Tryck som en fysisk storhet. Tryckformel för luft, ånga, vätska eller fast

Föreställ dig en luftfylld förseglad cylinder med en kolv monterad ovanpå. Om du börjar sätta tryck på kolven, kommer volymen av luft i cylindern att börja minska, luftmolekylerna kommer att kollidera med varandra och med kolven mer och mer intensivt, och trycket av komprimerad luft på kolven kommer att öka.

Om kolven nu plötsligt släpps, kommer tryckluften att plötsligt trycka upp den. Detta kommer att hända eftersom med en konstant kolvarea kommer kraften som verkar på kolven från den komprimerade luften att öka. Kolvens yta förblev oförändrad, och kraften från sidan av gasmolekylerna ökade, och trycket ökade därefter.

Eller ett annat exempel. En man står på marken, står med båda fötterna. I denna position är en person bekväm, han upplever inte besvär. Men vad händer om den här personen bestämmer sig för att stå på ett ben? Han kommer att böja ett av sina ben vid knäet, och nu kommer han att luta sig mot marken med bara en fot. I denna position kommer en person att känna lite obehag, eftersom trycket på foten har ökat, och cirka 2 gånger. Varför? Eftersom området genom vilket gravitationen nu pressar en person mot marken har minskat med 2 gånger. Här är ett exempel på vad tryck är och hur lätt det är att upptäcka i vardagen.

Ur fysikens synvinkel är tryck en fysisk storhet numeriskt lika med kraften som verkar vinkelrätt mot ytan per ytenhet av denna yta. Därför, för att bestämma trycket vid en viss punkt på ytan, delas den normala komponenten av kraften som appliceras på ytan med arean av det lilla ytelementet som denna kraft verkar på. Och för att bestämma medeltrycket över hela området måste den normala komponenten av kraften som verkar på ytan delas med totalarea denna yta.

Trycket mäts i pascal (Pa). Denna tryckenhet fick sitt namn för att hedra den franske matematikern, fysikern och författaren Blaise Pascal, författaren till hydrostatikens grundläggande lag - Pascals lag, som säger att trycket som utövas på en vätska eller gas överförs till vilken punkt som helst oförändrad i alla vägbeskrivningar. För första gången sattes tryckenheten "pascal" i omlopp i Frankrike 1961, enligt dekretet om enheter, tre århundraden efter vetenskapsmannens död.

En pascal är lika med trycket som utövas av en kraft på en newton, jämnt fördelad och riktad vinkelrätt mot en yta på en kvadratmeter.

I pascal mäts inte bara mekaniskt tryck (mekanisk spänning), utan även elasticitetsmodulen, Youngs modul, bulk elasticitetsmodul, sträckgräns, proportionalitetsgräns, rivhållfasthet, skjuvhållfasthet, ljudtryck och osmotiskt tryck. Traditionellt är det i pascal som de viktigaste mekaniska egenskaperna hos material i materialstyrkan uttrycks.

Atmosfär teknisk (at), fysisk (atm), kilogram-kraft per kvadratcentimeter (kgf / cm2)

Förutom pascalen används även andra (off-system) enheter för att mäta tryck. En sådan enhet är "atmosfären" (at). Ett tryck på en atmosfär är ungefär lika med atmosfärstrycket på jordens yta vid havsnivån. Idag förstås "atmosfär" som den tekniska atmosfären (at).

Den tekniska atmosfären (at) är trycket som produceras av en kilogram-kraft (kgf) jämnt fördelat över en yta på en kvadratcentimeter. Och en kilogramkraft är i sin tur lika med tyngdkraften som verkar på en kropp med en massa på ett kilogram under accelerationsförhållanden fritt fall, lika med 9,80665 m/s2. En kilogram-kraft är alltså lika med 9,80665 Newton, och 1 atmosfär visar sig vara lika med exakt 98066,5 Pa. 1 vid = 98066,5 Pa.

I atmosfärer, till exempel, trycket i bildäck, till exempel är det rekommenderade trycket i däcken på en GAZ-2217 passagerarbuss 3 atmosfärer.

