Presiunea ca mărime fizică. Formula de presiune pentru aer, vapori, lichid sau solid

Imaginați-vă un cilindru etanș umplut cu aer, cu un piston deasupra. Dacă începeți să puneți presiune pe piston, atunci volumul de aer din cilindru va începe să scadă, moleculele de aer se vor ciocni între ele și cu pistonul din ce în ce mai intens, iar presiunea aerului comprimat pe piston va crește.

Dacă pistonul este acum eliberat brusc, atunci aerul comprimat îl va împinge brusc în sus. Acest lucru se va întâmpla deoarece cu o suprafață constantă a pistonului, forța care acționează asupra pistonului de la aerul comprimat va crește. Zona pistonului a rămas neschimbată, iar forța din partea laterală a moleculelor de gaz a crescut, iar presiunea a crescut în consecință.

Sau alt exemplu. Un bărbat stă pe pământ, stă cu ambele picioare. În această poziție, o persoană este confortabilă, nu se confruntă cu inconveniente. Dar ce se întâmplă dacă această persoană decide să stea pe un picior? Își va îndoi unul dintre picioare la genunchi, iar acum se va sprijini de pământ cu un singur picior. În această poziție, o persoană va simți un oarecare disconfort, deoarece presiunea asupra piciorului a crescut și de aproximativ 2 ori. De ce? Pentru că zona prin care gravitația apasă acum o persoană pe pământ a scăzut de 2 ori. Iată un exemplu despre ce este presiunea și cât de ușor este de detectat în viața de zi cu zi.

Din punct de vedere al fizicii, presiunea este o mărime fizică egală numeric cu forța care acționează perpendicular pe suprafață pe unitatea de suprafață a acestei suprafețe. Prin urmare, pentru a determina presiunea într-un anumit punct de pe suprafață, componenta normală a forței aplicate suprafeței este împărțită la aria elementului mic de suprafață asupra căruia acționează această forță. Și pentru a determina presiunea medie pe întreaga zonă, componenta normală a forței care acționează asupra suprafeței trebuie împărțită la suprafata totala această suprafață.

Presiunea se măsoară în pascali (Pa). Această unitate de presiune și-a primit numele în onoarea matematicianului, fizicianului și scriitorului francez Blaise Pascal, autorul legii de bază a hidrostaticii - Legea lui Pascal, care afirmă că presiunea exercitată asupra unui lichid sau gaz se transmite în orice punct neschimbat în toate. directii. Pentru prima dată, unitatea de presiune „pascal” a fost pusă în circulație în Franța în 1961, conform decretului privind unitățile, la trei secole de la moartea savantului.

Un pascal este egal cu presiunea exercitată de o forță de un newton, distribuită uniform și îndreptată perpendicular pe o suprafață de un metru pătrat.

În pascali, se măsoară nu numai presiunea mecanică (stresul mecanic), ci și modulul de elasticitate, modulul Young, modulul de elasticitate în vrac, limita de curgere, limita de proporționalitate, rezistența la rupere, rezistența la forfecare, presiunea sonoră și presiunea osmotică. În mod tradițional, în pascali sunt exprimate cele mai importante caracteristici mecanice ale materialelor în rezistența materialelor.

Atmosferă tehnică (at), fizică (atm), kilogram-forță pe centimetru pătrat (kgf / cm2)

Pe lângă pascal, pentru măsurarea presiunii sunt folosite și alte unități (în afara sistemului). O astfel de unitate este „atmosfera” (at). O presiune de o atmosferă este aproximativ egală cu presiunea atmosferică de pe suprafața Pământului la nivelul mării. Astăzi, „atmosfera” este înțeleasă ca atmosfera tehnică (at).

Atmosfera tehnică (at) este presiunea produsă de un kilogram-forță (kgf) distribuit uniform pe o suprafață de un centimetru pătrat. Și un kilogram-forță, la rândul său, este egal cu forța gravitațională care acționează asupra unui corp cu o masă de un kilogram în condiții de accelerație. cădere liberă, egal cu 9,80665 m/s2. Un kilogram-forță este astfel egal cu 9,80665 Newton, iar 1 atmosferă se dovedește a fi egală cu exact 98066,5 Pa. 1 la = 98066,5 Pa.

