Kā uzrakstīt spiedienu fizikā. Augšējais un apakšējais spiediens: ko tas nozīmē
Vīrietis uz slēpēm, un bez tām.
Pa irdenu sniegu cilvēks iet ar lielām grūtībām, ik uz soļa dziļi grimstot. Bet, uzvilcis slēpes, viņš var staigāt, gandrīz neiekrītot tajā. Kāpēc? Uz slēpēm vai bez slēpēm cilvēks iedarbojas uz sniegu ar tādu pašu spēku, kas vienāds ar viņa paša svaru. Tomēr šī spēka ietekme abos gadījumos ir atšķirīga, jo virsmas laukums, uz kura cilvēks spiež, ir atšķirīgs, ar un bez slēpēm. Slēpju virsmas laukums ir gandrīz 20 reizes vairāk platības zoles. Tāpēc, stāvot uz slēpēm, cilvēks iedarbojas uz katru sniega virsmas laukuma kvadrātcentimetru ar 20 reižu mazāku spēku nekā stāvot uz sniega bez slēpēm.
Students, ar pogām piespraužot avīzi pie tāfeles, iedarbojas uz katru pogu ar tādu pašu spēku. Taču pogu ar asāku galu kokā ir vieglāk ievadīt.
Tas nozīmē, ka spēka darbības rezultāts ir atkarīgs ne tikai no tā moduļa, virziena un pielietojuma punkta, bet arī no virsmas laukuma, uz kuru tas tiek pielietots (perpendikulāri, kuram tas darbojas).
Šo secinājumu apstiprina fiziskie eksperimenti.
Pieredze. Šī spēka rezultāts ir atkarīgs no tā, kāds spēks iedarbojas uz virsmas laukuma vienību.
Neliela dēļa stūros jāiedur naglas. Vispirms dēlī iedurtās naglas uzliekam uz smiltīm ar galiem uz augšu un uz dēlīša uzliekam atsvaru. Šajā gadījumā naglu galviņas ir tikai nedaudz iespiestas smiltīs. Pēc tam apgrieziet dēli un uzlieciet naglas uz gala. Šajā gadījumā atbalsta laukums ir mazāks, un, iedarbojoties ar tādu pašu spēku, naglas dziļi iekļūst smiltīs.
Pieredze. Otrā ilustrācija.
Šī spēka darbības rezultāts ir atkarīgs no tā, kāds spēks iedarbojas uz katru virsmas laukuma vienību.
Aplūkotajos piemēros spēki darbojās perpendikulāri ķermeņa virsmai. Cilvēka svars bija perpendikulārs sniega virsmai; spēks, kas iedarbojas uz pogu, ir perpendikulārs dēļa virsmai.
Vērtību, kas vienāda ar virsmai perpendikulāri iedarbojošā spēka attiecību pret šīs virsmas laukumu, sauc par spiedienu..
Lai noteiktu spiedienu, spēks, kas darbojas perpendikulāri virsmai, jāsadala ar virsmas laukumu:
spiediens = spēks / laukums.
Apzīmēsim šajā izteiksmē iekļautos daudzumus: spiediens - lpp, spēks, kas iedarbojas uz virsmu, - F un virsmas laukums S.
Tad mēs iegūstam formulu:
p = F/S
Ir skaidrs, ka lielāks spēks, kas iedarbojas uz to pašu laukumu, radīs lielāku spiedienu.
Spiediena mērvienību uzskata par spiedienu, kas rada 1 N spēku, iedarbojoties uz 1 m 2 lielu virsmu, kas ir perpendikulāra šai virsmai.
Spiediena mērvienība - ņūtons uz kvadrātmetru(1 N / m 2). Par godu franču zinātniekam Blēzs Paskāls to sauc par paskālu Pa). Pa šo ceļu,
1 Pa = 1 N / m 2.
Tiek izmantotas arī citas spiediena vienības: hektopaskāls (hPa) Un kilopaskāls (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Pierakstīsim problēmas stāvokli un atrisināsim to.
Ņemot vērā : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?
SI mērvienībās: S = 0,03 m 2
Risinājums:
lpp = F/S,
F = P,
P = g m,
P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,
lpp\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa
"Atbilde": p = 15000 Pa = 15 kPa
Veidi, kā samazināt un palielināt spiedienu.
Smags kāpurķēžu traktors rada spiedienu uz augsni, kas vienāds ar 40–50 kPa, tas ir, tikai 2–3 reizes vairāk nekā 45 kg smaga zēna spiediens. Tas ir tāpēc, ka traktora svars kāpurķēžu piedziņas dēļ tiek sadalīts lielākā platībā. Un mēs to esam konstatējuši jo lielāks ir atbalsta laukums, jo mazāks spiediens uz šo balstu rada tāds pats spēks .
Atkarībā no tā, vai nepieciešams iegūt nelielu vai lielu spiedienu, atbalsta laukums palielinās vai samazinās. Piemēram, lai augsne izturētu uzceļamās ēkas spiedienu, tiek palielināta pamatu apakšējās daļas laukums.
Riepas kravas automašīnas un lidmašīnu šasijas ir izgatavotas daudz platākas nekā vieglajām automašīnām. Īpaši platas riepas ir izgatavotas automašīnām, kas paredzētas ceļošanai tuksnešos.
Smagās mašīnas, piemēram, traktors, tanks vai purvs ar lielu kāpurķēžu gultņu laukumu, izbrauc purvainu reljefu, kuram cilvēks nevar tikt cauri.
No otras puses, ar nelielu virsmas laukumu ar nelielu spēku var radīt lielu spiedienu. Piemēram, nospiežot pogu dēlī, mēs uz to iedarbojamies ar aptuveni 50 N lielu spēku. Tā kā pogas gala laukums ir aptuveni 1 mm 2, tās radītais spiediens ir vienāds ar:
p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50 000 000 Pa \u003d 50 000 kPa.
Salīdzinājumam, šis spiediens ir 1000 reižu lielāks nekā spiediens, ko kāpurķēžu traktors rada uz augsni. Šādus piemērus var atrast vēl daudz.
Griešanas un duršanas instrumentu (nažu, šķēru, griezēju, zāģu, adatu u.c.) asmens ir īpaši uzasināts. Asā asmens uzasinātajai malai ir mazs laukums, tāpēc pat neliels spēks rada lielu spiedienu, un ar šādu instrumentu ir viegli strādāt.
Griešanas un caurduršanas ierīces ir sastopamas arī savvaļas dzīvniekiem: tie ir zobi, nagi, knābji, tapas utt. - tie visi ir izgatavoti no cieta materiāla, gludi un ļoti asi.
Spiediens
Ir zināms, ka gāzes molekulas pārvietojas nejauši.
Mēs jau zinām, ka gāzes, atšķirībā no cietām vielām un šķidrumiem, piepilda visu trauku, kurā tās atrodas. Piemēram, tērauda balons gāzu uzglabāšanai, automašīnas riepas caurule vai volejbols. Šajā gadījumā gāze izdara spiedienu uz cilindra, kameras vai jebkura cita korpusa sienām, dibenu un vāku, kurā tā atrodas. Gāzes spiedienu izraisa citi iemesli, nevis spiediens ciets ķermenis uz balsta.
Ir zināms, ka gāzes molekulas pārvietojas nejauši. Kustības laikā tie saduras viens ar otru, kā arī ar trauka sienām, kurā atrodas gāze. Gāzē ir daudz molekulu, un tāpēc to ietekmes skaits ir ļoti liels. Piemēram, gaisa molekulu triecienu skaitu telpā uz 1 cm 2 lielu virsmu 1 sekundē izsaka kā divdesmit trīs ciparu skaitli. Lai gan atsevišķas molekulas trieciena spēks ir mazs, visu molekulu iedarbība uz trauka sieniņām ir nozīmīga – tas rada gāzes spiedienu.
Tātad, gāzes spiedienu uz trauka sieniņām (un uz gāzē ievietoto ķermeni) izraisa gāzes molekulu ietekme .
Apsveriet tālāk sniegto pieredzi. Novietojiet gumijas bumbu zem gaisa sūkņa zvana. Tas satur nelielu daudzumu gaisa un ir neregulāra forma. Pēc tam ar sūkni izsūknējam gaisu no zvana apakšas. Bumbiņas apvalks, ap kuru gaiss kļūst arvien retāks, pamazām uzbriest un iegūst parastas bumbas formu.
Kā izskaidrot šo pieredzi?
Saspiestās gāzes uzglabāšanai un transportēšanai tiek izmantoti īpaši izturīgi tērauda baloni.
