Iedomājieties piepildīta noslēgtā cilindrs, ar virzuli uzstādīta uz augšu. Ja jūs sākat izdarīt spiedienu uz virzuļa, tad gaisa daudzums cilindrā sāks samazināties, gaisa molekulas saskarsies viens ar otru un ar virzuļa visu intensīvāku, un spiediens saspiesta gaisa uz virzuļa palielināsies.
Ja virzulis tagad ir dramatiski atbrīvota, saspiests gaiss dramatiski maisiņus to uz augšu. Tas notiks, jo ar Piston nemainīgu zonu spēks, kas darbojas uz virzuļa no spilgtas gaisu. Virzuļa laukums palika nemainīgs, un palielinājās gāzes molekulu spēks, attiecīgi palielinājās spiediens.
Vai citu piemēru. Ir cilvēks uz zemes, stāvot ar abām kājām. Šajā pozīcijā persona ir ērta, viņš nejūtas neērtības. Bet kas notiek, ja šī persona nolemj stāvēt uz vienas kājas? Tas būs kompensēt vienu no kājām ceļgalā, un tagad paļauties uz zemes tikai ar vienu kāju. Šajā pozīcijā cilvēks jutīs zināmu diskomfortu, jo spiediens uz kājām ir palielinājies, un par aptuveni 2 reizes. Kāpēc? Tā kā platība, caur kuru stiprums smaguma nospiež personu uz zemes, samazinājās par 2 reizēm. Šeit ir piemērs tam, kas ir spiediens, un cik viegli to var atrast parastajā dzīvē.
No fizikas viedokļa spiedienu sauc par fizisko daudzumu, skaitliski vienāds ar spēku, kas darbojas perpendikulāri šīs virsmas virsmai. Tādēļ, lai noteiktu spiedienu kādā virsmas vietā, normālā sastāvdaļa spēku uzklāt uz virsmas ir sadalīts zonā maza virsmas elementa, uz kuru šis spēks ir spēkā. Un, lai noteiktu vidējo spiedienu visā apgabalā, parastā elektroenerģijas sastāvdaļa uz virsmas ir jāsadala šīs virsmas kopējā platībā.
Spiedienu mēra Pascal (PA). Šī spiediena mērījuma vienība saņēma savu nosaukumu par Hidrostatikas pamatlikuma autoru - Hidrostatikas pamata likumu - Pascal likumu, kurš stats, ka spiediens, kas ražots uz šķidruma vai gāzes, tiek nosūtīts uz jebkuru punktu bez izmaiņām visos virzienos. Pirmo reizi, Pascal spiediena vienība tika ieviesta apelācijas Francijā 1961. gadā, saskaņā ar dekrētu uz vienībām pēc trīs gadsimtiem pēc nāves zinātnieka.
Viens Pascal ir vienāds ar spiedienu, kas izraisa jaudu vienā Newton, vienmērīgi sadalītā un virza perpendikulāri virsmai ar vienu kvadrātmetru platību.
PASCALS, ne tikai mehānisks spiediens (mehāniskais spriegums), bet arī elastības modulis, Jung modulis, elastības tilpuma modulis, ražas izturība, proporcionalitātes ierobežojums, pārtraukuma pretestība, nogriezšanas izturība , skaņas spiediens un osmotiskais spiediens tiek mērīts. Tradicionāli tas ir tieši Pascals, ka svarīgākie mehāniskie raksturlielumi materiālu concomprise ir izteiktas.
Tehniskā atmosfēra (AT), fiziskā (ATM), kilogramu uz vienu kvadrātcentimetru (KGF / cm2)
Papildus Pascal, citas (nesistēmas) vienības tiek izmantotas, lai izmērītu spiedienu. Viena no šīm vienībām ir "atmosfēra" (AT). Spiediens vienā atmosfērā ir aptuveni vienāds ar atmosfēras spiedienu uz zemes virsmas pie okeāna līmenī. Līdz šim "atmosfērā" izprast tehnisko atmosfēru (AT).
Tehniskā atmosfēra (AT) ir spiediens, ko rada viens kilogramu spēks (KGF), vienmērīgi sadalot pa laukuma centimetru. Un viens kilogramu spēks, savukārt, ir vienāds ar spēku smaguma, kas darbojas uz ķermeņa, kas sver vienu kilogramu apstākļos paātrinātu bezmaksas sastopamību 9,80665 m / s2. Tādējādi viens kilograms spēks ir vienāds ar 9,80665 Newton, un 1 atmosfēra izrādās vienāds ar 98066,5 Pa. 1 AT \u003d 98066,5 PA.
Atmosfēras mēra, piemēram, spiediens automobiļu riepās, piemēram, ieteicamais spiediens GAZ-2217 pasažieru autobusu riepās ir 3 atmosfēras.
Ir vēl viena "fiziskā atmosfēra" (ATM), kas definēta kā dzīvsudraba pīlāra spiediens, augstums ir 760 mm uz tās bāzes, neskatoties uz to, ka dzīvsudraba blīvums ir 13595,04 kg / m3 pie temperatūras 0 ° C temperatūrā un zem apstākļos paātrinot bezmaksas saslimstību ar vienādu 9, 80665 m / s2. Tātad izrādās, ka 1 ATM \u003d 1,033233 AT \u003d 101 325 PA.
Attiecībā uz kilogramu spēku uz kvadrātcentimetru (KGF / CM2), tad šī radējošā spiediena vienība ar labu precizitāti ir vienāda ar normālu atmosfēras spiedienu, kas dažkārt ir ērta dažādu ietekmju aplēsēm.
Non-System Unit "Bar" ir vienāds ar aptuveni vienu atmosfēru, bet ir precīzāka - tieši 100 000 PA. SGS sistēmā 1 bar ir 1 000 000 DIN / CM2. Iepriekš nosaukums "Bar" valkāja vienību, ko sauc par "Bāriju" un vienāds ar 0,1 PA vai GSS sistēmā 1 bārija \u003d 1 DIN / CM2. Vārds "bārs", "bārija" un "barometrs" ir no tā paša grieķu vārda "smaguma".
Bieži vien MBAR vienība (Millibar) tiek izmantota atmosfēras spiediena mērīšanai meteoroloģijā, vienāda ar 0,001 bar. Un izmērīt spiedienu uz planētām, kur atmosfēra ir ļoti izlādēta - mkbar (mikrobārs), kas ir vienāds ar 0,000001 bar. Tehniskajos manometros, skalā visbiežāk ir absolvēšana bāros.
Milimetru dzīvsudraba pīlārs (mm Hg.), Ūdens kolonnas milimetrs (mm ūdens. Art.)
Vispārīga mērvienība "Milmitrs no dzīvsudraba pīlāra" ir vienāds ar 101325/760 \u003d 133,3223684 Pa. To apzīmē ar "mm Hg", bet dažreiz "Torr" ir apzīmēts - par godu Itālijas fizikas, Galilejas, Evangelists Torricechelli, autora atmosfēras spiediena.
Vienība tika izveidota saistībā ar ērtu veidu, kā mērīt atmosfēras spiedienu ar barometru, kurā dzīvsudraba pole ir līdzsvarā atmosfēras spiediena iedarbībā. Dzīvsudrabs ir augsts blīvums apmēram 13 600 kg / m3 un ir atšķirīgs ar zemu piesātinātu tvaika spiedienu uz istabas temperatūru, tāpēc tas bija precīzi dzīvsudrabs barometriem.
Jūras līmenī atmosfēras spiediens ir aptuveni 760 mm Hg, tā ir šī vērtība, kas tagad ir normāls atmosfēras spiediens, kas vienāds ar 101325 PA vai vienu fizisko atmosfēru, 1 ATM. Tas ir, 1 milimetrs dzīvsudraba pīlārs ir 101325/760 Pascal.
Milimetros dzīvsudraba pīlāri, spiediens medicīnā, meteoroloģijā, aviācijas navigācijā mēra. Medicīnā asinsspiediens tiek mērīts mm Hg, vakuuma tehnikā tiek klasificētas mm Hg kopā ar bāriem. Dažreiz pat vienkārši rakstīt 25 μm, kas nozīmē mikroviļņu dzīvsudraba pīlāru, ja runa ir par putekļsūcēju, un spiediena mērījumi tiek veikti ar vakuummers.
Dažos gadījumos tiek izmantoti ūdens kolonnas milimetri un pēc tam 13,59 mm ūdens. Statīvs \u003d 1mm hg.st. Dažreiz tas ir piemērotāks un ērtāks. Milimetrs ūdens kolonnas, kā arī milimetru dzīvsudraba pīlāra - incidenta vienība, kas vienāda ar hidrostatisko spiedienu 1 mm ūdens kolonnas, kas šim pīlāram ir plakana pamatne kolonnu ūdens temperatūrā 4 ° C.