În atmosfere, de exemplu, presiunea în anvelope auto, de exemplu, presiunea recomandată în anvelopele unui autobuz de pasageri GAZ-2217 este de 3 atmosfere.

Există și „atmosfera fizică” (atm), definită ca presiunea unei coloane de mercur, înălțime de 760 mm la baza acesteia, în condițiile în care densitatea mercurului este de 13595,04 kg/m3, la o temperatură de 0°C și sub. condiţiile unei acceleraţii gravitaţionale de 9,80665 m/s2. Deci, se dovedește că 1 atm \u003d 1,033233 atm \u003d 101 325 Pa.

În ceea ce privește kilogramul-forță pe centimetru pătrat (kgf/cm2), această unitate de presiune nesistemică este egală cu presiunea atmosferică normală cu o precizie bună, ceea ce este uneori convenabil pentru evaluarea diferitelor efecte.

Unitatea non-sistemică „bar” este aproximativ egală cu o atmosferă, dar este mai precisă - exact 100.000 Pa. În sistemul CGS, 1 bar este egal cu 1.000.000 de dine/cm2. Anterior, numele „bar” era purtat de unitate, acum numită „bariu”, și egal cu 0,1 Pa sau în sistemul CGS 1 bariu \u003d 1 dyn / cm2. Cuvântul „bar”, „bariu” și „barometru” provin de la același cuvânt grecesc"gravitatie".

Adesea, pentru măsurarea presiunii atmosferice în meteorologie, se folosește unitatea mbar (milibar), egală cu 0,001 bar. Și pentru a măsura presiunea pe planete în care atmosfera este foarte rarefiată - microbar (microbar), egal cu 0,000001 bar. Pe manometrele tehnice, cel mai adesea scara are o gradare în bari.

Milimetru coloană de mercur (mm Hg), milimetru coloană de apă (mm coloană de apă)

Unitatea de măsură nesistemică „milimetru de mercur” este 101325/760 = 133,3223684 Pa. Este desemnat „mm Hg”, dar uneori este desemnat „torr” - în onoarea fizicianului italian, student al lui Galileo, Evangelista Torricelli, autorul conceptului de presiune atmosferică.

Unitatea s-a format în legătură cu mod convenabil măsurarea presiunii atmosferice cu un barometru, în care coloana de mercur este în echilibru sub influența presiunii atmosferice. Mercurul are o densitate mare de aproximativ 13.600 kg/m3 și se caracterizează prin presiune scăzută a vaporilor de saturație în condiții temperatura camerei, prin urmare, mercurul a fost ales pentru barometre la un moment dat.

La nivelul mării, presiunea atmosferică este de aproximativ 760 mm Hg, această valoare este considerată acum a fi presiunea atmosferică normală, egală cu 101325 Pa sau o atmosferă fizică, 1 atm. Adică, 1 milimetru de mercur este egal cu 101325/760 pascali.

În milimetri de mercur, presiunea este măsurată în medicină, meteorologie și navigație aviatică. În medicină, tensiunea arterială se măsoară în mmHg; în tehnologia vacuumului, este gradată în mmHg, împreună cu barele. Uneori chiar scriu doar 25 de microni, adică microni de mercur, dacă vorbim despre evacuare, iar măsurătorile de presiune se efectuează cu vacuometre.

În unele cazuri, se folosesc milimetri de coloană de apă, apoi 13,59 mm de coloană de apă \u003d 1 mm Hg. Uneori este mai convenabil și mai convenabil. Un milimetru al unei coloane de apă, ca un milimetru al unei coloane de mercur, este o unitate în afara sistemului, care, la rândul său, este egală cu presiunea hidrostatică de 1 mm a unei coloane de apă pe care această coloană o exercită asupra bază plată la o temperatură a apei pe coloană de 4°C.

Nimănui nu-i place să fie sub presiune. Și nu contează care dintre ele. Queen a cântat despre asta împreună cu David Bowie în celebrul lor single „Under pressure”. Ce este presiunea? Cum să înțelegem presiunea? În ce se măsoară, prin ce instrumente și metode, încotro este îndreptată și pe ce presează. Răspunsurile la aceste și alte întrebări - în articolul nostru despre presiune în fizică si nu numai.

Dacă profesorul pune presiune pe tine punând probleme dificile, ne vom asigura că le poți răspunde corect. La urma urmei, înțelegerea esenței lucrurilor este cheia succesului! Deci, ce este presiunea în fizică?