Mūsu eksperimentā kustīgās gāzes molekulas nepārtraukti atsitās pret bumbas sienām iekšpusē un ārā. Kad gaiss tiek izsūknēts, molekulu skaits zvanā ap lodītes apvalku samazinās. Bet bumbas iekšpusē viņu skaits nemainās. Tāpēc molekulu triecienu skaits uz korpusa ārējām sienām kļūst mazāks nekā triecienu skaits uz iekšējām sienām. Balons tiek piepūsts, līdz tā gumijas apvalka elastības spēks kļūst vienāds ar gāzes spiediena spēku. Bumbiņas apvalks iegūst bumbiņas formu. Tas liecina par to gāze vienādi spiež uz tās sienām visos virzienos. Citiem vārdiem sakot, molekulāro triecienu skaits uz virsmas laukuma kvadrātcentimetru ir vienāds visos virzienos. Gāzei raksturīgs vienāds spiediens visos virzienos, un tas ir milzīga skaita molekulu nejaušas kustības sekas.
Mēģināsim samazināt gāzes tilpumu, bet tā, lai tās masa paliktu nemainīga. Tas nozīmē, ka katrā gāzes kubikcentimetrā būs vairāk molekulu, palielināsies gāzes blīvums. Tad palielināsies molekulu triecienu skaits uz sienām, t.i., palielināsies gāzes spiediens. To var apstiprināt pieredze.
Uz attēla bet Parādīta stikla caurule, kuras viens gals ir pārklāts ar plānu gumijas plēvi. Caurulē tiek ievietots virzulis. Iespiežot virzuli, gaisa tilpums caurulē samazinās, t.i., gāze tiek saspiesta. Gumijas plēve izliekas uz āru, norādot, ka gaisa spiediens caurulē ir palielinājies.
Gluži pretēji, palielinoties vienas un tās pašas gāzes masas tilpumam, molekulu skaits katrā kubikcentimetrā samazinās. Tas samazinās triecienu skaitu uz trauka sienām - gāzes spiediens kļūs mazāks. Patiešām, kad virzuli izvelk no caurules, gaisa daudzums palielinās, plēve izliecas trauka iekšpusē. Tas norāda uz gaisa spiediena samazināšanos caurulē. Tādas pašas parādības tiktu novērotas, ja gaisa vietā caurulē būtu kāda cita gāze.
Tātad, kad gāzes tilpums samazinās, tās spiediens palielinās, un, palielinoties tilpumam, spiediens samazinās, ja gāzes masa un temperatūra nemainās.
Kā mainās gāzes spiediens, kad to karsē nemainīgā tilpumā? Ir zināms, ka karsējot palielinās gāzes molekulu kustības ātrums. Ātrāk pārvietojoties, molekulas biežāk skars kuģa sienas. Turklāt katra molekulas ietekme uz sienu būs spēcīgāka. Tā rezultātā uz kuģa sienām būs lielāks spiediens.
Sekojoši, Gāzes spiediens slēgtā traukā ir lielāks, jo augstāka ir gāzes temperatūra, ar nosacījumu, ka nemainās gāzes masa un tilpums.
No šiem eksperimentiem var secināt, ka gāzes spiediens ir lielāks, jo biežāk un spēcīgāk molekulas atsitas pret trauka sieniņām .
Gāzu uzglabāšanai un transportēšanai tās ir ļoti saspiestas. Tajā pašā laikā palielinās to spiediens, gāzes ir jāieslēdz īpašos, ļoti izturīgos balonos. Tādos cilindros, piemēram, ir zemūdenēs saspiests gaiss, metālu metināšanā izmantotais skābekli. Protams, mums tas vienmēr ir jāatceras gāzes baloni nevar sildīt, it īpaši, ja tie ir piepildīti ar gāzi. Jo, kā jau saprotam, var notikt sprādziens ar ļoti nepatīkamām sekām.
Paskāla likums.
Spiediens tiek pārnests uz katru šķidruma vai gāzes punktu.
Virzuļa spiediens tiek pārnests uz katru šķidruma punktu, kas piepilda lodi.
Tagad gāze.
Atšķirībā no cietām vielām atsevišķi slāņi un nelielas šķidruma un gāzes daļiņas var brīvi pārvietoties viena pret otru visos virzienos. Pietiek, piemēram, glāzē viegli uzpūst pa ūdens virsmu, lai ūdens izkustētos. Pie mazākā vēja uz upes vai ezera parādās viļņi.
To izskaidro gāzes un šķidruma daļiņu mobilitāte uz tiem radītais spiediens tiek pārraidīts ne tikai spēka virzienā, bet katrā punktā. Apskatīsim šo fenomenu sīkāk.
Uz attēla, bet attēlots trauks, kurā ir gāze (vai šķidrums). Daļiņas ir vienmērīgi sadalītas visā traukā. Kuģis ir aizvērts ar virzuli, kas var pārvietoties uz augšu un uz leju.
Pieliekot zināmu spēku, liksim virzulim nedaudz pārvietoties uz iekšu un saspiest gāzi (šķidrumu) tieši zem tā. Tad daļiņas (molekulas) šajā vietā atradīsies blīvāk nekā iepriekš (att., b). Gāzes daļiņu mobilitātes dēļ pārvietosies visos virzienos. Rezultātā to izvietojums atkal kļūs viendabīgs, bet blīvāks nekā iepriekš (c att.). Tāpēc gāzes spiediens visur palielināsies. Tas nozīmē, ka papildu spiediens tiek pārnests uz visām gāzes vai šķidruma daļiņām. Tātad, ja spiediens uz gāzi (šķidrumu) paša virzuļa tuvumā palielinās par 1 Pa, tad visos punktos iekšā gāzes vai šķidruma spiediens būs par tādu pašu daudzumu lielāks nekā iepriekš. Spiediens uz trauka sienām, dibenu un virzuli palielināsies par 1 Pa.
Spiediens, kas iedarbojas uz šķidrumu vai gāzi, tiek pārsūtīts uz jebkuru punktu vienādi visos virzienos .
Šo paziņojumu sauc Paskāla likums.
Pamatojoties uz Paskāla likumu, ir viegli izskaidrot šādus eksperimentus.
Attēlā parādīta doba sfēra ar dažādas vietas mazi caurumi. Uz lodītes ir piestiprināta caurule, kurā tiek ievietots virzulis. Ja jūs ievelkat bumbiņā ūdeni un iespiežat virzuli caurulē, tad ūdens plūdīs no visiem lodītes caurumiem. Šajā eksperimentā virzulis nospiež caurulē esošā ūdens virsmu. Ūdens daļiņas zem virzuļa, kondensējoties, pārnes spiedienu uz citiem slāņiem, kas atrodas dziļāk. Tādējādi virzuļa spiediens tiek pārnests uz katru šķidruma punktu, kas piepilda lodi. Rezultātā daļa ūdens tiek izspiesta no bumbiņas identisku plūsmu veidā, kas plūst no visām caurumiem.
Ja bumba ir piepildīta ar dūmiem, tad, kad virzulis tiek iespiests caurulē, no visām lodes atverēm sāks nākt identiskas dūmu plūsmas. Tas apstiprina, ka un gāzes vienādi pārraida uz tām radīto spiedienu visos virzienos.
Spiediens šķidrumā un gāzē.
Zem šķidruma svara gumijas dibens caurulē noslīdēs.
Šķidrumus, tāpat kā visus ķermeņus uz Zemes, ietekmē gravitācijas spēks. Tāpēc katrs traukā ielietais šķidruma slānis ar savu svaru rada spiedienu, kas saskaņā ar Paskāla likumu tiek pārraidīts visos virzienos. Tāpēc šķidruma iekšpusē ir spiediens. To var pārbaudīt pēc pieredzes.
Ielejiet ūdeni stikla mēģenē, kuras apakšējais caurums ir noslēgts ar plānu gumijas plēvi. Zem šķidruma svara caurules dibens izlocīsies.
Pieredze rāda, jo augstāk ūdens stabs virs gumijas plēves, jo vairāk tā nokrīt. Taču katru reizi pēc gumijas dibena nosēšanās ūdens caurulē nonāk līdzsvarā (apstājas), jo papildus gravitācijai uz ūdeni iedarbojas arī izstieptās gumijas plēves elastīgais spēks.
Spēki, kas iedarbojas uz gumijas plēvi |
abās pusēs ir vienādas. |
Ilustrācija.
Apakšdaļa virzās prom no cilindra gravitācijas radītā spiediena dēļ.
Nolaidīsim caurulīti ar gumijas dibenu, kurā ielej ūdeni, citā, platākā traukā ar ūdeni. Mēs redzēsim, ka, nolaižot cauruli, gumijas plēve pakāpeniski iztaisnojas. Pilnīga plēves iztaisnošana parāda, ka spēki, kas uz to iedarbojas no augšas un apakšas, ir vienādi. Pilnīga plēves iztaisnošana notiek, kad ūdens līmenis caurulē un traukā sakrīt.
To pašu eksperimentu var veikt ar cauruli, kurā gumijas plēve aizver sānu atveri, kā parādīts a attēlā. Iegremdējiet šo ūdens cauruli citā ūdens traukā, kā parādīts attēlā, b. Mēs pamanīsim, ka plēve atkal iztaisnojas, tiklīdz ūdens līmenis caurulē un traukā ir vienāds. Tas nozīmē, ka spēki, kas iedarbojas uz gumijas plēvi, no visām pusēm ir vienādi.
