gāzes spiediens tiek sadalīts vienmērīgi, ja neņem vērā tās svaru, kam, ņemot vērā niršanas praksē izmantoto kuģu izmērus, ir nenozīmīga ietekme. Konstantas gāzes masas spiediena lielums ir atkarīgs no tās aizņemtā tilpuma un temperatūras.

Attiecību starp gāzes spiedienu un tās tilpumu nemainīgā temperatūrā nosaka izteiksme

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

Kur p 1 un p 2 - sākotnējais un galīgais absolūtais spiediens, kgf / cm 2;

V 1 un V 2 - sākotnējais un galīgais gāzes tilpums, l. Attiecību starp gāzes spiedienu un tās temperatūru nemainīgā tilpumā nosaka izteiksme

kur t 1 un t 2 ir sākotnējā un beigu gāzes temperatūra, °C.

Pastāvīgā spiedienā līdzīga sakarība pastāv starp gāzes tilpumu un temperatūru

Attiecību starp gāzes spiedienu, tilpumu un temperatūru nosaka kombinētais gāzveida stāvokļa likums

Piemērs 10.4. Balona tilpums ir 40 l, gaisa spiediens tajā ir 150 kgf / cm 2 pēc manometra. Nosakiet brīvā gaisa tilpumu cilindrā, t.i., tilpumu samazina līdz 1 kgf / cm 2.

Risinājums. Sākotnējais absolūtais spiediens p \u003d 150 + 1 \u003d 151 kgf / cm 2, galīgais p 2 \u003d 1 kgf / cm 2, sākotnējais tilpums V 1 \u003d 40 l. Brīvais gaisa daudzums no (10,7)

Piemērs 10.5. Manometrs uz skābekļa balona telpā ar temperatūru 17 ° C uzrādīja spiedienu 200 kgf / cm 2. Šis cilindrs tika pārvietots uz klāju, kur nākamajā dienā -11 ° C temperatūrā tā rādījumi samazinājās līdz 180 kgf / cm 2. Bija aizdomas par skābekļa noplūdi. Pārbaudiet, vai aizdomas ir pareizas.

Risinājums. Sākotnējais absolūtais spiediens p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, galīgais p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, sākotnējā temperatūra t 1 \u003d \u003d \u003d \u003d u003d -11 °C. Paredzamais gala spiediens no (10,8)

Aizdomas ir nepamatotas, jo faktiskais un aprēķinātais spiediens ir vienāds.

Piemērs 10.6.Ūdenslīdējs zem ūdens patērē 100 l/min gaisa, kas saspiests līdz spiedienam, kura niršanas dziļums ir 40 m. Nosakiet brīvā gaisa plūsmas ātrumu (t.i., pie spiediena 1 kgf / cm 2).

Risinājums. Sākotnējais absolūtais spiediens iegremdēšanas dziļumā saskaņā ar (10.6.)

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

Galīgais absolūtais spiediens P 2 \u003d 1 kgf / cm 2

Sākotnējā gaisa plūsma Vi = l00 l/min.

Brīva gaisa plūsma saskaņā ar (10.7)

Veiksim eksperimentu. Ņemsim nelielu dēli ar četrām naglām, kas iedurtas stūros, un novietosim to ar smailēm uz augšu uz smiltīm. Uzliekam tam virsū atsvaru (81. att.). Mēs redzēsim, ka naglu galviņas ir tikai nedaudz iespiestas smiltīs. Ja dēli apgriezīsim un atkal uzliksim (kopā ar atsvaru) uz smiltīm, tagad naglas tajā iedziļinās daudz dziļāk (82. att.). Abos gadījumos dēļa svars bija vienāds, bet efekts bija atšķirīgs. Kāpēc? Visa atšķirība aplūkotajos gadījumos bija tāda, ka virsmas laukums, uz kura balstījās nagi, vienā gadījumā bija lielāks, bet otrā - mazāks. Galu galā sākumā naglu galviņas pieskārās smiltīm, bet pēc tam to gali.

Mēs redzam, ka trieciena rezultāts ir atkarīgs ne tikai no spēka, ar kādu ķermenis nospiež virsmu, bet arī no šīs virsmas laukuma. Tieši šī iemesla dēļ cilvēks, kurš spēj slīdēt uz irdena sniega uz slēpēm, uzreiz tajā iekrīt, tiklīdz tās noņem (83. att.). Bet tas nav tikai apgabals. Liela nozīme ir arī pielietotā spēka lielumam. Ja, piemēram, uz to pašu. dēlis (skat. 81. att.) uzlieciet vēl vienu atsvaru, tad naglas (ar tādu pašu atbalsta laukumu) vēl dziļāk iegrims smiltīs.

Tiek saukts spēks, kas pielikts perpendikulāri virsmai spiediena spēks uz šo virsmu.

Spiediena spēku nedrīkst sajaukt ar spiedienu. Spiediens- tas ir fiziskais lielums, kas vienāds ar spiediena spēka, kas pielikts noteiktai virsmai, attiecību pret šīs virsmas laukumu:

p - spiediens, F - spiediena spēks, S - laukums.

Tātad, lai noteiktu spiedienu, spiediena spēks ir jāsadala ar virsmas laukumu, uz kuru tiek piemērots spiediens.

Ar tādu pašu spēku spiediens ir lielāks, ja atbalsta laukums ir mazāks, un otrādi nekā vairāk platības balsti, jo mazāks spiediens.

Gadījumos, kad spiediena spēks ir ķermeņa svars uz virsmas (F = P = mg), ķermeņa radīto spiedienu var atrast pēc formulas

Ja ir zināms spiediens p un laukums S, tad var noteikt spiediena spēku F; Lai to izdarītu, spiediens jāreizina ar laukumu:

F = pS (32,2)

Spiediena spēku (tāpat kā jebkuru citu spēku) mēra ņūtonos. Spiedienu mēra paskalos. Paskāls(1 Pa) ir spiediens, ko rada 1 N spiediena spēks, pieliekot to 1 m 2 lielai virsmai:

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Tiek izmantotas arī citas spiediena mērvienības - hektopaskāls (hPa) un kilopaskāls (kPa):

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

1. Sniedziet piemērus, kas parāda, ka spēka darbības rezultāts ir atkarīgs no atbalsta laukuma, uz kuru šis spēks iedarbojas. 2. Kāpēc slēpotājs neiekrīt sniegā? 3. Kāpēc asa poga vieglāk iekļūst kokā nekā neasa? 4. Ko sauc par spiedienu? 5. Kādas spiediena mērvienības jūs zināt? 6. Kāda ir atšķirība starp spiedienu un spiediena spēku? 7. Kā var atrast spiediena spēku, zinot spiedienu un virsmas laukumu, uz kuru spēks tiek pielikts?