Prin definitie:

Presiune- scalar cantitate fizica, egal cu puterea acționând pe unitate de suprafață.

ÎN sistem international SI se măsoară în Pascalsși este marcat cu litera p . Unitate de presiune - 1 Pascal. denumire rusă - Pa, international - Pa.

Conform definiției, pentru a găsi presiunea, trebuie să împărțiți forța la zonă.

Orice lichid sau gaz plasat într-un vas exercită presiune asupra pereților vasului. De exemplu, borșul într-o cratiță acționează asupra fundului și pereților acesteia cu o oarecare presiune. Formula pentru determinarea presiunii fluidului:

Unde g este accelerația căderii libere în câmpul gravitațional al pământului, h- înălțimea coloanei de borș în tigaie, Literă greacă "ro"- densitatea borșului.

Instrumentul cel mai des folosit pentru măsurarea presiunii este barometrul. Dar în ce se măsoară presiunea? Pe lângă pascal, există și alte unități de măsură în afara sistemului:

• atmosfera;
• milimetru de mercur;
• milimetru de coloană de apă;
• metru coloană de apă;
• kilogram-forță.

În funcție de context, sunt utilizate diferite unități în afara sistemului.

De exemplu, când asculți sau citiți prognoza meteo, nu se pune problema de Pascals. Ei vorbesc despre milimetrii de mercur. Un milimetru de mercur este 133 Pascal. Dacă conduci, probabil știi că presiunea normală a anvelopelor autoturism- vreo două atmosfere.

Presiunea atmosferică

Atmosfera este un gaz, mai exact, un amestec de gaze care este ținut lângă Pământ datorită gravitației. Atmosfera trece treptat în spațiul interplanetar, iar înălțimea ei este de aproximativ 100 kilometri.

Cum să înțelegeți expresia „presiune atmosferică”? peste fiecare metru patrat Suprafața Pământului este o coloană de gaz de o sută de kilometri. Desigur, aerul este transparent și plăcut, dar are o masă care apasă pe suprafața pământului. Aceasta este presiunea atmosferică.

Presiunea atmosferică normală este considerată egală cu 101325 Pa. Aceasta este presiunea la nivelul mării la 0 grade Celsius. Celsius. Aceeași presiune la aceeași temperatură este exercitată pe baza sa de o coloană de mercur cu o înălțime 766 milimetri.

Cu cât altitudinea este mai mare, cu atât presiunea atmosferică este mai mică. De exemplu, pe vârful unui munte Chomolungma este doar un sfert din presiunea atmosferică normală.

Presiunea arterială

Un alt exemplu în care ne confruntăm cu presiune Viata de zi cu zi este o măsură a tensiunii arteriale.

Tensiunea arterială este tensiunea arterială, adică. Presiunea pe care sângele o exercită asupra pereților vaselor de sânge, în acest caz artere.

Dacă ți-ai măsurat tensiunea arterială și o ai 120 pe 80 , atunci totul este bine. Dacă 90 pe 50 sau 240 pe 180 , atunci cu siguranță nu va fi interesant să vă dați seama în ce se măsoară această presiune și ce înseamnă în general.

Totuși, se pune întrebarea: 120 pe 80 ce anume? Pascali, milimetri de mercur, atmosfere sau alte unități de măsură?

Tensiunea arterială se măsoară în milimetri de mercur. Determină excesul de presiune a lichidului în interior sistem circulator peste presiunea atmosferică.

Sângele exercită presiune asupra vaselor și astfel compensează efectul presiunii atmosferice. Altfel, am fi pur și simplu zdrobiți de o masă uriașă de aer deasupra noastră.

Dar de ce în dimensiune tensiune arteriala doua numere?

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la

Faptul este că sângele se mișcă în vase nu uniform, ci în șocuri. Se numește prima cifră (120). sistolică presiune. Aceasta este presiunea pe pereții vaselor de sânge în momentul contracției mușchiului inimii, valoarea sa este cea mai mare. A doua cifră (80) definește cea mai mică valoareși a sunat diastolică presiune.