Det finns också den "fysiska atmosfären" (atm), definierad som trycket från en kvicksilverpelare, 760 mm hög vid dess bas, givet att kvicksilvrets densitet är 13595,04 kg/m3, vid en temperatur på 0 °C och under villkor för en gravitationsacceleration på 9, 80665 m/s2. Så det visar sig att 1 atm \u003d 1,033233 atm \u003d 101 325 Pa.

När det gäller kilogramkraften per kvadratcentimeter (kgf/cm2) är denna icke-systemiska tryckenhet lika med normalt atmosfärstryck med god noggrannhet, vilket ibland är praktiskt för att bedöma olika effekter.

Den icke-systemiska enheten "bar" är ungefär lika med en atmosfär, men är mer exakt - exakt 100 000 Pa. I CGS-systemet är 1 bar lika med 1 000 000 dyn/cm2. Tidigare bar namnet "bar" av enheten, nu kallad "barium", och lika med 0,1 Pa eller i CGS-systemet 1 barium \u003d 1 dyn / cm2. Ordet "bar", "barium" och "barometer" kommer från samma sak grekiska ord"allvar".

Ofta, för att mäta atmosfärstryck i meteorologi, används enheten mbar (millibar), lika med 0,001 bar. Och att mäta trycket på planeter där atmosfären är mycket sällsynt - mikrobar (mikrobar), lika med 0,000001 bar. På tekniska tryckmätare har vågen oftast en gradering i staplar.

Millimeter kvicksilverkolonn (mm Hg), millimeter vattenpelare (mm vattenpelare)

Den icke-systemiska måttenheten "millimeter kvicksilver" är 101325/760 = 133,3223684 Pa. Det betecknas "mm Hg", men ibland betecknas det "torr" - för att hedra den italienska fysikern, en elev till Galileo, Evangelista Torricelli, författaren till begreppet atmosfärstryck.

Enheten bildades i samband med bekvämt sätt mätning av atmosfärstryck med en barometer, i vilken kvicksilverkolonnen är i jämvikt under påverkan av atmosfärstryck. Kvicksilver har en hög densitet på cirka 13 600 kg/m3 och kännetecknas av lågt mättnadsångtryck under förhållanden rumstemperatur Därför valdes kvicksilver för barometrar på en gång.

Vid havsnivån är atmosfärstrycket cirka 760 mm Hg, det är detta värde som nu anses vara normalt atmosfärstryck, lika med 101325 Pa eller en fysisk atmosfär, 1 atm. Det vill säga 1 millimeter kvicksilver är lika med 101325/760 pascal.

I millimeter kvicksilver mäts trycket inom medicin, meteorologi och flygnavigering. Inom medicin mäts blodtrycket i mmHg, i vakuumtekniken graderas det i mmHg, tillsammans med staplar. Ibland skriver de till och med bara 25 mikron, vilket betyder mikron kvicksilver, om vi pratar om evakuering, och tryckmätningar utförs med vakuummätare.

I vissa fall används millimeter vattenpelare och sedan 13,59 mm vattenpelare \u003d 1 mm Hg. Ibland är det mer ändamålsenligt och bekvämt. En millimeter av en vattenpelare, som en millimeter av en kvicksilverkolonn, är en enhet utanför systemet, som i sin tur är lika med det hydrostatiska trycket på 1 mm av en vattenpelare som denna kolonn utövar på platt bas vid en kolonnvattentemperatur av 4°C.

Ingen gillar att vara under press. Och det spelar ingen roll vilken. Queen sjöng också om detta tillsammans med David Bowie i deras berömda singel "Under press". Vad är tryck? Hur förstår man tryck? I vad det mäts, med vilka instrument och metoder, vart det riktas och vad det trycker på. Svaren på dessa och andra frågor - i vår artikel om tryck i fysiken och inte bara.