Kāpēc cilvēks stāv uz slēpēm, kas nav vaļīga sniega? Kāpēc automašīnai ar platām riepām ir lielāka atpūta nekā automašīna ar parastām riepām? Kāpēc Caterpillar traktors? Mēs uzzināsim atbildi uz šiem jautājumiem, iepazinoties ar fizisko vērtību, ko sauc par spiedienu.
Spiediena stabils tel
Kad spēks tiek piemērots ne uz vienu ķermeņa punktu, bet dažādiem punktiem tas darbojas uz ķermeņa virsmas. Šajā gadījumā viņi runā par spiedienu, ko šis spēks rada cietā ķermeņa virsmu.
Fizikā spiedienu sauc par fizisku vērtību, skaitliski vienāds ar spēka attiecību, kas darbojas uz virsmas perpendikulāra, uz šīs virsmas teritoriju.
p \u003d f / s ,
kur r - spiediens; F. - spēks, kas iedarbojas uz virsmas; S. - Virsmas laukums.
Tātad, spiediens notiek tad, kad spēks ir perpendikulāri tai, spēku akti. Spiediena vērtība ir atkarīga no šī spēka vērtības, un tas ir tieši proporcionāls. Jo vairāk varas, jo lielāks spiediens, ko tas rada vienības zonā. Zilonis ir smagāks nekā tīģeris, tāpēc tas palielinās spiedienu uz virsmas. Auto preses uz ceļa ar lielāku spēku nekā gājējs.
Cietā ķermeņa spiediens ir apgriezti proporcionāls virsmas laukumam, kurā spēks darbojas.
Ikviens zina, ka ir grūti iet cauri dziļi sniega dēļ, jo kājas pastāvīgi samazinās. Bet uz slēpošanas tas ir diezgan vienkārši. Lieta ir tāda, ka tajā un citā gadījumā persona rīkojas uz sniega ar tādu pašu spēku - ar smaguma spēku. Bet šis spēks tiek sadalīts virs virsmām ar dažādām vietām. Tā slēpošanas virsmas laukums ir vairāk kvadrātveida zoles boot, svars personai šajā gadījumā tiek izplatīts vislielākā teritorijā. Un spēks, kas darbojas uz vienu vienības zonu, izrādās mazāk vairākas reizes. Tāpēc mazāks cilvēks, kurš atrodas uz slēpēm, liek uz sniega un neietilpst tajā.
Mainot virsmas laukumu, jūs varat palielināt vai samazināt spiediena vērtību.
Kad iet pārgājienā, mēs izvēlamies mugursomu ar platām siksnām, lai samazinātu spiedienu uz pleca.
Lai samazinātu ēkas spiedienu uz zemes, palieliniet pamatnes apgabalu.
Kravas automašīnu riepas padara plašākas nekā pasažieru automobiļu riepas, lai tās būtu mazāks spiediens uz zemes. Šī paša iemesla dēļ traktors vai tvertne tiek veikta uz kāpnes kustībā, nevis uz riteņa.
Naži, asmeņi, šķēres, adatas ir strauji izsmelti tā, lai tie varētu būt mazāka griešanas zona vai izšūšana. Un tad pat ar nelielu pievienotā spēka palīdzību tiek izveidots liels spiediens.
Šī paša iemesla dēļ daba nodrošināja dzīvniekus ar asiem zobiem, fangs, nagi.
Spiediens ir skalāra vērtība. Cietās korpusos tas tiek nosūtīts spēka virzienā.
Spēka mērvienība - Ņūtona. Mērvienība - m 2. Līdz ar to mērīšanas spiediena vienība - N / m 2. Šī vērtība starptautiskajā SI vienību sistēmā sauc paskal (Pa vai RA). Viņš saņēma savu vārdu par godu Francijas fizikas Blaise Pascal. Spiediens 1 Pascal izraisa spēku 1 Newton, iedarbojoties uz 1 m 2 virsmas izmēru.
1 PA \u003d 1N / m2 .
Citas sistēmas izmanto tādas mērvienības kā bārs, atmosfēra, mm rt. Māksla. Dzīvsudraba pīlāra milimetri utt.
Spiediens šķidrumos
Ja spiediens tiek pārraidīts firmas korpusā spēka virzienā, tad šķidrumos un gāzēs, saskaņā ar Pascal likumu " jebkurš spiediens, kas ražots uz šķidruma vai gāzes, tiek pārraidīts visos virzienos nemainīgi ».
Aizpildiet ar šķidrumu ar nelieliem caurumiem, kas savienoti ar šauru cauruli cilindra veidā. Piepildiet bumbu ar šķidrumu, ievietojiet virzuli caurulē un sāciet to pārvietoties. Virzuļa preses uz šķidruma virsmas. Šis spiediens tiek nosūtīts uz katru likvīdu punktu. Šķidrums sāk iziet no caurumiem bumbā.
Aizpildīšana ap bumbu dūmu, mēs redzēsim to pašu rezultātu. Tas nozīmē, ka gāzēs spiediens tiek nosūtīts arī visos virzienos.
Šķidrums, kā arī uz jebkura ķermeņa uz zemes virsmas darbojas smaguma spēks. Katrs šķidruma slānis tvertnē tā svars rada spiedienu.
Tas apstiprina nākamo pieredzi.
Ja stikla traukā, nevis apakšā, kura gumijas plēve, ielej ūdeni, filma tiks barota ar ūdens smagumu. Un jo vairāk ūdens būs, jo vairāk filma saņems. Ja mēs pakāpeniski iegremdēt šo kuģi ar ūdeni uz citu konteineru, arī piepildīta ar ūdeni, jo filma tiek nolaista, lai iztaisnotu. Un, ja ūdens līmenis kuģī un jauda ir vienāda, filma iztaisno vispār.
Vienā līmenī, spiediens šķidrumā ir vienādi. Bet ar pieaugošo dziļumu tas palielinās, jo augšējo slāņu molekulām ir spiediens uz apakšējo slāņu molekulām. Un tie, savukārt, spiediens uz slāņiem molekulas, kas atrodas vēl zemāka. Tāpēc pie tvertnes zemākā vietā spiediens būs augstākais.
Spiedienu padziļināti nosaka formula:
p \u003d ρ · g · h ,
kur p. - spiediens (PA);
ρ - šķidruma blīvums (kg / m 3);
g. - brīvās kritiena paātrinājums (9,81 m / s);
h. - šķidruma pīlāra augstums (m).
No formulas ir skaidrs, ka spiediens palielinās dziļums. Apakšējā okeānā zemūdens aparāts ir pazemināts, jo lielāks spiediens būs pieredze.
Atmosfēras spiediens
Evangelists Torricelli
Kas zina, vai 1638 Duke Toskānā nav izlemts izrotāt Florences dārzus ar skaistām strūklakām, atmosfēras spiediens nebūtu atvērts XVII gadsimtā, bet daudz vēlāk. Var teikt, ka šis atklājums tika darīts nejauši.
Tajās dienās tika uzskatīts, ka ūdens pieaugs ārpus sūkņa virzuļa, jo, kā apgalvoja Aristotelis, "daba nepanes tukšums." Tomēr notikums netika vainagots ar panākumiem. Ūdens strūklakās patiešām uzkāpa, aizpildot iegūto "tukšumu", bet pie augstumā 10,3 m, tas apstājās.
Lai palīdzētu pievērsties Galileo Galileo. Tā kā viņš nevarēja atrast loģisku skaidrojumu, viņš norādīja saviem mācekļiem - Evangelists Torricelliun Vinteszitz viviani Veikt eksperimentus.
Mēģinot atrast neveiksmes cēloni, Galilean mācekļi uzzināja, ka dažādi šķidrumi palielinās ārpus sūkņa dažādos augstumos. Jo vairāk blīvāks šķidrums, jo lielāks augstums var pieaugt. Tā kā dzīvsudraba blīvums ir 13 reizes lielāks ūdens blīvums, tas pieaugs līdz 13 reizes mazāks. Tāpēc savā pieredzē viņi izmantoja dzīvsudrabu.
1644. gadā notika pieredze. Stikla caurule piepildīta ar dzīvsudrabu. Tad tas tika atcelts konteinerā, arī piepildīta ar dzīvsudrabu. Pēc kāda laika dzīvsudraba kolonna pieauga caurulē. Bet viņš nedeva cauruli. Virs dzīvsudraba kolonnas bija tukša vieta. Vēlāk to sauca TorriceCheelee tukšs. Bet dzīvsudraba tvertnē no caurules neizlej. Torricelli paskaidroja, ka dzīvsudrabs tas nospiež atmosfēras gaisu un saglabā to caurulē. Un dzīvsudraba kolonnas augstums caurulē parāda šī spiediena lielumu. Tāpēc tas pirmo reizi tika mērīts atmosfēras spiediens.