Paņemiet trauku, kura dibens var nokrist. Liekam ūdens burkā. Šajā gadījumā dibens būs cieši piespiests pie trauka malas un nenokritīs. To nospiež ūdens spiediena spēks, kas virzīts no apakšas uz augšu.
Mēs uzmanīgi ielejam ūdeni traukā un vērosim tā dibenu. Tiklīdz ūdens līmenis traukā sakrīt ar ūdens līmeni burkā, tas nokrīt no trauka.
Atdalīšanas brīdī šķidruma kolonna traukā nospiež apakšu, un spiediens tiek pārnests no apakšas uz augšu uz tās pašas šķidruma kolonnas apakšdaļu augstumā, bet atrodas burkā. Abi šie spiedieni ir vienādi, bet apakšdaļa virzās prom no cilindra darbības dēļ uz to pašu spēku smagums.
Eksperimenti ar ūdeni tika aprakstīti iepriekš, bet, ja ūdens vietā ņemsim jebkuru citu šķidrumu, eksperimenta rezultāti būs tādi paši.
Tātad eksperimenti to pierāda šķidruma iekšpusē ir spiediens, un vienā līmenī tas ir vienāds visos virzienos. Spiediens palielinās līdz ar dziļumu.
Gāzes šajā ziņā neatšķiras no šķidrumiem, jo tām ir arī svars. Bet mums jāatceras, ka gāzes blīvums ir simtiem reižu mazāks par šķidruma blīvumu. Gāzes svars traukā ir mazs, un daudzos gadījumos tās "svara" spiedienu var ignorēt.
Šķidruma spiediena aprēķins uz trauka dibenu un sienām.
Šķidruma spiediena aprēķins uz trauka dibenu un sienām.
Apsveriet, kā aprēķināt šķidruma spiedienu uz trauka dibenu un sienām. Vispirms atrisināsim uzdevumu traukam ar taisnstūrveida paralēlskaldni.
Spēks F, ar kuru šajā traukā ielietais šķidrums nospiež tā dibenu, ir vienāds ar svaru Pšķidrums traukā. Šķidruma svaru var noteikt, zinot tā masu. m. Masu, kā jūs zināt, var aprēķināt pēc formulas: m = ρ V. Mūsu izvēlētajā traukā ielietā šķidruma tilpumu ir viegli aprēķināt. Ja šķidruma kolonnas augstums traukā ir apzīmēts ar burtu h, un kuģa dibena laukums S, tad V = S h.
Šķidra masa m = ρ V, vai m = ρ S h .
Šī šķidruma svars P = gm, vai P = g ρ S h.
Tā kā šķidruma kolonnas svars ir vienāds ar spēku, ar kādu šķidrums nospiež trauka dibenu, tad, dalot svaru P Uz laukumu S, mēs iegūstam šķidruma spiedienu lpp:
p = P/S vai p = g ρ S h/S,
Mēs esam ieguvuši formulu šķidruma spiediena aprēķināšanai uz trauka dibena. No šīs formulas var redzēt, ka šķidruma spiediens trauka dibenā ir atkarīgs tikai no šķidruma kolonnas blīvuma un augstuma.
Tāpēc pēc atvasinātās formulas ir iespējams aprēķināt traukā ielietā šķidruma spiedienu jebkura forma(Stingri sakot, mūsu aprēķins ir piemērots tikai traukiem ar taisnas prizmas un cilindra formu. Institūta fizikas kursos tika pierādīts, ka formula ir patiesa arī patvaļīgas formas traukam). Turklāt to var izmantot, lai aprēķinātu spiedienu uz trauka sienām. Spiediens šķidruma iekšpusē, ieskaitot spiedienu no apakšas uz augšu, arī tiek aprēķināts, izmantojot šo formulu, jo spiediens vienā dziļumā ir vienāds visos virzienos.
Aprēķinot spiedienu, izmantojot formulu p = gph nepieciešams blīvums ρ izteikts kilogramos uz kubikmetrs(kg / m 3) un šķidruma kolonnas augstumu h- metros (m), g\u003d 9,8 N / kg, tad spiediens tiks izteikts paskalos (Pa).
Piemērs. Nosakiet eļļas spiedienu tvertnes apakšā, ja eļļas kolonnas augstums ir 10 m un blīvums ir 800 kg/m 3 .
Pierakstīsim problēmas stāvokli un pierakstīsim to.
Ņemot vērā :
ρ \u003d 800 kg / m 3
Risinājums :
p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.
Atbilde : p ≈ 80 kPa.
Saziņas kuģi.
Saziņas kuģi.
Attēlā parādīti divi trauki, kas savienoti viens ar otru ar gumijas cauruli. Šādus traukus sauc sazinoties. Laistīšanas kanna, tējkanna, kafijas kanna ir saziņas trauku piemēri. No pieredzes zinām, ka ūdens, kas ieliets, piemēram, lejkannā, vienmēr stāv vienā līmenī snīpī un iekšpusē.
Saziņas kuģi mums ir kopīgi. Piemēram, tā var būt tējkanna, lejkanna vai kafijas kanna. |
Viendabīga šķidruma virsmas ir uzstādītas vienā līmenī jebkuras formas saziņas traukos. |
Dažāda blīvuma šķidrumi. |
Ar savienojošiem traukiem var veikt šādu vienkāršu eksperimentu. Eksperimenta sākumā mēs saspiežam gumijas cauruli vidū un ielejam ūdeni vienā no caurulēm. Pēc tam atveram skavu, un ūdens uzreiz ieplūst otrā caurulē, līdz ūdens virsmas abās caurulēs ir vienā līmenī. Jūs varat nostiprināt vienu no caurulēm statīvā, bet otru pacelt, nolaist vai noliekt dažādos virzienos. Un šajā gadījumā, tiklīdz šķidrums nomierinās, tā līmenis abās caurulēs izlīdzināsies.
Jebkuras formas un šķērsgriezuma saziņas traukos viendabīga šķidruma virsmas ir iestatītas vienā līmenī(ar nosacījumu, ka gaisa spiediens virs šķidruma ir vienāds) (109. att.).
To var pamatot šādi. Šķidrums atrodas miera stāvoklī, nepārvietojoties no viena trauka uz otru. Tas nozīmē, ka spiediens abos traukos ir vienāds jebkurā līmenī. Šķidrums abos traukos ir vienāds, tas ir, tam ir vienāds blīvums. Tāpēc arī tā augstumiem jābūt vienādiem. Paceļot vienu trauku vai pievienojot tam šķidrumu, spiediens tajā palielinās un šķidrums pārvietojas citā traukā, līdz spiedieni tiek līdzsvaroti.
Ja vienā no saziņas traukiem ielej viena blīvuma šķidrumu, bet otrajā - cita blīvuma šķidrumu, tad līdzsvara stāvoklī šo šķidrumu līmenis nebūs vienāds. Un tas ir saprotams. Mēs zinām, ka šķidruma spiediens uz trauka dibenu ir tieši proporcionāls kolonnas augstumam un šķidruma blīvumam. Un šajā gadījumā šķidrumu blīvums būs atšķirīgs.
Ar vienādiem spiedieniem šķidruma kolonnas ar lielāku blīvumu augstums būs mazāks par šķidruma kolonnas augstumu ar mazāku blīvumu (Zīm.).
Pieredze. Kā noteikt gaisa masu.
Gaisa svars. Atmosfēras spiediens.
atmosfēras spiediena esamība.
Atmosfēras spiediens ir lielāks par retināta gaisa spiedienu traukā.
Smaguma spēks iedarbojas uz gaisu, kā arī uz jebkuru ķermeni, kas atrodas uz Zemes, un tāpēc gaisam ir svars. Gaisa svaru ir viegli aprēķināt, zinot tā masu.
Mēs ar pieredzi parādīsim, kā aprēķināt gaisa masu. Lai to izdarītu, jums ir jāņem spēcīgs stikla bļoda ar aizbāzni un gumijas cauruli ar skavu. Mēs ar sūkni izsūknējam gaisu no tā, saspiežam cauruli ar skavu un līdzsvarojam uz svariem. Pēc tam, atverot gumijas caurules skavu, ielaidiet tajā gaisu. Šajā gadījumā tiks izjaukts svaru līdzsvars. Lai to atjaunotu, uz citas svaru pannas būs jāuzliek atsvari, kuru masa būs vienāda ar gaisa masu bumbiņas tilpumā.
Eksperimenti atklāja, ka 0 ° C temperatūrā un normālā atmosfēras spiedienā gaisa masa ar tilpumu 1 m 3 ir 1,29 kg. Šī gaisa svaru ir viegli aprēķināt:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Gaisa apvalku, kas ieskauj zemi, sauc atmosfēra (no grieķu val. atmosfēra tvaiks, gaiss un sfēra- bumba).