Om läraren sätter press på dig genom att ställa knepiga problem ser vi till att du kan svara rätt på dem. När allt kommer omkring är att förstå essensen av saker nyckeln till framgång! Så vad är tryck i fysiken?

Per definition:

Tryck- skalär fysisk kvantitet, lika med styrka agerar per ytenhet.

I internationella systemet SI mäts i Pascals och är markerad med bokstaven sid . Tryckenhet - 1 Pascal. rysk beteckning - Pa, internationellt - Pa.

Enligt definitionen, för att hitta tryck, måste du dividera kraften med arean.

Varje vätska eller gas som placeras i ett kärl utövar tryck på kärlets väggar. Till exempel, borsjtj i en kastrull verkar på dess botten och väggar med visst tryck. Formel för att bestämma vätsketrycket:

var gär accelerationen av fritt fall i jordens gravitationsfält, h- höjden på borsjtjkolonnen i pannan, grekiskt brev "ro"- tätheten av borsjtj.

Det vanligaste instrumentet för att mäta tryck är barometern. Men vad mäts trycket i? Förutom pascal finns det andra mätenheter utanför systemet:

• atmosfär;
• millimeter kvicksilver;
• millimeter vattenpelare;
• meter vattenpelare;
• kilogram-kraft.

Beroende på sammanhanget används olika enheter utanför systemet.

När du till exempel lyssnar på eller läser väderprognosen är det ingen fråga om Pascals. De pratar om millimeter kvicksilver. En millimeter kvicksilver är 133 Pascal. Om du kör så vet du förmodligen det normala däcktrycket passagerarbil- ungefär två atmosfärer.

Atmosfärstryck

Atmosfären är en gas, närmare bestämt en blandning av gaser som hålls nära jorden på grund av gravitationen. Atmosfären passerar gradvis in i det interplanetära rummet och dess höjd är ungefär 100 kilometer.

Hur förstår man uttrycket "atmosfäriskt tryck"? över varje kvadratmeter Jordens yta är en hundra kilometer lång kolumn av gas. Naturligtvis är luften genomskinlig och behaglig, men den har en massa som trycker på jordens yta. Detta är atmosfärstryck.

Normalt atmosfärstryck anses vara lika med 101325 Pa. Detta är trycket vid havsnivån vid 0 grader Celsius. Celsius. Samma tryck vid samma temperatur utövas på dess bas av en kolonn av kvicksilver med en höjd 766 millimeter.

Ju högre höjd, desto lägre atmosfärstryck. Till exempel på toppen av ett berg Chomolungma det är bara en fjärdedel av normalt atmosfärstryck.

Artärtryck

Ett annat exempel där vi möter press in Vardagslivär ett mått på blodtrycket.

Blodtryck är blodtryck, d.v.s. Trycket som blodet utövar på väggarna i blodkärlen, i detta fall artärer.

Om du har mätt ditt blodtryck och du har det 120 på 80 , då är allt bra. Om 90 på 50 eller 240 på 180 , då kommer det definitivt inte att vara intressant för dig att lista ut vad detta tryck mäts i och vad det generellt betyder.

Frågan uppstår dock: 120 på 80 vad exakt? Pascal, millimeter kvicksilver, atmosfärer eller andra måttenheter?

Blodtrycket mäts i millimeter kvicksilver. Det bestämmer övertrycket av vätskan i cirkulationssystemetöver atmosfärstrycket.

Blod utövar tryck på kärlen och kompenserar därigenom för effekten av atmosfärstrycket. Annars skulle vi helt enkelt krossas av en enorm luftmassa ovanför oss.

Men varför i dimensionen blodtryck två siffror?

Förresten! För våra läsare finns nu 10% rabatt på

Faktum är att blodet rör sig i kärlen inte jämnt, utan i stötar. Den första siffran (120) anropas systolisk tryck. Detta är trycket på blodkärlens väggar vid tidpunkten för sammandragning av hjärtmuskeln, dess värde är det största. Den andra siffran (80) definierar minsta värde och ringde diastoliska tryck.