Zemes atmosfēra ir tās gaisa apvalks, kas notika pie viņas gravitācijas piesaisti. Gāzes molekulas, kas padara šo apvalku nepārtraukti un haotiski pārvietoties. Saskaņā ar smaguma iedarbību, augšējie slāņi atmosfērā tiek piespiesti uz zemākajiem slāņiem, saspiežot tos. Zemākais slānis ir stipri saspiests, kas atrodas zemes virsmā. Tāpēc spiediens ir lielākais. Saskaņā ar Pascal likumu tas pārraida spiedienu visos virzienos. Viņš piedzīvo visu, kas atrodas uz zemes virsmas. Šo spiedienu sauc par atmosfēras spiediens .
Tā kā atmosfēras spiedienu rada virsējo gaisu, tad ar pieaugošo augstumu tas samazinās. Ir zināms, ka tas ir augsts kalnos, kas ir mazāki nekā kalnu pakājē. Un dziļi pazemes tas ir daudz augstāks nekā uz virsmas.
Parasto atmosfēras spiedienu uzskata par spiedienu, kas vienāds ar dzīvsudraba spiedienu, 760 mm augsts 0 o C temperatūrā.
Atmosfēras spiediena mērīšana
Tā kā atmosfēras gaisā ir atšķirīgs blīvums dažādos augstumos, atmosfēras spiediena daudzumu nevar noteikt pēc formulasp. = ρ · g. · h. . Tāpēc to nosaka, izmantojot īpašas ierīces, ko sauc par barometri .
Ir šķidrie barometri un aneroīdi (nerātns). Šķidro barometru darbība ir balstīta uz šķidruma līmeņa līmeņa izmaiņām zem atmosfēras spiediena.
Aeroid ir noslēgts konteiners gofrētā metāla, kuras iekšpusē ir izveidots vakuums. Konteiners ir saspiests, kad palielinās atmosfēras spiediens, un tas izskaidro, kad tas samazinās. Visas šīs izmaiņas tiek pārraidītas ar bultiņu, izmantojot pavasara metāla plāksni. Bultiņas beigas pārvietojas mērogā.
Mainot barometra liecību, ir iespējams uzņemties, kā tuvākajās dienās laika apstākļi mainīsies. Ja atmosfēras spiediens palielinās, tas nozīmē, ka jūs varat sagaidīt skaidru laika apstākļus. Un, ja tas samazinās, tas būs apmācies.
Cilvēks slēpošana, un bez tiem.
Brīvā sniegā cilvēks iet ar lielām grūtībām, dziļi iekrāsot katru soli. Bet, liekot slēpošanas, viņš var iet, gandrīz nekādu neveiksmi Viņā. Kāpēc? Slēpošana vai bez slēpēm, persona rīkojas uz sniega ar tādu pašu spēku, kas ir vienāds ar tās svaru. Tomēr šī spēka ietekme abos gadījumos ir atšķirīgs, jo virsmas laukums atšķiras no tā, kuras cilvēks cries ar slēpēm un bez slēpēm. Slēpošanas virsmas laukums gandrīz 20 reizes vienīgais apgabals. Tāpēc, stāvot uz slēpēm, persona rīkojas par katru kvadrātcentimetru sniega virsmas ar spēku, 20 reizes mazāk, nekā stāvot uz sniega bez slēpēm.
Students, nospiežot laikrakstu pogas uz kuģa, darbojas uz katras pogas ar to pašu spēku. Tomēr poga ar asāku galu ir vieglāk iekļūt kokā.
Tātad, darbības rezultāts ir atkarīgs ne tikai uz tās moduli, virzieniem un pieteikuma punktiem, bet arī no virsmas virsmas, uz kuru tas tiek piemērots (perpendikulāri, uz kuru tas darbojas).
Šo secinājumu apstiprina fiziskā pieredze.
Pieredze. Šīs spēka darbību rezultāts ir atkarīgs no tā, kura spēka iedarbojas uz virsmas vienības zonu.
Nelielu dēļu stūros ir nepieciešams vadīt nagus. Pirmkārt, nagi, kas brauc uz kuģa, uzstādiet uz smilšu uz augšu un nodot girdring uz kuģa. Šādā gadījumā naglas vāciņi ir tikai nedaudz nospiesti smiltīs. Tad klāja pārvēršas un ielieciet nagus uz malas. Šādā gadījumā atbalsta zona ir mazāka, un tās pašas spēka iedarbībā nagi ir ievērojami padziļināti smiltīs.
Pieredze. Otrā ilustrācija.
No kādas spēka darbojas katrā platības vienībā, šī spēka darbības rezultāts ir atkarīgs no tā.
Aplūkotajos spēka piemēros tika veikta perpendikulāra ķermeņa virsmai. Cilvēka svars bija perpendikulārs sniega virsmai; Spēks, kas darbojas uz pogas, kas ir perpendikulāra kuģa virsmai.
Vērtība, kas vienāda ar spēka attiecību, kas darbojas perpendikulāri virsmai uz šīs virsmas laukumu, tiek saukts spiediens.
Lai noteiktu spiedienu, tas ir nepieciešams, lai spēks darbojas perpendikulāri virsmai, sadalīt uz virsmas laukuma:
spiediens \u003d jauda / kvadrāts.
Apzīmē vērtības, kas iekļautas šajā izteiksmē: spiediens - p., spēks darbojas uz virsmas - F. un virsmas laukums - S..
Tad mēs saņemam formulu:
p \u003d f / s
Ir skaidrs, ka vissvarīgākais spēks, kas darbojas tajā pašā apgabalā, radīs lielāku spiedienu.
Spiediena vienībai šāds spiediens tiek ņemts, kas ražo spēku 1 h, iedarbojoties uz 1 m 2 virsmas, kas ir perpendikulāra šai virsmai.
Spiediena bloks - newton uz kvadrātmetru (1 N / m 2). Par godu Francijas zinātniekam Degšana pascal To sauc par Pascal ( Pa). Pa šo ceļu,
1 PA \u003d 1 N / m 2.
Tiek izmantotas arī citas spiediena iekārtas: hektopaskala (gpa) I. kilopascal (kPa).
1 kPa \u003d 1000 pa;
1 GPA \u003d 100 Pa;
1 PA \u003d 0,001 kPa;
1 PA \u003d 0,01 GPA.
Mēs uzrakstām uzdevuma stāvokli un atrisiniet to.
Danns : M \u003d 45 kg, S \u003d 300 cm 2; P \u003d?
Komitejās C: S \u003d 0,03 m 2
Lēmums:
p. = F./S.,
F. = P.,
P. = g · M.,
P. \u003d 9,8 N · 45 kg ≈ 450 h,
p. \u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 PA \u003d 15 kPa
"Atbilde": P \u003d 15000 PA \u003d 15 kPa
Veidi, kā samazināt un palielināt spiedienu.
Smagā Caterpillar traktors ražo spiedienu uz augsni, kas vienāda ar 40 - 50 kPa, t.i., tikai 2 - 3 reizes vairāk nekā spiediens zēns sver 45 kg. To izskaidro fakts, ka traktora svars tiek izplatīts lielākai teritorijai, jo izsekotajā pārraidē. Un mēs to atradām jo lielāka atbalsta zona, jo mazāks spiediens, ko rada viens un tas pats spēks par šo atbalstu .
Atkarībā no tā, vai tas ir nepieciešams, lai iegūtu mazu vai lielu spiedienu, atbalsta platība palielinās vai samazinās. Piemēram, lai augsne varētu izturēt uzbūvētās ēkas spiedienu, palieliniet pamatnes apakšējās daļas platību.
Kravas automašīnu un gaisa kuģu šasijas riepas ir daudz plašākas nekā pasažieris. Īpaši plaši padara riepas automašīnās, kas paredzētas kustībai tuksnešos.
Smagas mašīnas, piemēram, traktors, tvertne vai purvs, kam ir lielāka atbalsta zona kāpurķēžu, iet caur purvaino reljefu, kas nenotiks ar personu.
No otras puses, ar nelielu virsmu, jūs varat veikt nelielu spēku, lai iegūtu lielu spiedienu. Piemēram, nospiežot pogu uz kuģa, mēs rīkojamies ar to ar apmēram 50 N. spēku, jo pogas laukums ir aptuveni 1 mm 2, tad tas ir saistīts ar to, ka tas ir:
p \u003d 50 N / 0, 000 001 m 2 \u003d 50 000 000 PA \u003d 50 000 kPa.
Salīdzinājumam tas ir spiediens 1000 reižu spiedienu, ko ražo Caterpillar traktors uz augsnes. Jūs varat atrast daudz vairāk šādu piemēru.
Griešanas asmeņi un izšūšanas rīku (naži, šķēres, griezēji, zāģi, adatas uc) ir īpaši strauji izelpota. Šā asas asmenis ir neliela platība, tāpēc ar pat zemu spēku palīdzību tiek izveidots liels spiediens, un šāds rīks ir viegli darbināms.
Griešanas un izšūšanas ierīces atrodamas savvaļas dzīvniekos: tas ir zobi, nagi, knābi, tapas utt. - viss cietais materiāls, gluds un ļoti asas.
Spiediens
Ir zināms, ka gāzes molekulas nejauši pārvietojas.
