สูตรความดันในฟิสิกส์ ภารกิจสำหรับการคำนวณความดันของร่างกายที่เป็นของแข็งการคำนวณของความดันของเหลวที่ด้านล่างและลำเรือผนังวิดีโอ

เล่นสกีชายและไม่มีพวกเขา

ในหิมะที่หลวมคน ๆ หนึ่งไปด้วยความยากลำบากอย่างมากตกลงไปรอบ ๆ ทุกขั้นตอน แต่วางสกีเขาสามารถไปได้เกือบจะไม่มีความล้มเหลวในตัวเขา ทำไม? เล่นสกีหรือไม่มีสกีคนที่ทำหน้าที่บนหิมะด้วยแรงเดียวกันเท่ากับน้ำหนักของมัน อย่างไรก็ตามผลกระทบของแรงนี้ในทั้งสองกรณีนั้นแตกต่างกันเพราะพื้นที่ผิวแตกต่างกันที่คนร้องไห้ด้วยสกีและไม่มีสกี พื้นที่พื้นผิวสกีเกือบ 20 เท่าพื้นที่เพียง 3 เท่า ดังนั้นการยืนอยู่บนสกีคนทำหน้าที่ในแต่ละตารางเซนติเมตรของพื้นที่ผิวหิมะด้วยแรงน้อยกว่ายืนอยู่บนหิมะโดยไม่มีสกี

นักเรียนผลักดันปุ่มหนังสือพิมพ์ไปที่กระดานทำหน้าที่ในแต่ละปุ่มด้วยแรงเดียวกัน อย่างไรก็ตามปุ่มที่มีจุดจบที่คมชัดกว่านั้นง่ายกว่าที่จะเข้าสู่ต้นไม้

ดังนั้นผลการดำเนินการนั้นไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับโมดูลทิศทางและจุดของแอปพลิเคชันเท่านั้น แต่ยังจากพื้นผิวของพื้นผิวที่ใช้ (ตั้งฉากกับที่ทำงาน)

ข้อสรุปนี้ได้รับการยืนยันจากประสบการณ์ทางกายภาพ

ประสบการณ์. ผลของการกระทำของกำลังนี้ขึ้นอยู่กับการกระทำที่บังคับใช้ต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิว

ในมุมของบอร์ดขนาดเล็กที่คุณต้องขับเล็บ ครั้งแรกที่เล็บขับเข้าไปในกระดานติดตั้งบนทรายขึ้นและใส่ gircling บนกระดาน ในกรณีนี้หมวกเล็บจะถูกกดลงในทรายเพียงเล็กน้อย จากนั้นคณะกรรมการจะพลิกและใส่เล็บที่ขอบ ในกรณีนี้พื้นที่รองรับมีขนาดเล็กลงและภายใต้การกระทำของแรงเดียวกันเล็บจะลึกลงไปในทรายอย่างมีนัยสำคัญ

ประสบการณ์. ภาพประกอบที่สอง

จากสิ่งที่แรงทำหน้าที่ในแต่ละหน่วยของพื้นที่ผิวผลที่ได้จากการกระทำของกำลังนี้ขึ้นอยู่กับ

ในการพิจารณาตัวอย่างของแรงตั้งฉากกับพื้นผิวของร่างกาย น้ำหนักของมนุษย์ตั้งฉากกับพื้นผิวของหิมะ แรงที่ทำหน้าที่บนปุ่มตั้งฉากกับพื้นผิวของบอร์ด

ค่าเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่ทำหน้าที่ตั้งฉากกับพื้นผิวของพื้นผิวนี้เรียกว่าความดัน.

ในการกำหนดความดันมันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแรงที่ทำหน้าที่ตั้งฉากกับพื้นผิวแบ่งออกเป็นพื้นที่ผิว:

ความดัน \u003d พลังงาน / สแควร์.

แสดงค่าที่รวมอยู่ในนิพจน์นี้: ความดัน - พี.บังคับให้ทำหน้าที่บนพื้นผิว - F. และพื้นที่ผิว - S..

จากนั้นเราได้สูตร:

p \u003d f / s

เป็นที่ชัดเจนว่าการกระทำที่สำคัญที่สุดในพื้นที่เดียวกันจะสร้างแรงกดดันมากขึ้น

สำหรับหน่วยของความดันแรงดันดังกล่าวจะถูกนำมาซึ่งผลิตแรงใน 1 ชั่วโมงทำหน้าที่บนพื้นผิวของ 1 ม. 2 ตั้งฉากกับพื้นผิวนี้.