Atmosfēra, kā liecina lidojumu novērojumi mākslīgie pavadoņi Zeme, stiepjas līdz pat vairāku tūkstošu kilometru augstumam.
Smaguma spēka ietekmē atmosfēras augšējie slāņi, tāpat kā okeāna ūdens, saspiež apakšējos slāņus. Visvairāk tiek saspiests tieši Zemei blakus esošais gaisa slānis un saskaņā ar Paskāla likumu pārnes uz to radīto spiedienu visos virzienos.
Tā rezultātā zemes virsma un uz tās esošie ķermeņi piedzīvo spiedienu visā gaisa biezumā jeb, kā parasti saka šādos gadījumos, pieredzi Atmosfēras spiediens .
Atmosfēras spiediena esamību var izskaidrot ar daudzām parādībām, ar kurām sastopamies dzīvē. Apskatīsim dažus no tiem.
Attēlā redzama stikla caurule, kuras iekšpusē atrodas virzulis, kas cieši pieguļ caurules sieniņām. Caurules galu iemērc ūdenī. Ja pacelsit virzuli, tad aiz tā pacelsies ūdens.
Šo parādību izmanto ūdens sūkņos un dažās citās ierīcēs.
Attēlā parādīts cilindrisks trauks. Tas ir aizvērts ar korķi, kurā ir ievietota caurule ar krānu. Gaiss tiek izsūknēts no trauka ar sūkņa palīdzību. Pēc tam caurules galu ievieto ūdenī. Ja tagad atverat krānu, ūdens strūklakā iešļakstās trauka iekšpusē. Ūdens iekļūst traukā, jo atmosfēras spiediens ir lielāks par retinātā gaisa spiedienu traukā.
Kāpēc Zemes gaisa apvalks pastāv.
Tāpat kā visi ķermeņi, gāzu molekulas, kas veido Zemes gaisa apvalku, tiek piesaistītas Zemei.
Bet kāpēc tad tie visi nenokrīt uz Zemes virsmas? Kā tiek saglabāts Zemes gaisa apvalks, tās atmosfēra? Lai to saprastu, jāņem vērā, ka gāzu molekulas atrodas nepārtrauktā un nejaušā kustībā. Bet tad rodas cits jautājums: kāpēc šīs molekulas neaizlido pasaules telpā, tas ir, kosmosā.
Lai pilnībā pamestu Zemi, molekula, piemēram kosmosa kuģis vai raķetei, jābūt ļoti lielam ātrumam (vismaz 11,2 km/s). Šis tā sauktais otrais bēgšanas ātrums. Lielākās daļas molekulu ātrums Zemes gaisa apvalkā ir daudz mazāks par šo kosmisko ātrumu. Tāpēc lielākā daļa no tām ir saistītas ar Zemi ar gravitācijas spēku, tikai niecīgs molekulu skaits lido ārpus Zemes kosmosā.
Nejaušas molekulu kustības un gravitācijas ietekme uz tām rezultējas ar to, ka gāzes molekulas "peld" kosmosā netālu no Zemes, veidojot gaisa apvalku jeb mums zināmo atmosfēru.
Mērījumi liecina, ka gaisa blīvums strauji samazinās līdz ar augstumu. Tātad 5,5 km augstumā virs Zemes gaisa blīvums ir 2 reizes mazāks nekā tā blīvums pie Zemes virsmas, 11 km augstumā - 4 reizes mazāks utt. Jo augstāks, jo retāks gaiss. Un visbeidzot, vairumā augšējie slāņi(simtiem un tūkstošiem kilometru virs Zemes), atmosfēra pamazām pārvēršas bezgaisa telpā. Zemes gaisa apvalkam nav skaidras robežas.
Stingri sakot, gravitācijas iedarbības dēļ gāzes blīvums jebkurā slēgtā traukā nav vienāds visā trauka tilpumā. Tvertnes apakšā gāzes blīvums ir lielāks nekā tā augšējās daļās, un tāpēc spiediens traukā nav vienāds. Kuģa apakšā tas ir lielāks nekā augšpusē. Tomēr traukā esošajai gāzei šī blīvuma un spiediena atšķirība ir tik maza, ka daudzos gadījumos to var pilnībā ignorēt, tikai jāapzinās. Bet atmosfērā, kas stiepjas vairāku tūkstošu kilometru garumā, atšķirība ir ievērojama.
Atmosfēras spiediena mērīšana. Torricelli pieredze.
Atmosfēras spiedienu nav iespējams aprēķināt, izmantojot formulu šķidruma kolonnas spiediena aprēķināšanai (§ 38). Lai veiktu šādu aprēķinu, jums jāzina atmosfēras augstums un gaisa blīvums. Bet atmosfērai nav noteiktas robežas, un gaisa blīvums ir atšķirīgs augstums savādāk. Tomēr atmosfēras spiedienu var izmērīt, izmantojot eksperimentu, ko 17. gadsimtā ierosināja itāļu zinātnieks. Evangelista Toričelli Galileja students.
Toričelli eksperiments ir šāds: apmēram 1 m gara stikla caurule, kas vienā galā ir noslēgta, ir piepildīta ar dzīvsudrabu. Pēc tam, cieši aizverot caurules otro galu, to apgriež un nolaiž kausiņā ar dzīvsudrabu, kur šis caurules gals tiek atvērts zem dzīvsudraba līmeņa. Tāpat kā jebkurā eksperimentā ar šķidrumu, daļu dzīvsudraba ielej kausā, un daļa paliek mēģenē. Caurulē atlikušās dzīvsudraba kolonnas augstums ir aptuveni 760 mm. Virs dzīvsudraba caurules iekšpusē nav gaisa, ir bezgaisa telpa, tāpēc neviena gāze neizdara spiedienu no augšas uz dzīvsudraba kolonnu šīs caurules iekšpusē un neietekmē mērījumus.
Savu skaidrojumu sniedza arī Toričelli, kurš piedāvāja iepriekš aprakstīto pieredzi. Atmosfēra nospiež dzīvsudraba virsmu kausā. Merkurs ir līdzsvarā. Tas nozīmē, ka spiediens caurulē ir aa 1 (sk. attēlu) ir vienāds ar atmosfēras spiedienu. Mainoties atmosfēras spiedienam, mainās arī dzīvsudraba kolonnas augstums caurulē. Palielinoties spiedienam, kolonna pagarinās. Samazinoties spiedienam, dzīvsudraba kolonnas augstums samazinās.
Spiedienu caurulē līmenī aa1 rada dzīvsudraba kolonnas svars caurulē, jo caurules augšējā daļā virs dzīvsudraba nav gaisa. No tā izriet, ka atmosfēras spiediens ir vienāds ar dzīvsudraba kolonnas spiedienu caurulē , t.i.
lpp atm = lpp dzīvsudrabs.
Jo lielāks atmosfēras spiediens, jo augstāka ir dzīvsudraba kolonna Toričelli eksperimentā. Tāpēc praksē atmosfēras spiedienu var izmērīt pēc dzīvsudraba kolonnas augstuma (milimetros vai centimetros). Ja, piemēram, atmosfēras spiediens ir 780 mm Hg. Art. (viņi saka "dzīvsudraba milimetri"), tas nozīmē, ka gaiss rada tādu pašu spiedienu kā vertikālā dzīvsudraba kolonna, kuras augstums ir 780 mm.
Tāpēc šajā gadījumā par atmosfēras spiediena mērvienību tiek ņemts 1 milimetrs dzīvsudraba staba (1 mm Hg). Atradīsim attiecības starp šo vienību un mums zināmo vienību - paskāls(Pa).
Spiediens dzīvsudraba kolonnā ρ ar augstumu 1 mm ir:
lpp = g ρ h, lpp\u003d 9,8 N / kg 13 600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Tātad, 1 mm Hg. Art. = 133,3 Pa.
Pašlaik atmosfēras spiedienu parasti mēra hektopaskālos (1 hPa = 100 Pa). Piemēram, laika ziņas var vēstīt, ka spiediens ir 1013 hPa, kas ir tāds pats kā 760 mmHg. Art.
Katru dienu novērojot dzīvsudraba kolonnas augstumu caurulē, Toričelli atklāja, ka šis augstums mainās, tas ir, atmosfēras spiediens nav nemainīgs, tas var palielināties un samazināties. Toričelli arī pamanīja, ka atmosfēras spiediens ir saistīts ar laikapstākļu izmaiņām.
Ja Toričelli eksperimentā izmantotajai dzīvsudraba caurulei pievienojat vertikālu skalu, jūs iegūsit vienkāršāko ierīci - dzīvsudraba barometrs (no grieķu val. baros- smagums, metroo- mērs). To izmanto atmosfēras spiediena mērīšanai.
Barometrs - aneroids.