La măsurare, se înregistrează valorile presiunii sistolice și diastolice. De exemplu, pentru persoana sanatoasa o valoare tipică a tensiunii arteriale este de 120 până la 80 de milimetri de mercur. Aceasta înseamnă că presiunea sistolică este de 120 mm. rt. Art., iar diastolică - 80 mm Hg. Artă. Diferența dintre presiunea sistolică și cea diastolică se numește presiunea pulsului.

vid fizic

Vidul este absența presiunii. Mai exact, absența sa aproape completă. Vidul absolut este o aproximare, ca un gaz ideal în termodinamică și punct materialîn mecanică.

În funcție de concentrația substanței, se disting vid mic, mediu și mare. Cea mai bună aproximare a vidului fizic este spaţiu, în care concentrația de molecule și presiunea sunt minime.

Presiunea este principalul parametru termodinamic al stării sistemului. Este posibil să se determine presiunea aerului sau a altui gaz nu numai cu ajutorul instrumentelor, ci și folosind ecuații, formule și legile termodinamicii. Și dacă nu aveți timp să vă dați seama, serviciul studenți vă va ajuta să rezolvați orice problemă de determinare a presiunii.

De ce o persoană care stă pe schiuri nu cade în zăpadă? De ce o mașină cu anvelope late are o plutire mai mare decât o mașină cu anvelope obișnuite? De ce un tractor are nevoie de omizi? Vom afla răspunsul la aceste întrebări familiarizându-ne cu mărimea fizică numită presiune.

Presiunea corpului solid

Când o forță este aplicată nu într-un punct al corpului, ci în mai multe puncte, atunci ea acționează pe suprafața corpului. În acest caz, se vorbește despre presiunea pe care această forță o creează pe suprafața unui corp solid.

În fizică, presiunea este o mărime fizică care este numeric egală cu raportul dintre forța care acționează pe o suprafață perpendiculară pe aceasta pe aria acestei suprafețe.

p = F/S ,

Unde R - presiunea; F - forta care actioneaza la suprafata; S - suprafață.

Deci, presiunea apare atunci când o forță acționează pe o suprafață perpendiculară pe aceasta. Mărimea presiunii depinde de mărimea acestei forțe și este direct proporțională cu aceasta. Cu cât forța este mai mare, cu atât este mai mare presiunea pe care o creează pe unitatea de suprafață. Elefantul este mai greu decât tigrul, așa că exercită mai multă presiune la suprafață. Mașina împinge drumul cu mai multă forță decât pietonul.

Presiunea unui corp solid este invers proporțională cu aria suprafeței pe care acționează forța.

Toată lumea știe că mersul pe zăpadă adâncă este dificil din cauza faptului că picioarele cad constant. Dar schiatul este destul de ușor. Chestia este că în ambele cazuri o persoană acționează asupra zăpezii cu aceeași forță - forța gravitației. Dar această forță este distribuită pe suprafețe cu zonă diferită. Deoarece suprafața schiurilor este mai mare decât suprafața tălpilor bocancilor, greutatea unei persoane în acest caz este distribuită pe o suprafață mai mare. Și forța care acționează pe unitatea de suprafață este de câteva ori mai mică. Prin urmare, o persoană care stă pe schiuri pune mai puțină presiune pe zăpadă și nu cade în ea.

Schimbând suprafața, puteți crește sau micșora cantitatea de presiune.

Când mergem într-o drumeție, alegem un rucsac cu bretele largi pentru a reduce presiunea pe umăr.

Pentru a reduce presiunea clădirii pe sol, creșteți suprafața fundației.

Cauciucuri camioane face mai lat decât anvelopele mașini astfel încât să exercite o presiune mai mică asupra solului. Din același motiv, un tractor sau un rezervor se face pe șenile, și nu pe roți.

Cuțitele, lamele, foarfecele, acele sunt ascuțite, astfel încât să aibă cea mai mică suprafață posibilă a părții de tăiere sau de perforare. Și apoi, chiar și cu ajutorul unei mici forțe aplicate, se creează multă presiune.

Din același motiv, natura a oferit animalelor dinți ascuțiți, colți și gheare.

presiune - scalar. În solide, se transmite în direcția forței.

Unitatea de forță este newtonul. Unitatea de suprafață este m 2 . Prin urmare, unitatea de presiune este N/m2. Această valoare în sistemul internațional de unități SI se numește pascal (Pa sau Ra). Și-a primit numele în onoarea fizicianului francez Blaise Pascal. O presiune de 1 pascal determină o forță de 1 newton care acționează pe o suprafață de 1 m 2 .