Vid mätning registreras värdena för systoliska och diastoliska tryck. Till exempel för frisk person ett typiskt blodtrycksvärde är 120 till 80 millimeter kvicksilver. Det betyder att det systoliska trycket är 120 mm. rt. Art., och diastolisk - 80 mm Hg. Konst. Skillnaden mellan systoliskt och diastoliskt tryck kallas pulstryck.

fysiskt vakuum

Vakuum är frånvaron av tryck. Mer exakt, dess nästan fullständiga frånvaro. Absolut vakuum är en approximation, som en idealisk gas inom termodynamik och materiell punkt i mekanik.

Beroende på koncentrationen av ämnet särskiljs lågt, medium och högt vakuum. Den bästa approximationen till det fysiska vakuumet är Plats, där koncentrationen av molekyler och tryck är minimal.

Tryck är den huvudsakliga termodynamiska parametern för systemets tillstånd. Det är möjligt att bestämma trycket av luft eller en annan gas inte bara med instrument, utan också med hjälp av ekvationer, formler och termodynamiska lagar. Och om du inte har tid att ta reda på det, hjälper studenttjänsten dig att lösa alla problem med att bestämma trycket.

Varför faller inte en person som står på skidor i lössnö? Varför har en bil med breda däck mer flyt än en bil med vanliga däck? Varför behöver en traktor larver? Vi kommer att ta reda på svaret på dessa frågor genom att bekanta oss med den fysiska storhet som kallas tryck.

Fast kroppstryck

När en kraft appliceras inte på en punkt på kroppen, utan på många punkter, så verkar den på kroppens yta. I det här fallet talar man om trycket som denna kraft skapar på ytan av en fast kropp.

Inom fysiken är tryck en fysisk storhet som är numeriskt lika med förhållandet mellan kraften som verkar på en yta som är vinkelrät mot denna yta.

p = F/S ,

var R - tryck; F - kraft som verkar på ytan; S - ytarea.

Så, tryck uppstår när en kraft verkar på en yta vinkelrät mot den. Storleken på trycket beror på storleken på denna kraft och är direkt proportionell mot den. Ju större kraft, desto större tryck skapar den per ytenhet. Elefanten är tyngre än tigern, så den utövar mer tryck på ytan. Bilen trycker mot vägen med mer kraft än fotgängaren.

Trycket hos en fast kropp är omvänt proportionellt mot den yta som kraften verkar på.

Alla vet att det är svårt att gå i djup snö på grund av att benen hela tiden faller igenom. Men skidåkning är ganska lätt. Saken är att i båda fallen verkar en person på snön med samma kraft - tyngdkraften. Men denna kraft fördelas över ytor med olika område. Eftersom skidornas yta är större än ytan på sulorna på stövlarna, är vikten av en person i detta fall fördelad över ett större område. Och kraften som verkar per ytenhet är flera gånger mindre. Därför lägger en person som står på skidor mindre press på snön och faller inte ner i den.

Genom att ändra ytan kan du öka eller minska mängden tryck.

När vi ska ut på vandring väljer vi en ryggsäck med breda remmar för att minska trycket på axeln.

För att minska trycket från byggnaden på marken, öka arean av fundamentet.

Däck lastbilar göra bredare än däck bilar så att de utövar mindre tryck på marken. Av samma anledning görs en traktor eller tank på band och inte på hjul.

Knivar, blad, saxar, nålar vässas skarpt så att de har minsta möjliga yta av skär- eller piercingsdelen. Och då även med hjälp av en liten applicerad kraft skapas mycket tryck.

Av samma anledning har naturen försett djuren med vassa tänder, huggtänder och klor.

Tryck - skalär. I fasta ämnen överförs det i kraftens riktning.

Kraftenheten är newton. Ytenheten är m 2 . Därför är tryckenheten N/m 2 . Detta värde i det internationella systemet av enheter kallas SI pascal (Pa eller Ra). Den fick sitt namn för att hedra den franska fysikern Blaise Pascal. Ett tryck på 1 pascal orsakar en kraft på 1 newton som verkar på en yta på 1 m 2 .