Praksē atmosfēras spiediena mērīšanai izmanto metāla barometru, ko sauc aneroids (tulkojumā no grieķu valodas - aneroids). Barometru tā sauc, jo tas nesatur dzīvsudrabu.
Aneroida izskats ir parādīts attēlā. Tās galvenā daļa ir metāla kaste 1 ar viļņainu (rievotu) virsmu (skat. citu att.). No šīs kastes tiek izsūknēts gaiss, un, lai atmosfēras spiediens nesaspiestu kasti, tās vāks 2 tiek uzvilkts ar atsperi. Palielinoties atmosfēras spiedienam, vāks noliecas uz leju un nospriego atsperi. Kad spiediens samazinās, atspere iztaisno vāku. Bultiņas rādītājs 4 ir piestiprināts pie atsperes ar transmisijas mehānisma 3 palīdzību, kas, mainoties spiedienam, pārvietojas pa labi vai pa kreisi. Zem bultiņas ir nostiprināta skala, kuras dalījumus iezīmē pēc dzīvsudraba barometra rādījumiem. Tādējādi skaitlis 750, pret kuru stāv aneroidā bultiņa (skat. att.), parāda, ka g. Šis brīdis dzīvsudraba barometrā dzīvsudraba kolonnas augstums ir 750 mm.
Tāpēc atmosfēras spiediens ir 750 mm Hg. Art. vai ≈ 1000 hPa.
Atmosfēras spiediena vērtība ir ļoti svarīga, lai prognozētu laikapstākļus tuvākajām dienām, jo atmosfēras spiediena izmaiņas ir saistītas ar laikapstākļu izmaiņām. Barometrs - nepieciešamo ierīci meteoroloģiskajiem novērojumiem.
Atmosfēras spiediens dažādos augstumos.
Šķidrumā spiediens, kā zināms, ir atkarīgs no šķidruma blīvuma un tā kolonnas augstuma. Zemās saspiežamības dēļ šķidruma blīvums dažādos dziļumos ir gandrīz vienāds. Tāpēc, aprēķinot spiedienu, mēs uzskatām, ka tā blīvums ir nemainīgs un ņemam vērā tikai augstuma izmaiņas.
Ar gāzēm situācija ir sarežģītāka. Gāzes ir ļoti saspiežamas. Un jo vairāk gāze tiek saspiesta, jo lielāks ir tās blīvums un lielāks spiediens, ko tā rada. Galu galā gāzes spiedienu rada tās molekulu ietekme uz ķermeņa virsmu.
Gaisa slāņus, kas atrodas netālu no Zemes virsmas, saspiež visi virs tiem esošie gaisa slāņi. Bet jo augstāks ir gaisa slānis no virsmas, jo vājāk tas ir saspiests, jo mazāks ir tā blīvums. Tādējādi, jo mazāks spiediens tas rada. Ja, piemēram, balons paceļas virs Zemes virsmas, tad gaisa spiediens uz bumbu kļūst mazāks. Tas notiek ne tikai tāpēc, ka samazinās gaisa kolonnas augstums virs tā, bet arī tāpēc, ka samazinās gaisa blīvums. Augšpusē tas ir mazāks nekā apakšā. Tāpēc gaisa spiediena atkarība no augstuma ir sarežģītāka nekā šķidrumiem.
Novērojumi liecina, ka atmosfēras spiediens apgabalos, kas atrodas jūras līmenī, ir vidēji 760 mm Hg. Art.
Atmosfēras spiedienu, kas vienāds ar dzīvsudraba kolonnas spiedienu, kura augstums ir 760 mm, 0 ° C temperatūrā sauc par normālu atmosfēras spiedienu..
normāls atmosfēras spiediens vienāds ar 101 300 Pa = 1013 hPa.
Jo lielāks augstums, jo zemāks spiediens.
Ar nelieliem kāpumiem vidēji uz katriem 12 m kāpuma spiediens samazinās par 1 mm Hg. Art. (jeb 1,33 hPa).
Zinot spiediena atkarību no augstuma, var noteikt augstumu virs jūras līmeņa, mainot barometra rādījumus. Tiek saukti aneroīdi, kuriem ir skala, pēc kuras var tieši izmērīt augstumu virs jūras līmeņa augstuma mērītāji . Tos izmanto aviācijā un kāpjot kalnos.
Spiediena mērītāji.
Mēs jau zinām, ka atmosfēras spiediena mērīšanai izmanto barometrus. Lai izmērītu spiedienu, kas ir lielāks vai mazāks par atmosfēras spiedienu, spiediena mērītāji (no grieķu val. manos- reti, neuzkrītoši metroo- mērs). Spiediena mērītāji ir šķidrums Un metāls.
|
|
Vispirms apsveriet ierīci un darbību atvērts šķidruma manometrs. Tas sastāv no stikla caurules ar divām kājām, kurā ielej nedaudz šķidruma. Šķidrums ir uzstādīts abos ceļos vienā līmenī, jo uz tā virsmu trauka ceļos iedarbojas tikai atmosfēras spiediens.
Lai saprastu, kā šāds manometrs darbojas, to ar gumijas caurulīti var savienot ar apaļu plakanu kastīti, kuras viena puse ir pārklāta ar gumijas plēvi. Ja uzspiedīsiet ar pirkstu uz plēves, tad kastē pievienotajā manometra ceļgalā šķidruma līmenis samazināsies, bet otrā ceļgalā tas palielināsies. Kas to izskaidro?
Nospiežot uz plēves, kastē palielinās gaisa spiediens. Saskaņā ar Paskāla likumu šis spiediena pieaugums tiek pārnests uz šķidrumu tajā manometra ceļgalā, kas ir piestiprināts pie kastes. Tāpēc spiediens uz šķidrumu šajā ceļgalā būs lielāks nekā citā, kur uz šķidrumu iedarbojas tikai atmosfēras spiediens. Šī pārmērīgā spiediena ietekmē šķidrums sāks kustēties. Ceļā ar saspiestu gaisu šķidrums nokritīs, otrā pacelsies. Šķidrums nonāks līdzsvarā (apstāsies), kad pārspiediens saspiestais gaiss tiks līdzsvarots ar spiedienu, kas rada lieko šķidruma kolonnu manometra otrā kājā.
Jo spēcīgāks spiediens uz plēvi, jo augstāka ir liekā šķidruma kolonna, jo lielāks ir tās spiediens. Sekojoši, spiediena izmaiņas var spriest pēc šīs liekās kolonnas augstuma.
Attēlā parādīts, kā šāds manometrs var izmērīt spiedienu šķidruma iekšienē. Jo dziļāk caurule tiek iegremdēta šķidrumā, jo lielāka kļūst šķidruma kolonnu augstuma atšķirība manometra ceļos., tātad, un šķidrums rada lielāku spiedienu.
Ja jūs uzstādīsiet ierīces kārbu kādā dziļumā šķidruma iekšpusē un pagriežat to ar plēvi uz augšu, uz sāniem un uz leju, tad manometra rādījumi nemainīsies. Tā tam ir jābūt, jo vienā līmenī šķidruma iekšienē spiediens ir vienāds visos virzienos.
Attēlā redzams metāla manometrs . Šāda manometra galvenā daļa ir caurulē izliekta metāla caurule 1 , kura viens gals ir aizvērts. Otrs caurules gals ar krānu 4 sazinās ar trauku, kurā mēra spiedienu. Palielinoties spiedienam, caurule saliecas. Tā slēgtā gala kustība ar sviru 5 un zobrati 3 nodots šāvējam 2 pārvietojoties pa instrumenta skalu. Kad spiediens samazinās, caurule, pateicoties tās elastībai, atgriežas iepriekšējā pozīcijā, un bultiņa atgriežas skalas nulles dalījumā.
Virzuļa šķidruma sūknis.
Iepriekš aplūkotajā eksperimentā (§ 40) tika atklāts, ka ūdens stikla caurulē atmosfēras spiediena ietekmē pacēlās uz augšu aiz virzuļa. Šī darbība ir balstīta virzulis sūkņi.
Sūknis shematiski parādīts attēlā. Tas sastāv no cilindra, kura iekšpusē iet uz augšu un uz leju, cieši piestiprinoties pie trauka sieniņām, virzuļa 1 . Vārsti ir uzstādīti cilindra apakšējā daļā un pašā virzulī. 2 atveras tikai uz augšu. Kad virzulis virzās uz augšu, ūdens atmosfēras spiediena ietekmē iekļūst caurulē, paceļ apakšējo vārstu un pārvietojas aiz virzuļa.
Kad virzulis virzās uz leju, ūdens zem virzuļa nospiež apakšējo vārstu, un tas aizveras. Tajā pašā laikā zem ūdens spiediena atveras vārsts virzuļa iekšpusē, un ūdens ieplūst telpā virs virzuļa. Ar nākamo virzuļa kustību uz augšu, vietā ar to paceļas arī virs tā esošais ūdens, kas izplūst izplūdes caurulē. Tajā pašā laikā aiz virzuļa paceļas jauna ūdens daļa, kas, virzuli pēc tam nolaižot, atradīsies virs tā, un visa šī procedūra tiek atkārtota atkal un atkal, kamēr sūknis darbojas.