1 Pa = 1N/m2 .

Alte sisteme folosesc unități precum bar, atmosferă, mmHg. Artă. (milimetri de mercur), etc.

Presiunea în lichide

Dacă într-un corp solid presiunea este transmisă în direcția forței, atunci în lichide și gaze, conform legii lui Pascal, " orice presiune exercitată asupra unui lichid sau gaz se transmite în toate direcțiile fără modificare ».

Să umplem o minge cu găuri mici conectate la un tub îngust sub formă de cilindru cu lichid. Să umplem mingea cu lichid, să introducem pistonul în tub și să începem să o mișcăm. Pistonul apasă pe suprafața lichidului. Această presiune este transmisă în fiecare punct al fluidului. Lichidul începe să se reverse din găurile mingii.

Umplând balonul cu fum, vom vedea același rezultat. Aceasta înseamnă că în gaze presiunea este transmisă și în toate direcțiile.

Forța gravitației acționează asupra lichidului, ca asupra oricărui corp de pe suprafața Pământului. Fiecare strat de lichid din recipient creează presiune cu propria greutate.

Acest lucru este confirmat de următorul experiment.

Dacă apă este turnată într-un vas de sticlă, în loc de fundul căruia are o peliculă de cauciuc, atunci filmul se va lăsa sub greutatea apei. Și cu cât este mai multă apă, cu atât filmul se va îndoi mai mult. Dacă scufundăm treptat acest vas cu apă într-un alt recipient, de asemenea umplut cu apă, atunci pe măsură ce se scufundă, pelicula se va îndrepta. Și când nivelurile apei din vas și container sunt egale, pelicula se va îndrepta complet.

La același nivel, presiunea în lichid este aceeași. Dar odată cu creșterea adâncimii, crește, deoarece moleculele straturile superioare pune presiune pe moleculele straturilor inferioare. Iar acestea, la rândul lor, pun presiune pe moleculele straturilor situate și mai jos. Prin urmare, în punctul cel mai de jos al rezervorului, presiunea va fi cea mai mare.

Presiunea la adâncime este determinată de formula:

p = ρ g h ,

Unde p - presiunea (Pa);

ρ - densitatea lichidului (kg/m 3);

g - accelerația în cădere liberă (9,81 m/s);

h - inaltimea coloanei de lichid (m).

Din formula se poate observa că presiunea crește odată cu adâncimea. Cu cât submersibilul coboară mai jos în ocean, cu atât va experimenta mai multă presiune.

Presiunea atmosferică

Evangelista Torricelli

Cine știe, dacă în 1638 Ducele de Toscana nu s-ar fi hotărât să decoreze grădinile Florenței cu fântâni frumoase, presiunea atmosferică nu ar fi fost descoperită în secolul al XVII-lea, ci mult mai târziu. Putem spune că această descoperire a fost făcută întâmplător.

În acele vremuri, se credea că apa va urca în spatele pistonului pompei, deoarece, așa cum spunea Aristotel, „natura nu tolerează golul”. Totuși, evenimentul nu a avut succes. Apa din fântâni a crescut cu adevărat, umplând „golul” rezultat, dar la o înălțime de 10,3 m s-a oprit.

Au apelat la Galileo Galilei pentru ajutor. Deoarece nu a putut găsi o explicație logică, și-a instruit studenții - Evangelista TorricelliȘi Vincenzo Viviani efectua experimente.

Încercând să găsească cauza defecțiunii, studenții lui Galileo au descoperit că diferite lichide se ridică în spatele pompei la diferite înălțimi. Cu cât lichidul este mai dens, cu atât înălțimea se poate ridica mai mică. Deoarece densitatea mercurului este de 13 ori mai mare decât a apei, acesta se poate ridica la o înălțime de 13 ori mai mică. Prin urmare, au folosit mercur în experimentul lor.