1 Pa = 1N/m2 .

Andra system använder enheter som bar, atmosfär, mmHg. Konst. (millimeter kvicksilver) osv.

Tryck i vätskor

Om trycket i en fast kropp överförs i kraftens riktning, då i vätskor och gaser, enligt Pascals lag, " något tryck som utövas på en vätska eller gas överförs i alla riktningar utan förändring ».

Låt oss fylla en boll med små hål kopplade till ett smalt rör i form av en cylinder med vätska. Låt oss fylla kulan med vätska, föra in kolven i röret och börja flytta den. Kolven trycker på vätskans yta. Detta tryck överförs till varje punkt i vätskan. Vätska börjar rinna ut ur hålen i bollen.

Om du fyller ballongen med rök kommer vi att se samma resultat. Detta innebär att även i gaser överförs tryck i alla riktningar.

Tyngdkraften verkar på vätskan, som på vilken kropp som helst på jordens yta. Varje lager av vätska i behållaren skapar tryck med sin egen vikt.

Detta bekräftas av följande experiment.

Om vatten hälls i ett glaskärl, istället för vars botten har en gummifilm, kommer filmen att sjunka under vattentyngden. Och ju mer vatten det är, desto mer kommer filmen att böjas. Om vi ​​gradvis nedsänker detta kärl med vatten i en annan behållare, också fylld med vatten, kommer filmen att räta ut när den sjunker. Och när vattennivåerna i kärlet och behållaren är lika, kommer filmen att räta ut sig helt.

På samma nivå är trycket i vätskan detsamma. Men med ökande djup ökar det, eftersom molekylerna övre skikten sätta tryck på molekylerna i de lägre skikten. Och de sätter i sin tur tryck på molekylerna i lagren som ligger ännu lägre. Därför kommer trycket att vara högst vid tankens lägsta punkt.

Trycket på djupet bestäms av formeln:

p = ρ g h ,

var sid - tryck (Pa);

ρ - vätskedensitet (kg / m 3);

g - fritt fallacceleration (9,81 m/s);

h - Vätskekolonnens höjd (m).

Det kan ses av formeln att trycket ökar med djupet. Ju lägre nedsänkningsfartyget går ner i havet, desto mer tryck kommer det att uppleva.

Atmosfärstryck

Evangelista Torricelli

Vem vet, om inte hertigen av Toscana 1638 hade bestämt sig för att dekorera Florens trädgårdar med vackra fontäner, skulle atmosfärstrycket inte ha upptäckts på 1600-talet, utan mycket senare. Vi kan säga att denna upptäckt gjordes av en slump.

På den tiden trodde man att vattnet skulle stiga bakom pumpens kolv, eftersom, som Aristoteles sa, "naturen tolererar inte tomhet." Evenemanget blev dock inte lyckat. Vattnet i fontänerna steg verkligen och fyllde det resulterande "tomrummet", men på en höjd av 10,3 m stannade det.

De vände sig till Galileo Galilei för att få hjälp. Eftersom han inte kunde hitta en logisk förklaring, instruerade han sina elever - Evangelista Torricelli Och Vincenzo Viviani genomföra experiment.

I ett försök att hitta orsaken till felet upptäckte Galileos elever att olika vätskor stiger bakom pumpen till olika höjder. Ju tätare vätskan är, desto lägre höjd kan den stiga. Eftersom kvicksilvrets densitet är 13 gånger den för vatten, kan det stiga till en höjd som är 13 gånger mindre. Därför använde de kvicksilver i sitt experiment.

1644 genomfördes experimentet. Glasröret var fyllt med kvicksilver. Sedan slängdes den i en behållare, även den fylld med kvicksilver. Efter en tid steg kvicksilverpelaren i röret. Men han fyllde inte hela röret. Det fanns ett tomt utrymme ovanför kvicksilverkolonnen. Det kallades senare "Torricellian tomrummet". Men kvicksilver hällde inte ut ur röret i behållaren heller. Torricelli förklarade detta med att kvicksilver pressar atmosfärisk luft och håller den i röret. Och höjden på kvicksilverkolonnen i röret visar storleken på detta tryck. Detta var första gången atmosfärstrycket mättes.