หน่วยความดัน - นิวตันต่อตารางเมตร (1 n / m 2) เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Blaze Pascal มันถูกเรียกว่า pascal ( พ่อ. ทางนี้,

1 pa \u003d 1 n / m 2.

หน่วยความดันอื่น ๆ ยังใช้: hectopascal (เกรดเฉลี่ย) ผม. kilopascal (kPA).

1 KPA \u003d 1,000 ต่อปี;

1 GPA \u003d 100 pa;

1 PA \u003d 0.001 KPA;

1 Pa \u003d 0.01 GPA

เราเขียนเงื่อนไขของงานและแก้ไขปัญหา

ดาโน่ : M \u003d 45 กก. S \u003d 300 ซม. 2; p \u003d?

ในหน่วยของ C: S \u003d 0.03 m 2

การตัดสินใจ:

พี. = F./S.,

F. = พี.,

พี. = g · M.,

พี. \u003d 9.8 n · 45 กก. ≈ 450 ชั่วโมง

พี. \u003d 450 / 0.03 n / m 2 \u003d 15000 pa \u003d 15 kpa

"คำตอบ": P \u003d 15000 PA \u003d 15 KPA

วิธีในการลดและเพิ่มความดัน

รถแทรกเตอร์ Caterpillar หนักผลิตแรงกดดันในดินเท่ากับ 40 - 50 KPA, I.e. , เพียง 2 - 3 เท่ามากกว่าความกดดันของเด็กชายที่มีน้ำหนัก 45 กก. นี่คือคำอธิบายโดยความจริงที่ว่าน้ำหนักของรถแทรกเตอร์กระจายไปยังพื้นที่ที่มากขึ้นเนื่องจากการส่งผ่านที่แท้จริง และเราพบว่า พื้นที่สนับสนุนมากขึ้นความดันที่เล็กกว่าที่ผลิตโดยแรงเดียวกันในการสนับสนุนนี้ .

ขึ้นอยู่กับว่าจำเป็นต้องได้รับแรงดันขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่พื้นที่สนับสนุนจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง ตัวอย่างเช่นเพื่อให้ดินสามารถทนต่อแรงกดดันของอาคารที่สร้างขึ้นเพิ่มพื้นที่ของส่วนล่างของรากฐาน

ยางรถยนต์ของรถบรรทุกและตัวถังอากาศนั้นกว้างกว่าผู้โดยสารมาก ทำให้ยางรถยนต์ในรถยนต์มีจุดประสงค์เพื่อการเคลื่อนไหวในทะเลทราย

เครื่องจักรกลหนักเช่นแทรคเตอร์ถังหรือหนองน้ำมีพื้นที่รองรับหนอนมากขึ้นผ่านภูมิประเทศที่แอ่งน้ำซึ่งจะไม่ผ่านบุคคล

ในทางกลับกันด้วยพื้นที่ผิวขนาดเล็กคุณสามารถสร้างแรงเล็ก ๆ เพื่อสร้างแรงกดดันขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่นการกดปุ่มลงในกระดานเราทำหน้าที่ด้วยแรงประมาณ 50 N เนื่องจากพื้นที่ของปุ่มอยู่ที่ประมาณ 1 มม. 2 จากนั้นความดันที่ผลิตโดยมันคือ:

p \u003d 50 N / 0, 000 001 M 2 \u003d 50 000 000 PA \u003d 50,000 KPA

สำหรับการเปรียบเทียบมันเป็นแรงกดดันจาก 1,000 เท่าของแรงกดดันที่ผลิตโดยรถแทรคเตอร์ Caterpillar บนดิน คุณสามารถค้นหาตัวอย่างเพิ่มเติมได้อีกมากมาย

ใบมีดของการตัดและขอบของเครื่องมือเย็บ (มีดกรรไกรตัด, เลื่อย, เข็ม, ฯลฯ ) มีการหายใจออกอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะ ขอบที่แหลมคมของใบมีดคมมีพื้นที่ขนาดเล็กดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของแรงแม้จะมีแรงกดดันที่ดีและเครื่องมือดังกล่าวใช้งานง่าย

พบอุปกรณ์ตัดและเย็บในสัตว์ป่า: มันคือฟัน, กรงเล็บ, จะงอยปาก, spikes, ฯลฯ - วัสดุที่เป็นของแข็งทั้งหมดเรียบเนียนและคมมาก