În 1644 a fost efectuat experimentul. Tubul de sticlă a fost umplut cu mercur. Apoi a fost aruncat într-un recipient, plin de asemenea cu mercur. După ceva timp, coloana de mercur din tub s-a ridicat. Dar nu a umplut tot tubul. Deasupra coloanei de mercur era un spațiu gol. Mai târziu a fost numit „Vidul Torricellian”. Dar nici mercurul nu s-a turnat din tub în recipient. Torricelli a explicat acest lucru prin faptul că mercurul presează aerul atmosferic si il tine in tub. Și înălțimea coloanei de mercur din tub arată mărimea acestei presiuni. Aceasta a fost prima dată când a fost măsurată presiunea atmosferică.

Atmosfera Pământului este învelișul său de aer, ținut lângă el prin atracție gravitațională. Moleculele de gaz care alcătuiesc acest înveliș se mișcă în mod constant și aleatoriu. Sub influența gravitației, straturile superioare ale atmosferei apasă pe straturile inferioare, comprimându-le. Cel mai de jos strat de lângă suprafața Pământului este cel mai comprimat. Prin urmare, presiunea din el este cea mai mare. Conform legii lui Pascal, transmite această presiune în toate direcțiile. Este experimentat de tot ceea ce se află pe suprafața Pământului. Această presiune se numește presiune atmosferică .

Deoarece presiunea atmosferică este creată de straturile de aer de deasupra, aceasta scade odată cu creșterea altitudinii. Se știe că sus în munți este mai puțin decât la poalele munților. Și adânc în subteran este mult mai sus decât la suprafață.

Presiunea atmosferică normală este presiunea egală cu presiunea unei coloane de mercur de 760 mm înălțime la o temperatură de 0 o C.

Măsurarea presiunii atmosferice

Deoarece aerul atmosferic are densități diferite înălțime diferită, atunci valoarea presiunii atmosferice nu poate fi determinată prin formulăp = ρ · g · h . Prin urmare, se determină folosind instrumente speciale numite barometre .

Distingeți barometrele lichide și aneroidele (nelichide). Funcționarea barometrelor de lichid se bazează pe modificarea coloanei de nivel de lichid sub presiunea atmosferei.

Aneroidul este un recipient sigilat din metal ondulat, în interiorul căruia se creează un vid. Containerul se contractă când presiunea atmosferică crește și se îndreaptă când este coborât. Toate aceste modificări sunt transmise săgeții cu ajutorul unui arc placa metalica. Capătul săgeții se mișcă de-a lungul scalei.

Schimbând citirile barometrului, se poate presupune cum se va schimba vremea în zilele următoare. Dacă presiunea atmosferică crește, atunci se poate aștepta vreme senină. Și dacă va coborî, va fi înnorat.

În practica de scufundări, se întâlnește adesea calcularea presiunii mecanice, hidrostatice și a gazelor dintr-o gamă largă de valori. În funcție de valoarea presiunii măsurate, se folosesc diferite unități.

În sistemele SI și ISS, unitatea de presiune este pascalul (Pa), în sistemul MKGSS - kgf / cm 2 (atmosfera tehnică - at). Tora (mm Hg), atm (atmosfera fizică), m de apă sunt folosite ca unități de presiune nesistemice. Art., iar în engleză măsuri - lire/inch 2. Relațiile dintre diferitele unități de presiune sunt prezentate în Tabelul 10.1.

Presiunea mecanică este măsurată prin forța care acționează perpendicular pe suprafața unitară a corpului:

unde p - presiune, kgf / cm 2;
F - forta, kgf;
S - suprafata, cm 2.

Exemplul 10.1. Determinați presiunea pe care scafandrul o exercită pe puntea navei și pe sol sub apă atunci când face un pas (adică stă pe un picior). Greutatea unui scafandru în echipament în aer este de 180 kgf, iar sub apă de 9 kgf. Suprafața tălpii galoșelor de scufundări este de 360 ​​cm 2. Soluţie. 1) Presiunea transmisă de bocancii de scufundare pe puntea navei, conform (10.1):

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

Sau în unități SI

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

Tabelul 10.1. Relații între diferite unități de presiune

2) Presiunea transmisă de galoșuri de scufundare la pământ sub apă:

sau în unități SI

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

presiune hidrostatica lichid peste tot perpendicular pe suprafața pe care acționează și crește cu adâncimea, dar rămâne constant în orice plan orizontal.