Mēs jau zinām, ka gāzes, atšķirībā no cietvielām un šķidrumiem, aizpildiet visu kuģi, kurā ir. Piemēram, tērauda gāzes krātuves cilindrs, auto riepu kamera vai volejbola bumba. Šādā gadījumā gāze liek spiedienu uz cilindra, kameras vai jebkuras citas struktūras sienām, apakšējo un vāku vai jebkuru citu ķermeni. Gāzes spiediens ir saistīts ar citu iemeslu dēļ nekā cietā spiediens uz atbalstu.
Ir zināms, ka gāzes molekulas nejauši pārvietojas. Ar savu kustību viņi saskaras viens ar otru, kā arī ar kuģu sienām, kurā atrodas gāze. Gāsā ir daudz molekulu, tāpēc to sitienu skaits ir ļoti liels. Piemēram, gaisa molekulu pūšanas skaits, kas atrodas telpā, apmēram 1 cm 2 uz 1 ar divciparu numuru. Lai gan atsevišķas molekulas ietekmes spēks ir mazs, bet visu molekulu iedarbība uz kuģu sienām ir ievērojami - tas rada gāzes spiedienu.
Tā, gāzes spiediens uz kuģa sienām (un uz ķermeņa, kas atrodas gāzes), ko izraisa gāzes molekulu pūšļi .
Apsveriet šādu pieredzi. Zem gaisa sūkņa zvana mēs novietosim gumijas bumbu. Tas satur nelielu daudzumu gaisa un ir neregulāra forma. Tad sūknējiet gaisu no zvana sūkņa. No bumbu apvalks, kura gaiss kļūst arvien atklājās, pakāpeniski uzbriest un ņem formu pareizo bumbu.
Kā izskaidrot šo pieredzi?
Īpaši izturīgus tērauda balonus izmanto saspiesta gāzes uzglabāšanai un transportēšanai.
Mūsu pieredzē, pārvietojot gāzes molekulas nepārtraukti skāra bumbu sienu iekšpusē un ārpusē. Sūknējot gaisu, samazinās zvana molekulu skaits ap bumbu čaulu. Bet bumbas iekšpusē to skaits nemainās. Tāpēc molekulu sitienu skaits par apvalka ārējām sienām kļūst mazāka par triecienu skaitu par iekšējām sienām. Bumba tiek izsīkta tik ilgi, kamēr tās gumijas apvalka elastības spēks kļūst vienāds ar gāzes spiediena spēku. Bumba forma ņem formu bumbu. Tas parāda to gāzes preses uz sienām visos virzienos vienādi. Citiem vārdiem sakot, molekulu sitienu skaits, kas rodas katrā laukuma laukuma laukuma kvadrātcentimetrā, visos virzienos vienādi. Tas pats spiediens visos virzienos ir raksturīgs gāzes un ir sekas neparastai kustības milzīgu skaitu molekulu.
Mēs centīsimies samazināt gāzes apjomu, bet tā, ka tā masa paliek nemainīga. Tas nozīmē, ka katrā kubikcentimetrā gāzes molekulas kļūs vairāk, gāzes blīvums palielināsies. Tad palielinās molekulu pūšanas skaits par sienu, I.E. Gāzes spiediens palielināsies. To var apstiprināt ar pieredzi.
Uz attēla bet Stikla caurule ir attēlota, viens gals ir aizvērts ar plānu gumijas plēvi. Virzulis tiek ievietots caurulē. Kad nomāciet virzuli, gaisa tilpums caurulē samazinās, t.s. gāze ir saspiesta. Gumijas plēve tiek pārtraukta uz āru, norādot, ka gaisa spiediens caurulē ir palielinājies.
Gluži pretēji, palielinoties tilpuma tilpumam tāda paša gāzes masa, molekulu skaits katrā kubikcentimetru samazinās. Tas samazinās satricinājumu skaitu par kuģa sienu - gāzes spiediens kļūs mazāk. Patiešām, velkot virzuli no caurules, gaisa apjoms palielinās, filma sākas kuģa iekšpusē. Tas norāda uz gaisa spiediena samazināšanos caurulē. Tās pašas parādības tika novērotas, ja gaisa caurules vietā būtu jebkura cita gāze.
Tā, samazinoties gāzes apjomam, tā spiediens tiek palielināts, un ar apjoma pieaugumu, spiediens samazinās, ar nosacījumu, ka masa un temperatūra gāzes paliek nemainīga.
Un kā mainīsies gāzes spiediena izmaiņas, ja jūs to apsildīsiet nemainīgā apjomā? Ir zināms, ka gāzes molekulu kustības ātrums apkures laikā palielinās. Ātrāka pārvietošana molekulas biežāk skāra kuģu sienu. Turklāt katram sienas molekulai būs spēcīgāka. Tā rezultātā, sienām kuģa piedzīvos lielāku spiedienu.
Līdz ar to gāzes spiediens slēgtā traukā, jo lielāks, jo augstāks gāzes temperatūraar nosacījumu, ka gāzes un tilpuma masa nemainās.
No šiem eksperimentiem jūs varat izdarīt vispārēju secinājumu, ka gāzes spiediens ir lielāks, jo biežāk molekulas skāra kuģa sienu. .
Gāzes uzglabāšanai un transportēšanai tie ir stipri saspiesti. Tajā pašā laikā palielinās to spiediens, gāzes jānoslēdz īpašos, ļoti spēcīgos balonos. Šādos balonos, piemēram, satur saspiestu gaisu zemūdenēs, skābeklis, ko izmanto metināšanas metālos. Protams, mums ir jāatceras, ka gāzes balonus nevar uzsildīt, jo īpaši, ja tie ir piepildīti ar gāzi. Jo, kā mēs jau saprotam, sprādziens var rasties ar ļoti nepatīkamām sekām.
Pascal likums.
Spiediens tiek nosūtīts uz katru šķidruma vai gāzes punktu.
Virzuļa spiediens tiek nosūtīts uz katru šķidruma punktu, kas piepilda bumbu.
Tagad gāze.
Atšķirībā no cietajām korpusiem, individuāliem slāņiem un mazām šķidruma un gāzes daļiņām var brīvi pārvietoties attiecībā pret otru visos virzienos. Piemēram, piemēram, nedaudz paņemts uz ūdens virsmas stiklā, lai izraisītu ūdens kustību. Uz upes vai ezera pie mazākās brīze parādās ripples.
Tiek paskaidrots gāzes un šķidruma daļiņu mobilitāte par tiem radītais spiediens tiek nosūtīts ne tikai spēka virzienā, un katrā punktā. Apsveriet šo parādību vairāk.
Uz attēla, bet Kuģis ir attēlots, kurā gāze (vai šķidrums) ir iekļauta. Daļiņas ir vienmērīgi sadalītas pa kuģi. Kuģi aizvērtu virzuli, kas var virzīties uz augšu un uz leju.
Es daru kādu spēku, piespiediet virzuli, lai nedaudz pārvietotu iekšpusi un izspiest gāzi (šķidrumu), kas ir tieši zem tā. Tad daļiņas (molekulas) būs šajā vietā vairāk saspringts nekā agrāk (rīsi, b). Pateicoties mobilitātei, gāzes daļiņas tiks pārvietotas visos virzienos. Tā rezultātā to atrašanās vieta atkal kļūs vienāda, bet vairāk blīva nekā pirms (rīsu, c). Tāpēc gāzes spiediens palielinās visur. Tātad, pievienotā spiediens tiek nosūtīts uz visām daļiņām gāzes vai šķidruma. Tātad, ja spiediens uz gāzes (šķidrums) pie pašas virzuļa palielināsies par 1 PA, tad visos punktos iekšā Gāzes vai šķidruma spiediens būs vairāk nekā tāds pats. Spiediens un sienas no kuģa un apakšā, un virzulis palielināsies.
Spiediens, kas ražots uz šķidruma vai gāzes, tiek nosūtīts uz jebkuru punktu vienādi visos virzienos. .
Šo paziņojumu sauc par pascal likums.
Pamatojoties uz Pascal likumu, ir viegli izskaidrot šādus eksperimentus.
Attēlā redzams dobu bumbu ar nelielām atverēm dažādās vietās. Caurule ir pievienota bumbai, kurā ievietots virzulis. Ja jūs ierakstāt ūdeni bumbu un virzuļa caurulē, ūdens ir sabojāts no visiem caurumiem bumbu. Šajā pieredzē virzuļa preses uz ūdens virsmas caurulē. Ūdens daļiņas, kas atrodas zem virzuļa, saspiežot savu spiedienu uz citiem slāņiem, kas atrodas dziļāk. Tādējādi virzuļa spiediens tiek pārcelts uz katru šķidruma punktu, kas piepilda bumbu. Tā rezultātā ūdens daļa tiek izspiesta no bumbas identisku kauliņu veidā, kas rodas no visiem caurumiem.