Jordens atmosfär är dess luftskal, som hålls nära den av gravitationsattraktion. Gasmolekylerna som utgör detta skal rör sig konstant och slumpmässigt. Under påverkan av gravitationen pressar atmosfärens övre skikt på de nedre skikten och komprimerar dem. Det lägsta lagret nära jordens yta komprimeras mest. Därför är trycket i det störst. Enligt Pascals lag överför den detta tryck i alla riktningar. Det upplevs av allt som finns på jordens yta. Detta tryck kallas atmosfärstryck .

Eftersom atmosfärstrycket skapas av de överliggande luftlagren, minskar det med ökande höjd. Det är känt att högt uppe i bergen är det mindre än vid foten av bergen. Och djupt under jorden är det mycket högre än på ytan.

Normalt atmosfärstryck är trycket lika med trycket i en kvicksilverkolonn 760 mm hög vid en temperatur på 0 o C.

Atmosfärstryckmätning

Eftersom atmosfärisk luft har olika densitet olika höjd, då kan värdet på atmosfärstryck inte bestämmas med formelnsid = ρ · g · h . Därför bestäms det med hjälp av speciella instrument som kallas barometrar .

Skilj mellan vätskebarometrar och aneroider (icke flytande). Driften av vätskebarometrar är baserad på förändringen i kolumnen av vätskenivån under atmosfärens tryck.

Aneroiden är en förseglad behållare gjord av korrugerad metall, inuti vilken ett vakuum skapas. Behållaren drar ihop sig när atmosfärstrycket stiger och rätas ut när den sänks. Alla dessa förändringar överförs till pilen med hjälp av en fjäder metallplatta. Änden av pilen rör sig längs skalan.

Genom att ändra barometerns avläsningar kan man anta hur vädret kommer att förändras under de kommande dagarna. Om atmosfärstrycket stiger kan klart väder förväntas. Och går det ner blir det molnigt.

I dykövningar möter man ofta beräkningen av mekaniskt, hydrostatiskt och gastryck av ett brett spektrum av värden. Beroende på värdet på det uppmätta trycket används olika enheter.

I SI- och ISS-systemen är tryckenheten pascal (Pa), i MKGSS-systemet - kgf / cm 2 (teknisk atmosfär - kl). Torah (mm Hg), atm (fysisk atmosfär), m vatten används som icke-systemiska tryckenheter. Art., och på engelska mått - pund / tum 2. Samband mellan olika tryckenheter anges i tabell 10.1.

Mekaniskt tryck mäts av kraften som verkar vinkelrätt mot enhetens ytarea på kroppen:

där p - tryck, kgf/cm 2;
F - kraft, kgf;
S - area, cm 2.

Exempel 10.1. Bestäm trycket som dykaren utövar på fartygets däck och på marken under vatten när han tar ett steg (dvs. står på ett ben). Vikten av en dykare i utrustning i luften är 180 kgf, och under vatten 9 kgf. Ytan på sulan på dykgaloscherna antas vara 360 cm 2. Lösning. 1) Trycket som överförs av dykstövlarna till fartygets däck, enligt (10.1):

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

Eller i SI-enheter

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

Tabell 10.1. Samband mellan olika tryckenheter

2) Trycket som överförs av dykgaloscher till marken under vatten:

eller i SI-enheter

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

hydrostatiskt tryck vätska överallt vinkelrätt mot ytan på vilken den verkar och ökar med djupet, men förblir konstant i vilket horisontellt plan som helst.

Om vätskans yta inte upplever yttre tryck (till exempel lufttryck) eller om det inte tas med i beräkningen, kallas trycket inuti vätskan övertryck.

där p är vätsketrycket, kgf/cm 2 ;
p är vätskans densitet, gf "s 4/cm 2;
g - fritt fallacceleration, cm/s 2 ;
Y- Specifik gravitation vätskor, kg/cm3, kgf/l;
H - djup, m.