Dacă suprafața lichidului nu suferă presiune externă (de exemplu, presiunea aerului) sau nu este luată în considerare, atunci presiunea din interiorul lichidului se numește exces de presiune.

unde p este presiunea lichidului, kgf/cm2;
p este densitatea lichidului, gf "s 4 / cm 2;
g - accelerația în cădere liberă, cm/s 2 ;
Y- gravitație specifică lichide, kg/cm3, kgf/l;
H - adâncime, m.

Dacă suprafața lichidului suferă o presiune externă presiunea din interiorul lichidului

Dacă presiunea aerului atmosferic acționează pe suprafața unui lichid, atunci presiunea din interiorul lichidului se numește presiune absolută(adică presiunea măsurată de la zero - vid complet):
unde B - presiunea atmosferică (barometrică), mm Hg. Artă.
În calcule practice pentru apa dulce Accept
Y \u003d l kgf / l și presiunea atmosferică p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d 10 m de apă. Art., apoi excesul de presiune a apei în kgf / cm 2
și presiunea absolută a apei
Exemplul 10.2. Aflați presiunea absolută a apei de mare care acționează asupra unui scafandru la o adâncime de 150 m dacă presiunea barometrică este de 765 mm Hg. Art., iar greutatea specifică a apei de mare este de 1,024 kgf/l.

Soluţie. Presiunea absolută a bou cu (10/4)

valoarea estimată a presiunii absolute conform (10.6)
ÎN acest exemplu utilizarea formulei aproximative (10.6) pentru calcul este destul de justificată, deoarece eroarea de calcul nu depășește 3%.

Exemplul 10.3.Într-o structură goală care conține aer sub presiunea atmosferică p a \u003d 1 kgf / cm 2, situată sub apă, s-a format o gaură prin care apa a început să curgă (Fig. 10.1). Ce forță de presiune va experimenta scafandrul dacă încearcă să închidă această gaură cu mâna? Zona „La secțiunea transversală a găurii este de 10X10 cm 2, înălțimea coloanei de apă H deasupra găurii este de 50 m.

Orez. 9.20. Camera de observare „Galeazzi”: 1 - ochi; 2 - dispozitiv de recul cablu și tăiere cablu; 3 - fiting pentru intrare telefon; 4 - capac trapa; 5 - hublo superior; 6 - inel de prindere din cauciuc; 7 - hublo inferior; 8 - corpul camerei; 9 - butelie de oxigen cu manometru; 10 - dispozitiv de retur balast de urgență; 11 - balast de urgenta; 12 - cablu lampă; 13 - lampă; 14 - ventilator electric; 15-telefon-microfon; 16 - acumulator; 17 - cutie de lucru regenerativă; 18 - hublo pentru capacul trapei

Soluţie. Suprapresiune apă la gaură conform (10.5)

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

Forța de presiune asupra mâinii scafandrului de la (10.1)

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

Presiunea gazului continut in vas este distribuita uniform, daca nu tinem cont de greutatea acestuia, care, date fiind dimensiunile vaselor folosite in practica de scufundare, are un efect nesemnificativ. Mărimea presiunii unei mase constante de gaz depinde de volumul pe care îl ocupă și de temperatură.

Relația dintre presiunea unui gaz și volumul acestuia la o temperatură constantă se stabilește prin expresie

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

Unde p 1 și p 2 - presiunea absolută inițială și finală, kgf / cm 2;

V 1 și V 2 - volumul inițial și final de gaz, l. Relația dintre presiunea unui gaz și temperatura acestuia la volum constant se stabilește prin expresie

unde t 1 și t 2 sunt temperaturile inițiale și finale ale gazului, °C.

La presiune constantă, există o relație similară între volumul și temperatura gazului

Relația dintre presiune, volum și temperatură a unui gaz este stabilită prin legea combinată a stării gazoase

Exemplul 10.4. Capacitatea cilindrului este de 40 l, presiunea aerului din acesta este de 150 kgf / cm 2 conform manometrului. Determinați volumul de aer liber din balon, adică volumul redus la 1 kgf/cm2.

Soluţie. Presiunea absolută inițială p \u003d 150 + 1 \u003d 151 kgf / cm 2, final p 2 \u003d 1 kgf / cm 2, volumul inițial V 1 \u003d 40 l. Volumul de aer liber de la (10,7)

Exemplul 10.5. Manometrul de pe cilindrul de oxigen dintr-o cameră cu o temperatură de 17 ° C a arătat o presiune de 200 kgf / cm 2. Acest cilindru a fost transferat pe punte, unde a doua zi, la o temperatură de -11 ° C, citirile sale au scăzut la 180 kgf / cm 2. S-a suspectat o scurgere de oxigen. Verificați dacă suspiciunea este corectă.