Ja bumba ir piepildīta ar dūmiem, tad, kad virzulis pārvietojas caurulē no visiem bumbu caurumiem, sāksies tās pašas dūmu plūsmas. Tas to apstiprina gāzes pārraida spiedienu, kas ražoti uz tiem visos virzienos vienādi.
Spiediens šķidrā un gāzē.
Šķidruma svara ietekmē gumijas apakšā caurulē pievienosies.
Uz šķidruma, kā arī visas zemes uz zemes, spēks smaguma aktiem. Tāpēc katrs šķidruma slānis ielej uz kuģa, tā svars rada spiedienu, kas saskaņā ar Pascal likumu tiek nosūtīts visos virzienos. Līdz ar to šķidruma iekšpusē ir spiediens. To var redzēt uz pieredzi.
Stikla caurulē, kura apakšējais caurums ir aizvērts ar plānu gumijas plēvi, naga ūdeni. Augšā svara iedarbībā notiks caurules apakšdaļa.
Pieredze rāda, ka, jo augstāks ūdens stāvoklis virs gumijas plēves, jo vairāk tas sākas. Bet katru reizi, kad gumijas grunts steidzās, ūdens caurulē nonāk līdzsvarā (apstājas), jo papildus smagumam, elastības elastības spēks izstiepto gumijas plēves iedarbojas uz ūdeni.
Spēki, kas iedarbojas uz gumijas plēves, |
tas pats abās pusēs. |
Ilustrācija.
Apakšējā atiet no cilindra, jo spiediens uz to smaguma dēļ.
Mēs nolaižam cauruli ar gumijas apakšējo daļu, kurā ūdens ir nanīts, citā, plašākā traukā ar ūdeni. Mēs to redzēsim, kad caurule ir nolaista, gumijas plēve pakāpeniski iztaisno. Filmas pilnīga labošana rāda, ka spēki, kas iedarbojas uz to no augšas un zemāk ir vienādi. Ir pilnīga filmas iztaisnošana, kad ūdens līmenis caurulē un kuģim sakrīt.
To pašu pieredzi var veikt ar cauruli, kurā gumijas plēve aizver sānu atvēršanu, kā parādīts attēlā, un. Iegremdēt šo cauruli ar ūdeni citā traukā ar ūdeni, kā parādīts attēlā, b.. Mēs atzīmējam, ka filma atkal tiks iztaisnota, tiklīdz caurules un trauka ūdens līmenis ir vienāds. Tas nozīmē, ka spēki, kas iedarbojas uz gumijas plēves, ir vienādi visās pusēs.
Veikt kuģi, kuras apakšā var pazust. Apsaidiet to burkā ar ūdeni. Apakšā vienlaicīgi būs saspringts uz kuģa malas un nepazudīs. Tas nospiež ūdens spiediena spēku, kas vērsts no apakšas uz augšu.
Mēs rūpīgi ielej ūdeni traukā un sekosim. Tiklīdz ūdens līmenis kuģī sakrīt ar ūdens līmeni bankā, tas pazudīs no kuģa.
Atdalīšanas laikā tas nospiež uz šķidruma zonas apakšas uz kuģa, un tas pats spiediens šķidruma kolonnas augstumā tiek nosūtīts uz leju, bet atrodas bankā. Abi šie spiediens ir vienādi, apakšējā daļa no cilindra ir sava smaguma rezultātā.
Virs eksperimentiem ar ūdeni, bet, ja jūs lietojat kādu citu šķidrumu, nevis ūdens rezultāti būs vienādi.
Tāpēc eksperimenti to pierāda Šķidruma iekšpusē ir spiediens, un tajā pašā līmenī tas ir vienādi visos virzienos. Ar dziļuma spiedienu palielinās.
Gāzes šajā ziņā neatšķiras no šķidrumiem, jo \u200b\u200btie ir arī svars. Bet ir jāatceras, ka gāzes blīvums ir simtiem reižu mazāk nekā šķidruma blīvums. No gāzes, kas atrodas kuģī svars ir mazs, un tās "svara" spiediens daudzos gadījumos nevar uzskatīt.
Šķidruma spiediena aprēķināšana kuģa apakšējā daļā un sienā.
Šķidruma spiediena aprēķināšana kuģa apakšējā daļā un sienā.
Apsveriet, kā jūs varat aprēķināt šķidruma spiedienu kuģa apakšā un sienās. Mēs vispirms izlemt uzdevumu, lai kuģis ar formu taisnstūrveida paralēli.
Spēks F.ar kuru šķidrums izlejiet šajā traukā uz tās apakšējā, vienāda ar svaru P. Šķidrumi, kas atrodas traukā. Šķidro svaru var noteikt, zinot to m.. Masu, kā jūs zināt, var aprēķināt pēc formulas: m \u003d ρ · v. Šķidruma tilpums, ielej izvēlētajā traukā, ir viegli aprēķināt. Ja šķidruma kolonnas augstums, kas atrodas traukā, norāda vēstuli h.un kuģa apakšdaļa S.T. V \u003d s · h.
Šķidruma masa m \u003d ρ · v, vai m \u003d ρ · s · h .
Šīs šķidruma svars P \u003d g · m, vai P \u003d g · ρ · s · h.
Tā kā šķidrā kolonnas svars ir vienāds ar jaudu, ar kuru šķidruma preses kuģa apakšā, pēc tam atdala svaru P. Uz laukumu S., mēs saņemam šķidruma spiedienu p.:
p \u003d p / s vai p \u003d g · ρ · s · h / s,
Mums ir formula, lai aprēķinātu šķidruma spiedienu uz kuģa apakšējo daļu. No šīs formulas tas ir skaidrs, ka Šķidruma spiediens kuģa apakšā ir atkarīgs tikai no šķidruma kolonnas blīvuma un augstuma.
Tāpēc, saskaņā ar atvasināto formulu, ir iespējams aprēķināt spiedienu šķidruma, ielej uz kuģa jebkura forma (Stingri runājot, mūsu aprēķins ir piemērots tikai kuģiem ar tiešu prizmu un cilindru. Institūta fizikas kursos ir pierādīts, ka formula ir taisnība par tvertni patvaļīgu formu). Turklāt ir iespējams aprēķināt spiedienu uz kuģu sienām. Spiediens šķidruma iekšpusē, ieskaitot spiedienu no apakšas uz augšu, tiek aprēķināts arī saskaņā ar šo formulu, jo spiediens tādā pašā dziļumā ir vienādi visos virzienos.
Aprēķinot spiedienu atbilstoši formulai p \u003d gρh Tas ir nepieciešams blīvums ρ Express kilogramos uz kubikmetru (kg / m 3) un šķidruma kolonnas augstumu h. - metros (m), g. \u003d 9,8 N / kg, tad spiediens tiks izteikts Pascals (PA).
Piemērs. Noteikt eļļas spiedienu tvertnes apakšā, ja eļļas kolonnas augstums ir 10 m, un tās blīvums ir 800 kg / m 3.
Mēs uzrakstām uzdevuma stāvokli un uzrakstiet to uz leju.
Danns :
ρ \u003d 800 kg / m 3
Lēmums :
p \u003d 9,8 h / kg · 800 kg / m 3 · 10 m ≈ 80 000 PA ≈ 80 kPa.
Atbildēt : P ≈ 80 kPa.
Saziņojumu kuģiem.
Saziņojumu kuģiem.
Attēlā redzams divi kuģi, kas savienoti ar gumijas cauruli. Šādus kuģus sauc par ziņošana. Ezers, tējkanna, kafijas pods - kuģu komunikācijas piemēri. No pieredzes mēs zinām, ka ūdens, izlej, piemēram, laistīšanā, vienmēr ir vienā līmenī degunā un iekšpusē.
Ziņošanas kuģi mūs bieži sastopas. Piemēram, tie var būt tējkanna, laistīšana vai kafijas katls. |
Viendabīgas šķidruma virsmas ir uzstādītas vienā līmenī jebkurā formā ziņošanas kuģos. |
Atšķirīgs šķidruma blīvums. |
Ar ziņošanas kuģiem jūs varat veikt šādu vienkāršu pieredzi. Pieredzes sākumā gumijas caurules skava vidū, un vienā no caurulēm, ko mēs ielej ūdeni. Tad mēs atveram skavu, un vampiga ūdens ieplūst citā caurulē, līdz ūdens virsma abās caurulēs netiks uzstādīta vienā līmenī. Jūs varat noteikt vienu no caurulēm statīvā, un citu paaugstinājumu, izlaist vai noliekt dažādos virzienos. Un šajā gadījumā, tiklīdz šķidrums nomierinās, tās līmenis abās caurulēs ir vienādas.
Ziņošanas kuģiem jebkurā formā un sadaļā virsmas viendabīga šķidruma ir noteikts vienā līmenī (ar nosacījumu, ka gaisa spiediens virs šķidruma ir vienlīdz) (109. att.).