Om vätskans yta utsätts för yttre tryck trycket inuti vätskan

Om atmosfäriskt lufttryck verkar på ytan av en vätska, kallas trycket inuti vätskan absolut tryck(dvs tryck mätt från noll - fullt vakuum):
där B - atmosfäriskt (barometriskt) tryck, mm Hg. Konst.
I praktiska beräkningar för färskvatten acceptera
Y \u003d l kgf / l och atmosfärstryck p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d 10 m vatten. Art., sedan överskottsvattentrycket i kgf / cm 2
och det absoluta vattentrycket
Exempel 10.2. Hitta det absoluta trycket för havsvatten som verkar på en dykare på ett djup av 150 m om barometertrycket är 765 mm Hg. Art., och den specifika vikten av havsvatten är 1,024 kgf / l.

Lösning. Oxens absoluta tryck med (10/4)

uppskattat värde av absolut tryck enligt (10.6)
I detta exempel användningen av den ungefärliga formeln (10.6) för beräkningen är ganska motiverad, eftersom beräkningsfelet inte överstiger 3 %.

Exempel 10.3. I en ihålig struktur innehållande luft under atmosfärstryck p a \u003d 1 kgf / cm 2, belägen under vatten, bildades ett hål genom vilket vatten började strömma (Fig. 10.1). Vilken tryckkraft kommer dykaren att uppleva om han försöker stänga detta hål med handen? Området "Vid hålets tvärsnitt är 10X10 cm 2, höjden på vattenpelaren H ovanför hålet är 50 m.

Ris. 9.20. Observationskammare "Galeazzi": 1 - öga; 2 - kabelrekylanordning och kabelavskärning; 3 - passning för telefoningång; 4 - lucka; 5 - övre hyttventil; 6 - fästring av gummi; 7 - nedre hyttventil; 8 - kamerahus; 9 - syrecylinder med en tryckmätare; 10 - nödballastreturanordning; 11 - nödballast; 12 - lampkabel; 13 - lampa; 14 - elektrisk fläkt; 15-telefon-mikrofon; 16 - ackumulatorbatteri; 17 - regenerativ arbetslåda; 18 - lucka lucka hyttventil

Lösning. Övertryck vatten vid hålet enligt (10.5)

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

Tryckkraft på dykarens hand från (10.1)

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

Trycket på gasen som finns i fartyget fördelas jämnt, om vi inte tar hänsyn till dess vikt, vilket, med tanke på dimensionerna på fartygen som används vid dykning, har en obetydlig effekt. Storleken på trycket hos en konstant gasmassa beror på volymen den upptar och temperaturen.

Förhållandet mellan trycket hos en gas och dess volym vid en konstant temperatur fastställs av uttrycket

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

Där p 1 och p 2 - initialt och slutligt absolut tryck, kgf / cm 2;

V 1 och V 2 - initial och slutlig gasvolym, l. Förhållandet mellan trycket hos en gas och dess temperatur vid en konstant volym fastställs av uttrycket

där t 1 och t 2 är de initiala och slutliga gastemperaturerna, °C.

Vid konstant tryck finns ett liknande förhållande mellan gasens volym och temperatur

Förhållandet mellan tryck, volym och temperatur hos en gas fastställs av den kombinerade lagen för det gasformiga tillståndet

Exempel 10.4. Cylinderns kapacitet är 40 l, lufttrycket i den är 150 kgf / cm 2 enligt manometern. Bestäm volymen av fri luft i cylindern, dvs volymen reducerad till 1 kgf / cm 2.

Lösning. Initialt absolut tryck p \u003d 150 + 1 \u003d 151 kgf / cm 2, slutligt p 2 \u003d 1 kgf / cm 2, initial volym V 1 \u003d 40 l. Fri luftvolym från (10,7)

Exempel 10.5. Manometern på syrgasflaskan i ett rum med en temperatur på 17 ° C visade ett tryck på 200 kgf / cm 2. Denna cylinder överfördes till däcket, där nästa dag vid en temperatur på -11 ° C minskade dess avläsningar till 180 kgf / cm 2. Ett syreläckage misstänktes. Kontrollera om misstanken är korrekt.