ความดัน

เป็นที่ทราบกันดีว่าโมเลกุลของก๊าซเคลื่อนที่แบบสุ่ม

เรารู้อยู่แล้วว่าก๊าซในทางตรงกันข้ามกับของแข็งและของเหลวเติมเรือทั้งหมดที่มี ตัวอย่างเช่นกระบอกเก็บก๊าซเหล็ก, ห้องยางรถยนต์หรือลูกวอลเลย์บอล ในกรณีนี้ก๊าซจะกดดันผนังด้านล่างและฝาครอบของกระบอกสูบห้องหรือร่างกายอื่น ๆ ที่มันเป็น ความดันก๊าซเกิดจากสาเหตุอื่นนอกเหนือจากความกดดันของแข็งในการสนับสนุน

เป็นที่ทราบกันดีว่าโมเลกุลของก๊าซเคลื่อนที่แบบสุ่ม ด้วยการเคลื่อนไหวของมันพวกเขาเผชิญหน้ากันเช่นเดียวกับผนังของเรือที่มีก๊าซอยู่ มีโมเลกุลจำนวนมากในแก๊สดังนั้นจำนวนการเป่าของพวกเขาจึงมีขนาดใหญ่มาก ตัวอย่างเช่นจำนวนการเป่าโมเลกุลอากาศซึ่งอยู่ในห้องเกี่ยวกับพื้นผิวของ 1 ซม. 2 ต่อ 1 พร้อมกับจำนวนยี่สิบหลัก แม้ว่าแรงกระแทกของโมเลกุลแยกต่างหากมีขนาดเล็ก แต่การกระทำของโมเลกุลทั้งหมดบนผนังเรือมีความสำคัญ - มันสร้างแรงดันแก๊ส

ดังนั้น, ความดันก๊าซบนผนังของเรือ (และในร่างกายวางอยู่ในแก๊ส) เกิดจากการระเบิดของโมเลกุลก๊าซ .

พิจารณาประสบการณ์ต่อไปนี้ ภายใต้ระฆังของปั๊มลมเราจะวางลูกยาง มันมีจำนวนน้อยของอากาศและมีรูปร่างที่ผิดปกติ จากนั้นปั๊มอากาศจากใต้ปั๊มระฆัง ปลอกของลูกบอลซึ่งอากาศกำลังถูกเปิดเผยมากขึ้นเรื่อย ๆ บวมและใช้รูปแบบของลูกบอลที่ถูกต้อง

จะอธิบายประสบการณ์นี้ได้อย่างไร?

กระบอกสูบเหล็กที่ทนทานพิเศษใช้สำหรับการจัดเก็บและการขนส่งก๊าซอัด

ในประสบการณ์ของเราการเคลื่อนย้ายโมเลกุลก๊าซอย่างต่อเนื่องตีกำแพงบอลภายในและภายนอกอย่างต่อเนื่อง เมื่อสูบอากาศจำนวนโมเลกุลในระฆังรอบ ๆ เปลือกของลูกจะลดลง แต่ในลูกบอลจำนวนของพวกเขาจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นจำนวนของโมเลกุลที่เกี่ยวกับผนังด้านนอกของเปลือกจึงน้อยกว่าจำนวนของแรงกระแทกเกี่ยวกับผนังด้านใน ลูกบอลกวาดตราบใดที่แรงของความยืดหยุ่นของเปลือกยางจะเท่ากับพลังของแรงดันก๊าซ รูปร่างลูกบอลใช้รูปร่างของลูกบอล มันแสดงให้เห็นว่า กดก๊าซบนผนังในทุกทิศทางอย่างเท่าเทียมกัน. กล่าวอีกนัยหนึ่งจำนวนของโมเลกุลที่เกิดขึ้นในแต่ละตารางเซนติเมตรของพื้นที่ผิวในทุกทิศทางเท่า ๆ กัน แรงกดดันเดียวกันในทุกทิศทางเป็นลักษณะของก๊าซและเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวที่ผิดปกติของโมเลกุลจำนวนมาก

เราจะพยายามลดปริมาณก๊าซ แต่เพื่อให้มวลของมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่าในแต่ละลูกบาศก์เซนติเมตรโมเลกุลก๊าซจะกลายเป็นมากขึ้นความหนาแน่นของก๊าซจะเพิ่มขึ้น จากนั้นจำนวนของโมเลกุลที่เกี่ยวกับกำแพงจะเพิ่มขึ้น I. ความดันก๊าซจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้สามารถยืนยันได้จากประสบการณ์