To var pamatot šādi. Šķidrums atpūšas, nepārvietojoties no viena kuģa uz citu. Tātad spiediens abos kuģos jebkurā līmenī ir tas pats. Abos kuģos šķidrums ir tāds pats, tas ir tāds pats blīvums. Tāpēc ir jābūt vienādiem un tās augstumiem. Kad mēs paaugstināt vienu kuģi vai pievienojam šķidrumu, spiediens tajā palielinās un šķidrums pārvietojas uz citu kuģi, līdz spiediens ir izlīdzināts.
Ja vienā no ziņošanas kuģiem ielej vienu blīvumu, un otrajā - citā blīvumā, tad šo šķidrumu līmeņi nebūs vienādi līdzsvarā. Un tas ir saprotams. Galu galā, mēs zinām, ka šķidruma spiediens kuģa apakšā ir tieši proporcionāls pīlāra augstumam un šķidruma blīvumam. Un šajā gadījumā šķidrumu blīvums būs atšķirīgs.
Ar vienlīdzīgu spiedienu, šķidruma kolonnas augstums ar lielāku blīvumu būs mazāks par šķidruma kolonnas augstumu ar mazāku blīvumu (att.).
Pieredze. Kā noteikt gaisa masu.
Gaisa gaiss. Atmosfēras spiediens.
Atmosfēras spiediena esamība.
Atmosfēras spiediens ir lielāks par spiedienu reti gaisa kuģī.
Gaisa, kā arī jebkurā ķermenī, uz zemes, spēks smaguma aktiem, un tāpēc gaisā ir svars. Gaisa svars ir viegli aprēķināms, zinot viņa masu.
Par pieredzi, mēs parādīsim, kā aprēķināt gaisa masu. Lai to izdarītu, ņemiet izturīgu stikla bumbu ar korķi un gumijas cauruli ar klipu. Mēs sūknim gaisu no tā, mēs kāpt caurule uz klipu un līdzsvaru uz svariem. Tad atverot skavu uz gumijas caurules, ļaujiet gaisam tajā. Līdzsvara svars būs pārtraukums. Lai to atjaunotu, masa, no kuriem būs jānovieto uz otru tasi svaru, gaisa masa būs vienāda ar bumbas lielāko daļu.
Eksperimenti konstatēja, ka temperatūrā 0 ° C un normālu atmosfēras spiedienu, gaisa masa 1 m 3 ir 1,29 kg. Šī gaisa svars ir viegli aprēķināms:
P \u003d g · m, p \u003d 9,8 N / kg · 1,29 kg ≈ 13 N.
Air apvalku ap Zemi sauc atmosfēra (no grieķu. atmūce - pāri, gaiss un sfēra - Bumba).
Atmosfēra, kā parādīja zemes mākslīgo satelītu lidojuma novērojumus, stiepjas līdz vairāku tūkstošu kilometru augstumam.
Sakarā ar smaguma smaguma, augšējiem slāņiem atmosfērā, piemēram, okeāna ūdeni, saspiest zemākos slāņus. Gaisa slānis blakus zemei \u200b\u200bir saspiests visvairāk un, saskaņā ar Pascal likumu, spiediens, kas ražots uz to visos virzienos.
Tā rezultātā Zemes virsma un ķermenis, kas ir uz tā, pārbauda visu gaisa biezuma spiedienu, vai, kā parasti šādos gadījumos, tests atmosfēras spiediens .
Atmosfēras spiediena esamība var izskaidrot daudzās parādības, ar kurām mēs sastopamies dzīvē. Apsveriet dažus no tiem.
Attēlā redzams stikla caurule, kurā atrodas virzulis, cieši blakus sienām caurules. Caurules gals ir pazemināts ūdens. Ja jūs paaugstināt virzuli, ūdens tiks pacelts aiz tā.
Šī parādība tiek izmantota ūdens sūkņiem un dažām citām ierīcēm.
Attēlā redzams cilindrisks kuģis. To aizver ar spraudni, kurā ir ievietota caurule ar celtni. No kuģa sūkņa tiek sūknēts gaisu. Tad caurules gals tiek ievietots ūdenī. Ja jūs tagad atverat celtni, tad ūdens strūklaka smidzina traukā. Ūdens nonāk kuģī, jo atmosfēras spiediens ir lielāks par spiedienu reti gaisā kuģī.
Kāpēc ir zemes gaisa čaumalas.
Tāpat kā visas iestādes, gāzes molekulas, kas ir daļa no Zemes gaisa apvalka, piesaista zemi.
Bet kāpēc tad viņi visi nokristu uz zemes? Kā ir gaisa čaumalas zemes, tā atmosfēra ir saglabāta? Lai to saprastu, ir jāņem vērā, ka gāzes ir nepārtrauktas un nesakārtotās kustībās. Bet tad rodas vēl viens jautājums: kāpēc šīs molekulas ne lido uz pasaules telpu, tas ir kosmosā.
Lai pilnībā atstātu zemi, molekulai, piemēram, kosmosa kuģim vai raķetei, jābūt ļoti lielāks ātrums (vismaz 11,2 km / s). Tas ir tā sauktais otrais kosmiskais ātrums. Lielākā daļa zemes gaisa molekulu ātrums ir ievērojami mazāks par šo kosmosa ātrumu. Tāpēc lielākā daļa no tiem ir piesaistīti zemei \u200b\u200bar smaguma spēku, tikai neliels neliels molekulu daudzums, kas bēg no zemes kosmosā.
Molekulu nepareiza kustība un rīcība par gravitāciju izraisa faktu, ka gāzes molekulas "pary" kosmosā pie zemes, veidojot gaisa apvalku, vai atmosfēru, kas mums zināms.
Mērījumi liecina, ka gaisa blīvums strauji samazinās ar augstumu. Tātad, 5,5 km augstumā virs zemes, gaisa blīvums ir 2 reizes mazāks par tās blīvumu zem zemes virsmas, 11 km augstumā - 4 reizes mazāk, utt. Jo augstāks, gaiss ir straujš. Visbeidzot, augšējos slāņos (simtiem un tūkstošiem kilometru virs zemes) atmosfēra pakāpeniski nonāk gaisa telpā. Zemes gaisa apvalks nav skaidras robežas.
Stingri runājot, smaguma smaguma dēļ gāzes blīvums jebkurā slēgtā traukā nav Etinakova visā kuģa tilpumā. Kuģa apakšā gāzes blīvums ir lielāks nekā augšējās daļās, tāpēc spiediens kuģī nav vienāds. Kuģa apakšā tas ir vairāk nekā augšpusē. Tomēr attiecībā uz gāzi, kas atrodas kuģa, šī blīvuma un spiediena atšķirība ir tik mazliet iespējama daudzos gadījumos neņemt vērā vispār, tikai zināt par to. Bet atmosfērā, stiepjas vairākus tūkstošus kilometru, atšķirība ir būtiska.
Atmosfēras spiediena mērīšana. Torricelli pieredze.
Aprēķiniet atmosfēras spiedienu saskaņā ar formulu, lai aprēķinātu šķidruma slejas spiedienu (38. panta), tas nav iespējams. Par šādu aprēķinu, jums ir nepieciešams zināt augstumu atmosfēras un gaisa blīvuma. Bet atmosfērā nav noteikta robeža, un gaisa blīvums dažādā augstumā ir atšķirīgs. Tomēr atmosfēras spiedienu var izmērīt, izmantojot Itālijas zinātnieks 17. gadsimtā ierosināto pieredzi Evangelists Torricelli , Galilean students.
Torricelli pieredze sastāv no šādas: stikla caurule ar apmēram 1 m garumu, lodēti no viena gala, piepildīta ar dzīvsudrabu. Tad, cieši aizverot otro galu caurules, tas ir pagriezts un nolaista tasi ar dzīvsudrabu, kur, zem dzīvsudraba, caurule atveras. Tāpat kā jebkurā eksperimentā ar šķidrumu, daļa no dzīvsudraba ielej tasē, un daļa no tā paliek caurulē. Dzīvsudraba pīlāra augstums, kas paliek caurulē, ir aptuveni 760 mm. Gaisa caurulē nav dzīvsudraba, ir bezgaisa telpa, tāpēc neviena gāze šai caurulei nav spiediens uz augšu uz dzīvsudraba pastu un neietekmē mērījumus.
Torricelli, kas ierosināja iepriekš aprakstīto pieredzi, sniedza un viņa paskaidrojumu. Atmosfēra preses uz virsmas dzīvsudraba kauss. Dzīvsudrabs ir līdzsvarā. Tātad, spiediens caurulē līmenī aa1 (skatīt att) ir vienāds ar atmosfēras spiedienu. Ar atmosfēras spiediena maiņu, dzīvsudraba pīlāra augstums caurules izmaiņām. Ar pieaugošo spiedienu kolonna tiek paplašināta. Ar spiediena samazināšanos dzīvsudraba post samazina tās augstumu.