Lösning. Initialt absolut tryck p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, slutligt p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, initial temperatur t 1 \u003d 17 ° C, u003d -11 ° C. Uppskattat sluttryck från (10,8)

Misstankar är ogrundade, eftersom det faktiska och det beräknade trycket är lika.

Exempel 10.6. En dykare under vatten förbrukar 100 l / min luft komprimerad till ett tryck på ett dykdjup av 40 m. Bestäm flödet av fri luft (dvs. vid ett tryck på 1 kgf / cm 2).

Lösning. Initialt absolut tryck vid nedsänkningsdjup enligt (10.6)

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

Slutligt absolut tryck P 2 \u003d 1 kgf / cm 2

Initialt luftflöde Vi = l00 l/min.

Fritt luftflöde enligt (10.7)

Låt oss göra ett experiment. Låt oss ta en liten bräda med fyra spikar inslagna i hörnen och placera den med spetsarna upp på sanden. Vi lägger en vikt ovanpå den (bild 81). Vi kommer att se att spikhuvudena bara pressas lätt ner i sanden. Om vi ​​vänder på brädan och lägger den igen (tillsammans med vikten) på sanden, kommer nu spikarna att gå in i den mycket djupare (bild 82). I båda fallen var brädans vikt densamma, men effekten var olika. Varför? Hela skillnaden i de aktuella fallen var att ytan som spikarna vilade på var större i det ena fallet och mindre i det andra. När allt kommer omkring rörde spikarnas huvuden först sanden och sedan deras punkter.

Vi ser att resultatet av stöten beror inte bara på kraften med vilken kroppen trycker på ytan, utan också på området av denna yta. Det är av denna anledning som en person som kan glida på lös snö på skidor omedelbart faller i den så snart han tar av dem (bild 83). Men det är inte bara området. Storleken på den applicerade kraften spelar också en viktig roll. Om till exempel på samma. bräda (se fig. 81) lägg en annan vikt, då kommer naglarna (med samma stödyta) att sjunka ännu djupare i sanden.

Den kraft som appliceras vinkelrätt mot ytan kallas tryckkraft till denna yta.

Tryckkraft ska inte förväxlas med tryck. Tryck- detta är en fysisk kvantitet lika med förhållandet mellan tryckkraften som appliceras på en given yta och arean av denna yta:

p - tryck, F - tryckkraft, S - area.

Så för att bestämma trycket är det nödvändigt att dela tryckkraften med den yta på vilken trycket appliceras.

Med samma kraft är trycket större när stödytan är mindre och vice versa än mer område stöder, desto mindre tryck.

I de fall där tryckkraften är kroppens vikt på ytan (F = P = mg), kan trycket som kroppen utövar hittas med formeln

Om trycket p och arean S är kända, kan tryckkraften F bestämmas; För att göra detta måste du multiplicera trycket med området:

F = pS (32,2)

Tryckkraften (som alla andra krafter) mäts i newton. Trycket mäts i pascal. Pascal(1 Pa) är det tryck som en tryckkraft på 1 N producerar när den appliceras på en yta på 1 m 2:

1 Pa \u003d 1 N/m 2.

Andra tryckenheter används också - hektopascal (hPa) och kilopascal (kPa):

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

1. Ge exempel som visar att resultatet av en krafts verkan beror på området för stödet som denna kraft verkar på. 2. Varför faller inte en skidåkare i snön? 3. Varför går en vass knapp lättare in i trä än en trubbig? 4. Vad kallas tryck? 5. Vilka tryckenheter känner du till? 6. Vad är skillnaden mellan tryck och tryckkraft? 7. Hur kan du hitta tryckkraften, med kunskap om trycket och den yta som kraften appliceras på?