Hidrauliskā prese.
Paskāla likums ļauj izskaidrot darbību hidrauliskā mašīna (no grieķu val. hidraulika- ūdens). Tās ir mašīnas, kuru darbības pamatā ir šķidrumu kustības un līdzsvara likumi.
Hidrauliskās mašīnas galvenā daļa ir divi dažāda diametra cilindri, kas aprīkoti ar virzuļiem un savienojošo cauruli. Telpa zem virzuļiem un caurules ir piepildīta ar šķidrumu (parasti minerāleļļa). Šķidruma kolonnu augstumi abos cilindros ir vienādi, kamēr uz virzuļiem neiedarbojas nekādi spēki.
Tagad pieņemsim, ka spēki F 1 un F 2 - spēki, kas iedarbojas uz virzuļiem, S 1 un S 2 - virzuļu zonas. Spiediens zem pirmā (mazā) virzuļa ir lpp 1 = F 1 / S 1 , un zem otrā (liels) lpp 2 = F 2 / S 2. Saskaņā ar Paskāla likumu šķidruma spiediens miera stāvoklī tiek pārraidīts vienādi visos virzienos, t.i. lpp 1 = lpp 2 vai F 1 / S 1 = F 2 / S 2, no kurienes:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Tāpēc spēks F 2 tik daudz vairāk spēka F 1 , Cik reizes lielā virzuļa laukums ir lielāks par mazā virzuļa laukumu?. Piemēram, ja lielā virzuļa laukums ir 500 cm 2, bet mazais ir 5 cm 2, un uz mazo virzuli iedarbojas 100 N spēks, tad uz virzuli iedarbosies 100 reižu lielāks spēks. lielāks virzulis, tas ir, 10 000 N.
Tādējādi ar hidrauliskās mašīnas palīdzību iespējams sabalansēt lielu spēku ar mazu spēku.
Attieksme F 1 / F 2 parāda spēka pieaugumu. Piemēram, iepriekš minētajā piemērā spēkā esošais pastiprinājums ir 10 000 N / 100 N = 100.
Hidraulisko mašīnu, ko izmanto presēšanai (saspiešanai), sauc hidrauliskā prese .
Hidrauliskās preses tiek izmantotas vietās, kur nepieciešama liela jauda. Piemēram, eļļas spiešanai no sēklām eļļas dzirnavās, saplākšņa, kartona, siena presēšanai. Tērauda rūpnīcās izmanto hidrauliskās preses, lai izgatavotu tērauda mašīnu vārpstas, dzelzceļa riteņus un daudzus citus izstrādājumus. Mūsdienu hidrauliskās preses spēj attīstīt desmitiem un simtiem miljonu ņūtonu lielu spēku.
Ierīce hidrauliskā prese shematiski parādīts attēlā. Nospiežamais korpuss 1 (A) tiek novietots uz platformas, kas savienota ar lielu virzuli 2 (B). Mazais virzulis 3 (D) rada lielu spiedienu uz šķidrumu. Šis spiediens tiek pārnests uz katru šķidruma punktu, kas piepilda cilindrus. Tāpēc tāds pats spiediens iedarbojas uz otro, lielo virzuli. Bet, tā kā 2. (lielā) virzuļa laukums ir lielāks nekā mazā, tad spēks, kas iedarbojas uz to, būs lielāks nekā spēks, kas iedarbojas uz virzuli 3 (D). Zem šī spēka virzulis 2 (B) pacelsies. Kad virzulis 2 (B) paceļas, korpuss (A) balstās pret fiksēto augšējo platformu un tiek saspiests. Spiediena mērītājs 4 (M) mēra šķidruma spiedienu. Drošības ventilis 5 (P) atveras automātiski, kad šķidruma spiediens pārsniedz pieļaujamo vērtību.
No maza cilindra uz lielu šķidrumu tiek sūknēts ar atkārtotām mazā virzuļa 3 (D) kustībām. Tas tiek darīts šādā veidā. Kad mazais virzulis (D) tiek pacelts, atveras vārsts 6 (K) un šķidrums tiek iesūkts telpā zem virzuļa. Kad mazais virzulis tiek nolaists šķidruma spiediena ietekmē, vārsts 6 (K) aizveras, vārsts 7 (K") atveras, un šķidrums nonāk lielā traukā.
Ūdens un gāzes iedarbība uz tajos iegremdētu ķermeni.
Zem ūdens mēs viegli varam pacelt akmeni, kuru diez vai var pacelt gaisā. Ja jūs iegremdēsiet korķi zem ūdens un atlaidīsiet to no rokām, tas peldēs. Kā šīs parādības var izskaidrot?
Mēs zinām (§ 38), ka šķidrums nospiež trauka dibenu un sienas. Un, ja šķidrumā ievieto kādu cietu ķermeni, tad arī tas tiks pakļauts spiedienam, tāpat kā trauka sienas.
Apsveriet spēkus, kas iedarbojas no šķidruma puses uz tajā iegremdēto ķermeni. Lai būtu vieglāk spriest, mēs izvēlamies ķermeni, kura forma ir paralēlskaldnis ar pamatnēm, kas ir paralēlas šķidruma virsmai (att.). Spēki, kas iedarbojas uz ķermeņa sānu virsmām, ir vienādi pa pāriem un līdzsvaro viens otru. Šo spēku ietekmē ķermenis tiek saspiests. Bet spēki, kas iedarbojas uz ķermeņa augšējo un apakšējo virsmu, nav vienādi. Uz augšējās sejas nospiež no augšas ar spēku F 1 kolonna ar šķidruma augstumu h viens . Apakšējās virsmas līmenī spiediens rada šķidruma kolonnu ar augstumu h 2. Šis spiediens, kā mēs zinām (§ 37), tiek pārraidīts šķidruma iekšienē visos virzienos. Tāpēc uz ķermeņa lejasdaļas no apakšas uz augšu ar spēku F 2 augstu nospiež šķidruma kolonnu h 2. Bet h vēl 2 h 1 , tātad spēka modulis F Vēl 2 barošanas moduļi F viens . Tāpēc ķermenis ar spēku tiek izspiests no šķidruma F vyt, vienāds ar spēku starpību F 2 - F 1 , t.i.
|
|
Bet S·h = V, kur V ir paralēlskaldņa tilpums, un ρ W · V = m W ir šķidruma masa paralēlskaldņa tilpumā. Sekojoši, F vyt \u003d g m labi \u003d P well, t.i. peldošais spēks ir vienāds ar šķidruma svaru tajā iegremdētā ķermeņa tilpumā(Peldspējas spēks ir vienāds ar šķidruma svaru, kura tilpums ir tāds pats kā tajā iegremdētā ķermeņa tilpums). Eksperimentāli ir viegli atklāt tāda spēka esamību, kas izstumj ķermeni no šķidruma. Uz attēla bet parādīts korpuss, kas piekārts atsperei ar bultas rādītāju galā. Bultiņa apzīmē statīva atsperes spriegojumu. Kad ķermenis tiek izlaists ūdenī, avots saraujas (Zīm. b). Tāda pati atsperes kontrakcija tiks iegūta, ja ar kādu spēku iedarbosities uz ķermeni no apakšas uz augšu, piemēram, piespiedīsiet to ar roku (pacelsiet). Tāpēc pieredze to apstiprina spēks, kas iedarbojas uz ķermeni šķidrumā, izspiež ķermeni no šķidruma. Uz gāzēm, kā zināms, attiecas arī Paskāla likums. Tāpēc ķermeņi gāzē tiek pakļauti spēkam, kas tos izspiež no gāzes. Šī spēka ietekmē baloni paceļas uz augšu. Eksperimentāli var novērot arī tāda spēka esamību, kas izspiež ķermeni no gāzes. Uz saīsinātas skalas pannas piekarinām stikla lodi vai lielu kolbu, kas noslēgta ar korķi. Svari ir līdzsvaroti. Tad zem kolbas (vai lodītes) novieto platu trauku tā, lai tas apņemtu visu kolbu. Trauku piepilda ar oglekļa dioksīdu, kura blīvums ir lielāks par gaisa blīvumu (tāpēc ogļskābā gāze nogrimst un piepilda trauku, izspiežot no tā gaisu). Šajā gadījumā tiek traucēts svaru līdzsvars. Krūze ar piekārtu kolbu paceļas augšā (Zīm.). Oglekļa dioksīdā iegremdēta kolba piedzīvo lielāku peldošo spēku nekā tas, kas uz to iedarbojas gaisā. Spēks, kas izspiež ķermeni no šķidruma vai gāzes, ir vērsts pretēji šim ķermenim pieliktajam gravitācijas spēkam. Tāpēc prolkosmoss). Tas izskaidro, kāpēc ūdenī mēs dažreiz viegli paceļam ķermeņus, kurus diez vai spējam noturēt gaisā. No atsperes ir piekārts neliels spainis un cilindrisks korpuss (att., a). Bultiņa uz statīva apzīmē atsperes pagarinājumu. Tas parāda ķermeņa svaru gaisā. Pēc korpusa pacelšanas zem tā tiek novietots drenāžas trauks, kas piepildīts ar šķidrumu līdz drenāžas caurules līmenim. Pēc tam ķermenis ir pilnībā iegremdēts šķidrumā (att., b). Kurā tiek izlieta daļa šķidruma, kura tilpums ir vienāds ar ķermeņa tilpumu no lešanas trauka glāzē. Atspere saraujas un atsperes rādītājs paceļas, lai norādītu uz ķermeņa svara samazināšanos šķidrumā. Šajā gadījumā papildus gravitācijas spēkam uz ķermeni iedarbojas cits spēks, kas to izspiež no šķidruma. Ja šķidrums no stikla tiek ielejams augšējā spainī (t.i., tajā, kuru izspieda ķermenis), atsperes rādītājs atgriezīsies sākotnējā stāvoklī (att., c).