Spiediens caurulē pie AA1 līmeņa veido ar dzīvsudraba posteni caurulē, jo nav gaisa uz augšu no caurules virs dzīvsudraba. Tādējādi no tā izriet, ka atmosfēras spiediens ir vienāds ar dzīvsudraba amata spiedienu caurulē , t.i.
p. ATM \u003d. p. dzīvsudrabs.
Jo lielāks ir atmosfēras spiediens, jo augstāks dzīvsudraba amats Torricelli pieredzē. Tāpēc praksē atmosfēras spiedienu var izmērīt ar dzīvsudraba pīlāra augstumu (milimetros vai centimetros). Ja, piemēram, atmosfēras spiediens ir 780 mm Hg. Māksla. (Viņi saka "Milimetri dzīvsudraba pīlārs"), tad tas nozīmē, ka gaiss ražo to pašu spiedienu, ko rada vertikāls postenis dzīvsudraba augstuma 780 mm.
Līdz ar to šajā gadījumā 1 milimetrs dzīvsudraba pīlāru (1 mm Hg) tiek ņemts uz vienu atmosfēras spiediena mērvienību. Atrodiet attiecību starp šo vienību un ASV zināmo vienību - paskal (Pa).
Dzīvsudraba ρ dzīvsudraba augstuma spiediens ir 1 mm, ir vienāds ar:
p. = g · ρ · h, p. \u003d 9,8 N / kg · 13 600 kg / m 3 · 0,001 m ≈ 133.3 Pa.
Tātad, 1 mm rt. Māksla. \u003d 133,3 Pa.
Pašlaik tiek veikts atmosfēras spiediens, lai mērītu hektopaskālos (1 GPA \u003d 100 PA). Piemēram, laika apstākļos var paziņot, ka spiediens ir 1013 GPA, tas ir tāds pats kā 760 mm Hg. Māksla.
Vērojot katru dienu par dzīvsudraba pīlāra augstumu caurulē, Torricelli konstatēja, ka šīs augstuma izmaiņas, I.E., atmosfēras spiediens ir nepietiekams, tas var palielināties un samazināties. Torricelli arī pamanīja, ka atmosfēras spiediens ir saistīts ar laika apstākļu maiņu.
Ja caurule ar dzīvsudrabu, ko izmanto Torricelli pieredzē, pievienojiet vertikālu skalu, tad vienkāršākā ierīce būs. dzīvsudraba barometrs (no grieķu. baros - smagums mete - Mērs). Tas kalpo, lai mērītu atmosfēras spiedienu.
Barometrs - aneroīds.
Praksē, lai mērītu atmosfēras spiedienu, tiek izmantots metālisks barometrs, ko sauc par anenoīds (Tulkots no grieķu - anerisks). Tātad barometrs tiek saukts, jo nav dzīvsudraba.
Aneroīda izskats ir parādīts attēlā. Galvenā daļa no tā ir metāla kaste 1 ar viļņainu (gofrētu) virsmu (skatīt Dr. att.). No šī lodziņa gaiss ir lodēts, un tā, ka atmosfēras spiediens nav sasmalcināt kasti, tā vāks 2 pavasaris tiek aizkavēts. Ar atmosfēras spiediena pieaugumu, vāks lūdza un velk pavasarī. Ar spiediena samazināšanos, pavasaris iztaisno vāku. Pavasarim ar pārsūtīšanas mehānismu 3, ir pievienots bultiņas indikators 4, kas pārvietojas pa labi vai pa kreisi, kad spiediena izmaiņas. Saskaņā ar bultiņu tika nostiprināts mērogs, kura sadalījums tiek piemērots saskaņā ar dzīvsudraba barometra liecību. Tādējādi skaits 750, pret kuru aneroīda bultiņa stendi (skatīt att.), Liecina, ka tajā brīdī dzīvsudraba barometrs, augstums dzīvsudraba pīlārs ir 750 mm.
Līdz ar to atmosfēras spiediens ir 750 mm Hg. Māksla. vai ≈ 1000 GPA.
Atmosfēras spiediena vērtība ir ļoti svarīga laika apstākļu prognozēšanai tuvākajās dienās, jo atmosfēras spiediena maiņa ir saistīta ar laika apstākļu maiņu. Barometrs ir nepieciešama ierīce meteoroloģiskiem novērojumiem.
Atmosfēras spiediens dažādos augstumos.
Šajā šķidrumā, spiediens, kā mēs zinām, ir atkarīgs no šķidruma blīvuma un tās kolonnas augstuma. Sakarā ar zemu saspiežamību, šķidruma blīvums dažādos dziļumos ir gandrīz vienāds. Tāpēc, aprēķinot spiedienu, mēs uzskatām savu blīvumu konstanti un ņem vērā tikai izmaiņas augstumā.
Tas ir grūtāk par lietu ar gāzēm. Gāze ir stipri saspiesta. Un spēcīgāks gāze ir saspiests, jo lielāks ir tā blīvums, un lielāks spiediens, ko tas rada. Galu galā, gāzes spiediens tiek izveidots, pūšot viņa molekulas par ķermeņa virsmu.
Gaisa slāņi uz zemes virsmas saspiež visi pārklājuma gaisa slāņi, kas ir pār tiem. Bet augstāka gaisa slāņa virsma, vājākais tas ir saspiests, jo mazāk tās blīvums. Līdz ar to mazāks spiediens, ko tas rada. Ja, piemēram, balons paceļas virs zemes virsmas, tad gaisa spiediens uz bumbu kļūst mazāks. Tas notiek ne tikai tāpēc, ka augstums gaisa kolonnas virs tā samazinās, bet arī tāpēc, ka gaisa blīvums samazinās. Augšpusē tas ir mazāks par zemāk. Tāpēc gaisa spiediena atkarība no augstuma ir sarežģītāka nekā šķidrumi.
Novērojumi liecina, ka atmosfēras spiediens vietās atrodas jūras līmenī, vidēji 760 mm Hg. Māksla.
Atmosfēras spiediens ir vienāds ar spiedienu RTuchi Post 760 mm augsts pie 0 ° C saukta parasto atmosfēras spiedienu.
Normāls atmosfēras spiediens Tāpat 101 300 pa \u003d 1013 GPA.
Jo lielāks augstums virs jūras līmeņa, spiediens ir mazāks.
Ar nelielām līnijām, vidēji, par katru 12 m, spiediens samazinās par 1 mm Hg. Māksla. (vai par 1,33 GPA).
Zinot spiediena atkarību no augstuma, ir iespējams noteikt augstumu virs jūras līmeņa. Aneroīdi ar skalu, uz kuras jūs varat nekavējoties izmērīt augstumu virs jūras līmeņa augsti rezistori . Tos izmanto aviācijā un paceļot kalnus.
Manometri.
Mēs jau zinām, ka barometri tiek izmantoti atmosfēras spiediena mērīšanai. Mērīšanas spiedienu, vairāk nekā vai mazākas atmosfēras, ko izmanto manometri (no grieķu. manosa - reti, vaļīgi, mete - Mērs). Spiediena mērinstrumenti ir Šķidrums un metāls.
|
|
Apsveriet pirmo ierīci un darbību atvērt šķidruma spiediena mērītājs. Tas sastāv no divzvaigžņu stikla caurules, kas ieplūst šķidrums. Šķidrums ir uzstādīts abos ceļos vienā līmenī, jo tikai atmosfēras spiediens ir derīgs uz tās virsmas ceļgalos kuģa.
Lai saprastu, kā šāds spiediena mērītājs darbojas, to var savienot ar gumijas cauruli ar apavu plakanu kasti, kurā vienā pusē ir pievilkta ar gumijas plēvi. Ja nospiežat pirkstu uz plēvi, šķidruma līmeni spiediena mērītāja ceļā, kas savienots kastē, pilieni, un citā ceļā palielināsies. Kas tas ir izskaidrots?
Nospiežot filmu lodziņā, palielinās filmā. Saskaņā ar Pascal likumu šis spiediena pieaugums ir pārraidīts un šķidrums spiediena mērītāja kulonā, kas ir pievienots kastei. Tāpēc spiediens uz šķidruma šajā ceļā būs lielāks nekā otrā, kur šķidrumam tiek piemērots tikai atmosfēras spiediens. Saskaņā ar šīs pārspiediena spēka iedarbību, šķidrums sāks pārvietoties. Ceļā ar saspiestu gaisu šķidrums kritīsies, no otras puses - pieaugs. Šķidrums nonāks līdzsvarā (apstāšanās), kad saspiesta gaisa pārpalikums ir balstīts uz spiedienu, kas ražo pārmērīgu šķidruma polu otrā spiediena mērītāja ceļgalā.
Jo spēcīgāks spiediens uz plēvi, jo lielāks ir pārmērīgs šķidruma pole, jo lielāks spiediens. Līdz ar to spiediena maiņu var vērtēt pēc šī liekā pasta augstuma..
Attēls parāda, kā šāds manometrs var izmērīt spiedienu šķidruma iekšpusē. Dziļāka caurule ir iegremdēta šķidrumā, jo lielāka atšķirība no šķidruma pīlāru augstumiem spiediena mērītāja ceļostāpēc, un liels spiediens rada šķidrumu.