บนภาพ แต่ หลอดแก้วมีการอธิบายปลายด้านหนึ่งซึ่งปิดด้วยฟิล์มยางบาง ๆ ลูกสูบถูกแทรกลงในท่อ เมื่อพูดถึงลูกสูบปริมาณอากาศในหลอดจะลดลงเช่นก๊าซจะถูกบีบอัด ฟิล์มยางถูกรบกวนออกไปด้านนอกแสดงให้เห็นว่าความดันอากาศในหลอดเพิ่มขึ้น

ในทางตรงกันข้ามกับปริมาณการเพิ่มขึ้นของก๊าซชนิดเดียวกันจำนวนโมเลกุลในแต่ละ cubic centimeter ลดลง สิ่งนี้จะลดจำนวนแรงกระแทกเกี่ยวกับผนังเรือ - ความดันก๊าซจะน้อยลง แท้จริงเมื่อดึงลูกสูบออกจากหลอดปริมาณอากาศจะเพิ่มขึ้นฟิล์มจะเริ่มขึ้นในภาชนะ สิ่งนี้บ่งชี้ถึงความดันอากาศที่ลดลงในหลอด ปรากฏการณ์เดียวกันนั้นถูกสังเกตหากแทนที่จะเป็นอากาศในหลอดจะเป็นก๊าซอื่น ๆ

ดังนั้น, ด้วยปริมาณก๊าซที่ลดลงความดันจะเพิ่มขึ้นและปริมาณการเพิ่มขึ้นความดันจะลดลงหากอุณหภูมิและอุณหภูมิของก๊าซยังคงไม่เปลี่ยนแปลง.

และความดันก๊าซจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรถ้าคุณให้ความร้อนในปริมาณคงที่? เป็นที่ทราบกันดีว่าความเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซในระหว่างการเพิ่มความร้อน โมเลกุลจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น นอกจากนี้การระเบิดของโมเลกุลของผนังแต่ละครั้งจะแข็งแกร่งขึ้น เป็นผลให้ผนังของเรือจะมีแรงกดดันมากขึ้น

ดังนั้น ความดันก๊าซในภาชนะปิดมากยิ่งอุณหภูมิก๊าซสูงขึ้นระบุว่ามวลของก๊าซและปริมาณไม่เปลี่ยนแปลง

จากการทดลองเหล่านี้คุณสามารถสรุปได้ทั่วไปว่า ความดันก๊าซยิ่งมากเท่าไหร่โมเลกุลมักจะกระทบกับผนังของเรือ .

สำหรับการเก็บรักษาและการขนส่งก๊าซพวกเขาจะถูกบีบอัดอย่างรุนแรง ในเวลาเดียวกันความกดดันของพวกเขาจะเพิ่มขึ้นก๊าซจะต้องได้รับการสรุปในกระบอกสูบพิเศษที่แข็งแกร่งมาก ตัวอย่างเช่นในถังดังกล่าวมีการบีบอัดอากาศในเรือดำน้ำออกซิเจนที่ใช้ในการเชื่อมโลหะ แน่นอนเราต้องจำไว้ตลอดไปว่าถังก๊าซไม่สามารถให้ความร้อนได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพวกเขาเต็มไปด้วยก๊าซ เพราะเมื่อเราเข้าใจแล้วการระเบิดสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยผลที่ไม่พึงประสงค์มาก

กฎหมายปาสกาล

ความดันจะถูกส่งไปยังแต่ละจุดของของเหลวหรือก๊าซ

ความดันลูกสูบจะถูกส่งไปยังแต่ละจุดของของเหลวที่เติมลูกบอล

ตอนนี้แก๊ส

ซึ่งแตกต่างจากร่างกายที่เป็นของแข็งเลเยอร์แต่ละชั้นและอนุภาคขนาดเล็กของของเหลวและก๊าซสามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างอิสระในทุกทิศทาง พอตัวอย่างเช่นหยิบขึ้นบนพื้นผิวของน้ำเล็กน้อยในแก้วเพื่อทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของน้ำ บนแม่น้ำหรือทะเลสาบที่สายลมเพียงเล็กน้อยจะปรากฏระลอกคลื่น

การเคลื่อนไหวของอนุภาคของก๊าซและของเหลวมีการอธิบายว่า ความดันที่ผลิตบนพวกเขาจะถูกส่งไม่เพียง แต่ในทิศทางของแรงและในแต่ละจุด. พิจารณาปรากฏการณ์นี้มากขึ้น