Soluţie. Presiunea absolută inițială p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, final p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, temperatura inițială t 1 \u003d 17 ° C, finală t 2 \u003d u003d -11 ° C. Presiunea finală estimată de la (10,8)

Suspiciunile sunt nefondate, deoarece presiunile reale și calculate sunt egale.

Exemplul 10.6. Un scafandru sub apă consumă 100 l / min de aer comprimat la o presiune de o adâncime de scufundare de 40 m. Determinați debitul de aer liber (adică, la o presiune de 1 kgf / cm 2).

Soluţie. Presiunea absolută inițială la adâncimea de scufundare conform (10.6)

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

Presiunea absolută finală P 2 \u003d 1 kgf / cm 2

Debitul inițial de aer Vi = l00 l/min.

Flux de aer liber conform (10.7)

Să facem un experiment. Să luăm o scândură mică cu patru cuie bătute în colțuri și să o așezăm cu vârfurile în sus pe nisip. Punem o greutate deasupra lui (Fig. 81). Vom vedea că capetele unghiilor sunt doar ușor presate în nisip. Dacă întoarcem placa și o punem din nou (împreună cu greutatea) pe nisip, acum cuiele vor intra mult mai adânc în ea (Fig. 82). În ambele cazuri, greutatea plăcii a fost aceeași, dar efectul a fost diferit. De ce? Întreaga diferență în cazurile luate în considerare a fost că suprafața pe care s-au sprijinit unghiile era mai mare într-un caz și mai mică în celălalt. La urma urmei, la început capetele unghiilor au atins nisipul, apoi punctele lor.

Vedem că rezultatul impactului depinde nu numai de forța cu care corpul apasă pe suprafață, ci și de zona acestei suprafețe. Din acest motiv, o persoană care este capabilă să alunece pe zăpadă afanată pe schiuri cade imediat în ea de îndată ce le scoate (Fig. 83). Dar nu este doar zona. Mărimea forței aplicate joacă, de asemenea, un rol important. Dacă, de exemplu, pe același. placa (vezi Fig. 81) puneți o altă greutate, apoi unghiile (cu aceeași zonă de suport) se vor scufunda și mai adânc în nisip.

Forța aplicată perpendicular pe suprafață se numește forta de presiune la aceasta suprafata.

Forța de presiune nu trebuie confundată cu presiunea. Presiune- aceasta este o mărime fizică egală cu raportul dintre forța de presiune aplicată pe o anumită suprafață și aria acestei suprafețe:

p - presiune, F - forța de presiune, S - aria.

Deci, pentru a determina presiunea, este necesar să se împartă forța de presiune la suprafața pe care se aplică presiunea.

Cu aceeași forță, presiunea este mai mare atunci când aria de sprijin este mai mică și invers mai multă zonă suporturi, cu atât presiunea este mai mică.

În cazurile în care forța de presiune este greutatea corpului pe suprafață (F = P = mg), presiunea exercitată de corp poate fi găsită prin formula

Dacă se cunosc presiunea p și aria S, atunci se poate determina forța de presiune F; Pentru a face acest lucru, trebuie să înmulțiți presiunea cu zona:

F = pS (32,2)

Forța de presiune (ca orice altă forță) se măsoară în newtoni. Presiunea se măsoară în pascali. Pascal(1 Pa) este presiunea pe care o forță de presiune de 1 N o produce atunci când este aplicată pe o suprafață de 1 m 2:

1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Sunt utilizate și alte unități de presiune - hectopascal (hPa) și kilopascal (kPa):

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

1. Dați exemple care să arate că rezultatul acțiunii unei forțe depinde de aria suportului pe care acționează această forță. 2. De ce nu cade un schior în zăpadă? 3. De ce un buton ascuțit intră mai ușor în lemn decât unul contondent? 4. Ce se numește presiune? 5. Ce unități de presiune cunoașteți? 6. Care este diferența dintre presiune și forța de presiune? 7. Cum puteți găsi forța de presiune, cunoscând presiunea și suprafața pe care se aplică forța?