Ja jūs instalējat ierīces kasti dažā dziļumā šķidruma iekšpusē un pagrieziet to ar filmu uz augšu, vienreizēju un uz leju, tad spiediena mērītāja liecība nemainīsies. Tāpēc vajadzētu būt tajā pašā līmenī šķidruma spiediena iekšpusē ir vienādi visos virzienos.
Attēls rāda metāla spiediena mērītājs . Šāda spiediena mērītāja galvenā daļa - metāla caurule saliekta caurulē 1 , viens gals ir slēgts. Vēl viens caurules gals ar celtni 4 Tiek ziņots kuģim, kurā mēra spiedienu. Ar spiediena pieaugumu, caurule ir nodarīta. Tās slēgta gala kustība ar sviru 5 un pārnesums 3 pagājis bultiņa 2 pārvietojas ap ierīces skalu. Ar spiediena samazināšanos, caurule, sakarā ar tās elastību, atgriežas iepriekšējā pozīcijā, un bultiņa līdz nulles sadalījumam mērogā.
Virzuļa šķidrais sūknis.
Eksperimentā, ko mēs izskatījām agrāk (40 §), tika konstatēts, ka stikla caurules ūdens apstākļos palielinājās aiz virzuļa iedarbības. Tas ir balstīts uz virzulis sūkņi.
Sūknis attēlā tiek parādīts shematiski. Tas sastāv no cilindra, kurā iet uz augšu un uz leju, cieši blakus sienām kuģa, virzuļa 1 . Cilindra apakšā un pati virzuļa uzstādītie vārsti 2 atver tikai uz augšu. Kad virzulis pārceļas uz augšu, ūdens iedarbība atmosfēras spiediena nonāk caurulē, paceļ zemāko vārstu un pārvietojas aiz virzuļa.
Kad virzulis pārvietojas pa ūdeni zem virzuļa, nospiež apakšējo vārstu, un tas aizveras. Tajā pašā laikā vārsts virzuļa iekšpusē atveras zem ūdens spiediena, un ūdens iet uz vietas virs virzuļa. Nākamajā virzuļa kustībā atrodas vietā ar to, ūdens ir pār to, kas tiek ielej izplūdes cauruli. Tajā pašā laikā, jauna daļa ūdens palielinās aiz virzuļa, kas, ar turpmāku nolaišanos virzuļa, būs virs tā, un visa procedūra tiek atkārtota atkal un atkal, bet sūkņa darbi.
Hidrauliskā prese.
Pascal likums ļauj jums izskaidrot darbību hidrauliskā mašīna (no grieķu. hidraulikos. - ūdens). Tās ir mašīnas, kuru darbība ir balstīta uz pārvietošanās un līdzsvara šķidrumu likumiem.
Hidrauliskās mašīnas galvenā daļa ir divi dažādu diametru baloni, kas aprīkoti ar virzuļiem un savienojošu cauruli. Space zem virzuļiem un caurule ir piepildīta ar šķidrumu (parasti minerāleļļu). Augstums pīlāru šķidruma abos cilindros ir tas pats, līdz virzošajiem spēkiem.
Pieņemsim, ka tagad ir spēki F. 1 I. F. 2 - spēki, kas iedarbojas uz virzuļiem S. 1 I. S. 2 - pistīna laukums. Spiediens saskaņā ar pirmo (mazo) virzuļa vienāds p. 1 = F. 1 / S. 1, un zem otrā (liels) p. 2 = F. 2 / S. 2. Saskaņā ar Pascal likumu atpūtas šķidruma spiediens visos virzienos tiek pārnests tikpat, tas ir, p. 1 = p. 2 vai F. 1 / S. 1 = F. 2 / S. 2, atrašanās vieta:
F. 2 / F. 1 = S. 2 / S. 1 .
Līdz ar to spēks F. 2 tik daudzas reizes lielāka izturība F. 1 , cik reižu platība ir lielas virzuļa vairāk mazu virzuļa zona. Piemēram, ja lielā virzuļa platība ir 500 cm 2, un mazais 5 cm 2, un 100 N jauda darbojas nelielā virzuļa, spēks darbosies lielākā virzuļa, 100 reizes vairāk nekā 100 reizes, ka ir, 10 000 N.
Tādējādi, izmantojot hidraulisko mašīnu, ir iespējams līdzsvarot lielāko spēku.
Attieksme F. 1 / F. 2 parāda spēku uzvaras. Piemēram, iepriekš minētajā piemērā laimestiem ir 10 000 N / 100 h \u003d 100.
Hidrauliskā mašīna tiek saukts par presēšanu (saspiešanu) hidrauliskā prese .
Hidrauliskās preses tiek izmantotas, kur ir nepieciešama liela jauda. Piemēram, lai izspiestu eļļu no sēklām uz eļļas rūpnīcām, nospiežot saplākšņa, kartona, siena. Metalurģiskajos augos hidrauliskās preses tiek izmantotas mašīnu, dzelzceļa riteņu un daudzu citu produktu tērauda vārpstas ražošanai. Mūsdienu hidrauliskās preses var attīstīt spēku desmitiem un simtiem miljonu Newtons.
Hidrauliskā preses ierīce ir parādīta shematiski attēlā. Nospiestā korpusa 1 (a) tiek novietota uz platformas, kas savienota ar lielo virzuli 2 (b). Ar nelielu virzuļu 3 (d) palīdzību tiek izveidots liels spiediens uz šķidruma. Šis spiediens tiek nosūtīts uz katru šķidruma uzpildes balonu punktu. Tāpēc tas pats spiediens ir derīgs otrajam, lielajam virzuļam. Bet, tā kā 2. (liela) virzuļa platība ir mazāka, tad spēks, kas darbojas uz tā, būs vairāk jaudas, kas darbojas uz virzuļa 3 (d). Saskaņā ar šo spēku, virzuļa 2 (b) pieaugs. Pacelšanas virzulis 2 (b), ķermenis (a) balstās uz fiksēto augšējo platformu un saspiež. Izmantojot spiediena mērītāju 4 (m), mēra šķidruma spiedienu. Drošības vārsts 5 (p) automātiski atveras, kad šķidruma spiediens pārsniedz pieļaujamo vērtību.
No neliela cilindra uz lielu šķidrumu tiek sūknē ar atkārtotu kustību mazo virzuļu 3 (D). Tas ir šāds. Kāpojot nelielu virzuli (D), atveras vārsts 6 (k), un šķidrums ir ieslodzīts telpā, kas atrodas zem virzuļa. Samazinot mazo virzuli zem šķidruma spiediena iedarbības, ir aizvērts vārsts 6 (k), un atvērts vārsts 7 (k "), un šķidrums nonāk lielā kuģī.
Ūdens un gāzes iedarbība uz ķermeni, kas iegremdēts tajā.
Zem ūdens, mēs varam viegli pacelt akmeni, kas palielinās ar grūtībām gaisā. Ja jūs iegremdējat spraudni zem ūdens un atbrīvojiet to no rokām, tas parādīsies. Kā es varu izskaidrot šīs parādības?
Mēs zinām (38. punkts), ka šķidrās preses uz kuģa apakšējās un sienām. Un, ja jūs nodot kādu cietu ķermeni iekšpusē šķidruma, tas būs pakļauts spiedienam, piemēram, sienām kuģa.
Apsveriet spēkus, kas darbojas ar šķidrumu uz ķermeņa iegremdēšanas. Lai atvieglotu strīdību, izvēlieties ķermeni, kurai ir paralēlām forma ar bāzēm paralēli šķidruma virsmai (att.). Spēki, kas iedarbojas uz ķermeņa sejām, ir pāris vienādi un līdzsvaro viens otru. Saskaņā ar šo spēku darbību ķermenis ir saspiests. Bet spēki, kas iedarbojas uz ķermeņa augšējām un apakšējām malām, nevienlīdzīga. Uz augšējās sejas, preses no augšas F. 1 polu šķidruma augstums h. viens. Apakšējā sejas līmenī spiediens rada šķidruma pole augstumu h. 2. Šis spiediens, kā mēs zinām (37. punkts), tiek nosūtīts šķidruma iekšpusē visos virzienos. Līdz ar to ķermeņa apakšā no apakšas uz augšu ar spēku F. 2 dod šķidruma pole augstumu h. 2. Bet h. Vēl 2 h. 1, tāpēc strāvas modulis F. 2 Vairāk jaudas modulis F. viens. Tāpēc ķermenis ir izspiests no šķidruma ar spēku F. Vienāds ar spēku atšķirībām F. 2 - F. 1, t.i.
Bet tas nav tikai laukumā. Svarīgu lomu spēlē piemēroto spēku lielums. Ja, piemēram, uz to pašu. Valde (sk. 81. att.) Ievietojiet citu svaru, tad nagus (ar tādu pašu atbalsta zonu) tiks ielādēts smiltīs, pat dziļāk.