บนภาพ แต่ เรือที่ปรากฎว่าก๊าซ (หรือของเหลว) อยู่ อนุภาคกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วเรือ เรือถูกปิดโดยลูกสูบที่สามารถเลื่อนขึ้นและลง

ฉันกำลังบังคับให้ลูกสูบเคลื่อนที่เข้าไปข้างในเล็กน้อยแล้วบีบก๊าซ (ของเหลว) ซึ่งอยู่ใต้มันโดยตรง จากนั้นอนุภาค (โมเลกุล) จะอยู่ในที่นี้ให้แน่นมากกว่าก่อน (ข้าว, b) ต้องขอบคุณความคล่องตัวของอนุภาคก๊าซจะถูกย้ายในทุกทิศทาง เป็นผลให้ตำแหน่งของพวกเขาจะกลายเป็นเครื่องแบบอีกครั้ง แต่มีความหนาแน่นมากกว่าก่อน (ข้าว, c) ดังนั้นความดันก๊าซจะเพิ่มขึ้นทุกที่ ดังนั้นแรงดันเพิ่มจะถูกส่งไปยังอนุภาคทั้งหมดของก๊าซหรือของเหลว ดังนั้นหากแรงกดดันต่อก๊าซ (ของเหลว) ใกล้กับลูกสูบเองจะเพิ่มขึ้น 1 PA จากนั้นคะแนนทั้งหมด ภายใน ความดันก๊าซหรือของเหลวจะกลายเป็นมากกว่าเดียวกันสำหรับเหมือนกัน ความดันและผนังของภาชนะและด้านล่างและลูกสูบจะเพิ่มขึ้น

ความดันที่ผลิตในของเหลวหรือก๊าซจะถูกส่งไปยังจุดใดก็ได้เท่า ๆ กันในทุกทิศทาง .

คำสั่งนี้เรียกว่า กฎหมายของปาสคาล.

ขึ้นอยู่กับกฎของ Pascal มันเป็นเรื่องง่ายที่จะอธิบายการทดลองต่อไปนี้

รูปแสดงลูกบอลกลวงที่มีช่องเปิดเล็ก ๆ ในที่ต่าง ๆ ท่อติดอยู่กับลูกบอลที่ใส่ลูกสูบ หากคุณพิมพ์น้ำลงในลูกบอลและในลูกสูบในหลอดน้ำจะถูกทำลายจากหลุมทั้งหมดของลูกบอล ในประสบการณ์นี้ลูกสูบกดบนพื้นผิวของน้ำในหลอด อนุภาคน้ำที่อยู่ภายใต้ลูกสูบการกระชับส่งแรงกดดันให้กับเลเยอร์อื่น ๆ ที่อยู่ลึกลงไป ดังนั้นแรงกดดันของลูกสูบจะถูกถ่ายโอนไปยังแต่ละจุดของของเหลวที่เติมลูกบอล เป็นผลให้ส่วนหนึ่งของน้ำถูกผลักออกมาจากลูกบอลในรูปแบบของ pips เหมือนกันที่เกิดจากทุกหลุม

หากลูกบอลเต็มไปด้วยควันจากนั้นเมื่อลูกสูบเคลื่อนเข้าสู่หลอดจากหลุมลูกบอลทั้งหมดควันเดียวกันจะเริ่มขึ้น สิ่งนี้เป็นการยืนยันว่า ก๊าซส่งแรงดันที่ผลิตในทุกทิศทางเท่า ๆ กัน.

ความดันในของเหลวและก๊าซ

ภายใต้อิทธิพลของน้ำหนักของของเหลวด้านล่างยางในหลอดจะเข้าร่วม

บนของเหลวเช่นเดียวกับร่างกายทั้งหมดบนโลกพลังของการกระทำแรงโน้มถ่วง ดังนั้นแต่ละชั้นของของเหลวจึงเทลงในเรือน้ำหนักของมันจะสร้างแรงกดดันซึ่งตามกฎหมายของปาสคาลจะถูกส่งไปในทุกทิศทาง ดังนั้นภายในของเหลวมีแรงกดดัน สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในประสบการณ์

ในหลอดแก้วรูด้านล่างของซึ่งปิดด้วยฟิล์มยางบาง ๆ น้ำไร้เดียงสา ภายใต้การกระทำของน้ำหนักของเหลวด้านล่างของหลอดจะมา