Balstoties uz šo pieredzi, var secināt, ka spēks, kas spiež ķermeni, kas ir pilnībā iegremdēts šķidrumā, ir vienāds ar šķidruma svaru šī ķermeņa tilpumā . Pie tāda paša secinājuma mēs nonācām 48.§. Ja līdzīgu eksperimentu veiktu ar ķermeni, kas iegremdēts kādā gāzē, tas to parādītu spēks, kas izspiež ķermeni no gāzes, ir arī vienāds ar ķermeņa tilpumā ņemtās gāzes svaru . Tiek saukts spēks, kas izspiež ķermeni no šķidruma vai gāzes Arhimēda spēks , par godu zinātniekam Arhimēds kurš pirmais norādīja uz tā esamību un aprēķināja tā nozīmi. Tātad pieredze ir apstiprinājusi, ka Arhimēda (vai peldošais) spēks ir vienāds ar šķidruma svaru ķermeņa tilpumā, t.i. F A = P f = g m labi. Ķermeņa izspiestā šķidruma masu mf var izteikt ar tā blīvumu ρ w un šķidrumā iegremdētā ķermeņa tilpumu V t (jo V l - ķermeņa izspiestā šķidruma tilpums ir vienāds ar V t - šķidrumā iegremdētā ķermeņa tilpums), ti, m W = ρ W V t. Tad iegūstam: F A= g ρ f · V T Tāpēc Arhimēda spēks ir atkarīgs no šķidruma blīvuma, kurā ķermenis ir iegremdēts, un no šī ķermeņa tilpuma. Bet tas nav atkarīgs, piemēram, no šķidrumā iegremdētas ķermeņa vielas blīvuma, jo šis daudzums nav iekļauts iegūtajā formulā. Tagad noteiksim šķidrumā (vai gāzē) iegremdēta ķermeņa svaru. Tā kā šajā gadījumā divi spēki, kas iedarbojas uz ķermeni, ir vērsti pretējos virzienos (gravitācija ir uz leju, bet Arhimēda spēks ir uz augšu), tad ķermeņa svars šķidrumā P 1 būs mazāks svarsķermeņi vakuumā P = gm Arhimēda spēkiem F A = g m w (kur m w ir ķermeņa izspiestā šķidruma vai gāzes masa). Pa šo ceļu, ja ķermenis ir iegremdēts šķidrumā vai gāzē, tas zaudē savu svaru tik daudz, cik sver tā izspiestais šķidrums vai gāze. Piemērs. Nosakiet peldošo spēku, kas iedarbojas uz akmeni ar tilpumu 1,6 m 3 jūras ūdenī. Pierakstīsim problēmas stāvokli un atrisināsim to. Kad peldošais ķermenis sasniedz šķidruma virsmu, tad ar tā tālāku kustību uz augšu Arhimēda spēks samazināsies. Kāpēc? Bet tāpēc, ka šķidrumā iegremdētās ķermeņa daļas tilpums samazināsies, un Arhimēda spēks ir vienāds ar šķidruma svaru tajā iegremdētās ķermeņa daļas tilpumā. Kad Arhimēda spēks kļūst vienāds ar gravitācijas spēku, ķermenis apstāsies un peld uz šķidruma virsmas, daļēji iegremdējot tajā. Iegūto secinājumu ir viegli pārbaudīt eksperimentāli. Ielejiet ūdeni kanalizācijas tvertnē līdz kanalizācijas caurules līmenim. Pēc tam iegremdēsim peldošo ķermeni traukā, iepriekš to nosverot gaisā. Nolaidies ūdenī, ķermenis izspiež ūdens tilpumu, kas vienāds ar tajā iegremdētās ķermeņa daļas tilpumu. Nosverot šo ūdeni, mēs atklājam, ka tā svars (Arhimēda spēks) ir vienāds ar gravitācijas spēku, kas iedarbojas uz peldošu ķermeni, vai šī ķermeņa svaru gaisā. Veicot tos pašus eksperimentus ar jebkuriem citiem ķermeņiem, kas peld dažādos šķidrumos - ūdenī, spirtā, sāls šķīdumā, varat pārliecināties, ka ja ķermenis peld šķidrumā, tad tā izspiestā šķidruma svars ir vienāds ar šī ķermeņa svaru gaisā. To ir viegli pierādīt ja cietas cietas vielas blīvums ir lielāks par šķidruma blīvumu, tad ķermenis tādā šķidrumā grimst. Šajā šķidrumā peld ķermenis ar mazāku blīvumu. Piemēram, dzelzs gabals nogrimst ūdenī, bet peld dzīvsudrabā. Savukārt ķermenis, kura blīvums ir vienāds ar šķidruma blīvumu, šķidruma iekšpusē paliek līdzsvarā. Ledus peld uz ūdens virsmas, jo tā blīvums ir mazāks nekā ūdens blīvums. Jo mazāks ķermeņa blīvums salīdzinājumā ar šķidruma blīvumu, jo mazāka ķermeņa daļa ir iegremdēta šķidrumā . Ar vienādu ķermeņa un šķidruma blīvumu ķermenis peld šķidruma iekšpusē jebkurā dziļumā. Tvertnē atbilstoši to blīvumam atrodas divi nesajaucami šķidrumi, piemēram, ūdens un petroleja: trauka apakšējā daļā - blīvāks ūdens (ρ = 1000 kg / m 3), augšpusē - vieglāka petroleja (ρ = 800). kg / m 3) . Ūdens vidē mītošo dzīvo organismu vidējais blīvums maz atšķiras no ūdens blīvuma, tāpēc to svaru gandrīz pilnībā līdzsvaro Arhimēda spēks. Pateicoties tam, ūdens dzīvniekiem nav vajadzīgi tik spēcīgi un masīvi skeleti kā sauszemes. Tā paša iemesla dēļ ūdensaugu stumbri ir elastīgi. Zivs peldpūslis viegli maina tā tilpumu. Kad zivs ar muskuļu palīdzību nolaižas lielā dziļumā, un ūdens spiediens uz to palielinās, burbulis saraujas, zivs ķermeņa apjoms samazinās, un tā nevis spiežas uz augšu, bet gan peld dziļumā. Tādējādi zivs noteiktās robežās var regulēt savas niršanas dziļumu. Vaļi regulē savu niršanas dziļumu, saraujoties un paplašinot plaušu kapacitāti. Buru kuģi.No tiek būvēti kuģi, kas kuģo pa upēm, ezeriem, jūrām un okeāniem dažādi materiāli ar dažādu blīvumu. Korpuss parasti ir izgatavots no tērauda loksnes. Arī visi iekšējie stiprinājumi, kas dod kuģiem izturību, ir izgatavoti no metāliem. Izmanto laivu būvēšanai dažādi materiāli, kam ir gan lielāks, gan mazāks blīvums salīdzinājumā ar ūdeni. Kā kuģi peld, uzņem un pārvadā lielas kravas? Eksperiments ar peldošu ķermeni (§ 50) parādīja, ka ķermenis ar savu zemūdens daļu izspiež tik daudz ūdens, ka šis ūdens pēc svara ir vienāds ar ķermeņa svaru gaisā. Tas attiecas arī uz jebkuru kuģi. Kuģa zemūdens daļas izspiestā ūdens svars ir vienāds ar kuģa svaru ar kravu gaisā vai gravitācijas spēku, kas iedarbojas uz kuģi ar kravu. Dziļumu, kādā kuģis ir iegremdēts ūdenī, sauc melnraksts . Dziļākā pieļaujamā iegrime uz kuģa korpusa ir atzīmēta ar sarkanu līniju, ko sauc ūdenslīnija (no holandiešu valodas. ūdens- ūdens). Ūdens svaru, ko kuģis izspiež, kad tas ir iegremdēts ūdenslīnijā un kas vienāds ar gravitācijas spēku, kas iedarbojas uz kuģi ar kravu, sauc par kuģa pārvietojumu.. Šobrīd naftas pārvadāšanai tiek būvēti kuģi ar tilpumu 5 000 000 kN (5 10 6 kN) un vairāk, t.i., kuru masa kopā ar kravu ir 500 000 tonnu (5 10 5 t) un vairāk. Ja no ūdensizspaida atņemam paša kuģa svaru, tad iegūstam šī kuģa kravnesību. Kravnesība parāda kuģa pārvadātās kravas svaru. Kopš tā laika pastāv kuģu būve Senā Ēģipte, Feniķijā (tiek uzskatīts, ka feniķieši bija vieni no labākajiem kuģu būvētājiem), Senā Ķīna. Krievijā kuģu būve radās 17. un 18. gadsimta mijā. Galvenokārt tika būvēti karakuģi, taču tieši Krievijā tapa pirmais ledlauzis, kuģi ar iekšdedzes dzinēju un kodolledlauzis Arktika. Aeronautika.
Zīmējums, kurā aprakstīta brāļu Mongolfjē bumba 1783. gadā: “Skats un precīzi izmēri"Aerostats Zeme"Kas bija pirmais." 1786. gads Kopš seniem laikiem cilvēki ir sapņojuši par iespēju lidot virs mākoņiem, peldēt gaisa okeānā, kuģojot pa jūru. Aeronautikai Sākumā tika izmantoti baloni, kas tika piepildīti vai nu ar sakarsētu gaisu, vai ar ūdeņradi vai hēliju. Lai balons paceltos gaisā, ir nepieciešams, lai Arhimēda spēks (peldspēja) F A, kas iedarbojās uz bumbu, bija vairāk nekā gravitācija F smags, t.i. F A > F smags Kad bumba paceļas, Arhimēda spēks, kas iedarbojas uz to, samazinās ( F A = gρV), jo atmosfēras augšējo slāņu blīvums ir mazāks nekā Zemes virsmas blīvums. Lai paceltos augstāk, no bumbas tiek nomests īpašs balasts (atsvars), kas atvieglo bumbu. Galu galā bumba sasniedz maksimālo pacelšanas augstumu. Lai nolaistu bumbiņu no tās apvalka, izmantojot īpašs vārsts daļa gāzes tiek atbrīvota. Horizontālā virzienā balons kustas tikai vēja ietekmē, tāpēc to sauc balons (no grieķu val gaiss- gaiss, stato- stāvus). Ne tik sen milzīgi baloni tika izmantoti, lai pētītu atmosfēras augšējos slāņus, stratosfēru - stratostati . Pirms mēs iemācījāmies būvēt lielas lidmašīnas pasažieru un kravu pārvadāšanai ar gaisa transportu tika izmantoti vadāmie baloni - dirižabļi. Viņiem ir iegarena forma, zem korpusa ir piekārta gondola ar dzinēju, kas dzen dzenskrūvi. Balons ne tikai paceļas pats, bet var arī pacelt kādu kravu: kabīni, cilvēkus, instrumentus. Tāpēc, lai noskaidrotu, kādu slodzi gaisa balons spēj pacelt, tā ir jānosaka. celšanas spēks. Ļaujiet, piemēram, ar hēliju piepildītu balonu, kura tilpums ir 40 m 3, palaist gaisā. Hēlija masa, kas aizpilda lodītes apvalku, būs vienāda ar: Tas nozīmē, ka šī bumba var pacelt kravu, kas sver 520 N – 71 N = 449 N. Tas ir tās pacelšanas spēks. Tāda paša tilpuma balons, bet piepildīts ar ūdeņradi, var pacelt 479 N lielu slodzi. Tas nozīmē, ka tā pacelšanas spēks ir lielāks nekā balonam, kas piepildīts ar hēliju. Bet tomēr hēliju izmanto biežāk, jo tas nedeg un tāpēc ir drošāks. Ūdeņradis ir degoša gāze. Ar karstu gaisu piepildītu balonu pacelt un nolaist ir daudz vieglāk. Šim nolūkam zem cauruma, kas atrodas lodītes apakšējā daļā, atrodas deglis. Ar palīdzību gāzes deglis ir iespējams regulēt gaisa temperatūru bumbas iekšpusē un līdz ar to arī tās blīvumu un peldspēju. Lai bumba paceltos augstāk, pietiek ar to spēcīgāk uzsildīt tajā esošo gaisu, palielinot degļa liesmu. Kad degļa liesma samazinās, gaisa temperatūra bumbiņā samazinās, un bumba nokrīt. Iespējams izvēlēties tādu bumbiņas temperatūru, pie kuras bumbas un kabīnes svars būs vienāds ar peldspējas spēku. Tad bumba karāsies gaisā, un no tās būs viegli veikt novērojumus. Zinātnei attīstoties, būtiskas izmaiņas notika arī aeronavigācijas tehnoloģijās. Bija iespējams izmantot jaunus balonu apvalkus, kas kļuva izturīgi, sala izturīgi un viegli. Sasniegumi radiotehnikas, elektronikas, automatizācijas jomā ļāva projektēt bezpilota balonus. Šos balonus izmanto gaisa straumju pētīšanai, ģeogrāfiskiem un biomedicīnas pētījumiem atmosfēras zemākajos slāņos. Lai saprastu, kāds spiediens ir fizikā, apsveriet vienkāršu un pazīstamu piemēru. Kuru? Situācijā, kad vajadzēs sagriezt desu, izmantosim asāko priekšmetu - nazi, nevis karoti, ķemmi vai pirkstu. Atbilde ir acīmredzama - nazis ir asāks, un viss spēks, ko mēs pieliekam, tiek sadalīts pa ļoti tievo naža malu, maksimālais efekts objekta daļas atdalīšanas veidā, t.i. desiņas. Vēl viens piemērs - stāvam uz irdena sniega. Kājas neizdodas, staigāšana ir ārkārtīgi neērta. Kāpēc tad slēpotāji viegli un lielā ātrumā steidz mums garām, nenoslīkstot un nesapinoties tajā pašā irdenajā sniegā? Skaidrs, ka sniegs visiem ir vienāds, gan slēpotājiem, gan soļotājiem, taču ietekme uz to ir dažāda. Ar aptuveni vienādu spiedienu, tas ir, svaru, virsmas laukums, kas spiež uz sniegu, ļoti atšķiras. Slēpju laukums ir daudz lielāks nekā apavu zoles laukums, un attiecīgi svars tiek sadalīts pa lielāku virsmu. Kas mums palīdz vai, gluži pretēji, neļauj efektīvi ietekmēt virsmu? Kāpēc asu nazi labāk sagriež maizi un plakanas platās slēpes labāk turas uz virsmas, samazinot iekļūšanu sniegā? Septītās klases fizikas kursā tam tiek pētīts spiediena jēdziens. spiediens fizikāVirsmai pielikto spēku sauc par spiediena spēku. Un spiediens ir fizisks lielums, kas ir vienāds ar noteiktai virsmai pieliktā spiediena spēka attiecību pret šīs virsmas laukumu. Spiediena aprēķināšanas formula fizikā ir šāda: kur p ir spiediens, Mēs redzam, kā spiedienu apzīmē fizikā, kā arī redzam, ka ar tādu pašu spēku spiediens ir lielāks, ja atbalsta laukums jeb, citiem vārdiem sakot, mijiedarbojošo ķermeņu saskares laukums ir mazāks. Un otrādi, palielinoties atbalsta laukumam, spiediens samazinās. Tāpēc asāks nazis labāk griež jebkuru ķermeni, un sienā iedurtas naglas tiek veidotas ar asiem galiem. Un tāpēc slēpes turas uz sniega daudz labāk nekā to prombūtne. Spiediena mērvienībasSpiediena mērvienība ir 1 ņūtons uz kvadrātmetru - tie ir daudzumi, kas mums jau zināmi no septītās klases kursa. Mēs varam arī konvertēt spiediena vienības N / m2 par paskaliem, mērvienībām, kas nosauktas franču zinātnieka Blēza Paskāla vārdā, kurš atvasināja tā saukto Paskāla likumu. 1 N/m = 1 Pa. Praksē tiek izmantotas arī citas spiediena mērvienības - dzīvsudraba staba milimetri, stieņi utt. 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:
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- paātrinājums Brīvais kritiens 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:
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 spiediensAtmosfēra 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 spiediensVēl viens piemērs, kad mēs saskaramies ar spiedienu Ikdiena ir asinsspiediena mērījums.
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 vakuumsVakuums 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. 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 spiedienu sauc fiziskais daudzums, 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 brīvā kritiena paātrinājuma apstākļos, kas vienāds ar 9,80665 m/s2. Tādējādi viens kilograma spēks ir vienāds ar 9,80665 ņūtoniem, un 1 atmosfēra ir 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. Mēs arī iesakām
 Notiek ielāde... |