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่ายิ่งสถานะน้ำสูงกว่าฟิล์มยางจะยิ่งเริ่มขึ้น แต่ทุกครั้งที่ก้นยางรีบน้ำในท่อมีความสมดุล (หยุด) เนื่องจากนอกเหนือไปจากแรงโน้มถ่วงแรงของความยืดหยุ่นของฟิล์มยางยืดทำหน้าที่ในน้ำ

ภาพประกอบ

ด้านล่างออกจากกระบอกสูบเนื่องจากแรงกดดันต่อแรงโน้มถ่วง

เราลดท่อที่มีก้นยางลงไปในน้ำที่มีนาไนต์ในอีกลำเรือที่กว้างขึ้นด้วยน้ำ เราจะเห็นว่าเมื่อท่อลดลงฟิล์มยางจะค่อยๆยืดได้ การแก้ไขฟิล์มเต็มรูปแบบแสดงให้เห็นว่ากองกำลังทำหน้าที่จากด้านบนและด้านล่างมีค่าเท่ากัน มีการยืดฟิล์มอย่างสมบูรณ์เมื่อระดับน้ำในหลอดและเรือตรง

ประสบการณ์เดียวกันสามารถดำเนินการได้ด้วยหลอดที่ฟิล์มยางปิดการเปิดด้านข้างดังแสดงในรูปและ จุ่มท่อนี้ด้วยน้ำในภาชนะอื่นด้วยน้ำดังที่แสดงในรูป b.. เราทราบว่าภาพยนตร์เรื่องนี้จะตรงอีกครั้งทันทีที่ระดับน้ำในหลอดและเรือมีความเท่าเทียมกัน ซึ่งหมายความว่ากองกำลังที่ทำหน้าที่บนฟิล์มยางเหมือนกันทุกด้าน

นำเรือด้านล่างซึ่งสามารถหายไป ลดลงในขวดด้วยน้ำกันเถอะ ด้านล่างในเวลาเดียวกันจะแน่นกดไปที่ขอบของเรือและจะไม่หายไป มันกดพลังของแรงดันน้ำกำกับจากล่างขึ้นบน

เราจะเทน้ำลงในเรืออย่างระมัดระวังและทำตาม ทันทีที่ระดับน้ำในเรือเกิดขึ้นพร้อมกับระดับน้ำในธนาคารมันจะหายไปจากเรือ

ในช่วงเวลาของการแยกมันกดที่ด้านบนของด้านล่างของโพสต์ของเหลวในเรือและความดันที่เหมือนกันในความสูงของคอลัมน์ของของเหลวจะถูกส่งไปยังด้านล่าง แต่อยู่ในธนาคาร ความดันทั้งสองนี้เหมือนกันด้านล่างออกจากกระบอกสูบอันเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงของตัวเอง

เหนือการทดลองกับน้ำ แต่ถ้าคุณใช้ของเหลวอื่น ๆ แทนน้ำผลของประสบการณ์จะเหมือนกัน

ดังนั้นการทดลองแสดงให้เห็นว่า ภายในของเหลวมีแรงดันและในระดับเดียวกันก็เท่าเทียมกันในทุกทิศทาง ด้วยความดันสูงเพิ่มขึ้น.

ก๊าซในแง่นี้ไม่แตกต่างจากของเหลวเพราะพวกเขามีน้ำหนัก แต่ต้องจำไว้ว่าความหนาแน่นของก๊าซน้อยกว่าความหนาแน่นของของเหลวหลายร้อยเท่า น้ำหนักของก๊าซที่อยู่ในเรือมีขนาดเล็กและความดัน "น้ำหนัก" ในหลาย ๆ กรณีไม่สามารถพิจารณาได้

การคำนวณความดันของเหลวที่ด้านล่างและผนังของเรือ

การคำนวณความดันของเหลวที่ด้านล่างและผนังของเรือ

พิจารณาว่าคุณสามารถคำนวณแรงกดดันของของเหลวที่ด้านล่างและผนังของเรือได้อย่างไร ก่อนอื่นเราตัดสินใจว่างานของเรือที่มีรูปแบบของเส้นขนานเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

บังคับ F.ซึ่งเป็นของเหลวที่เทลงในเรือนี้กดที่ด้านล่างเท่ากับน้ำหนัก พี. ของเหลวที่ตั้งอยู่ในเรือ น้ำหนักของเหลวสามารถกำหนดได้รู้ เอ็ม. มวลตามที่คุณรู้สามารถคำนวณได้โดยสูตร: m \u003d ρ· v. ปริมาตรของของเหลวที่เทลงในเรือที่เลือกนั้นง่ายต่อการคำนวณ หากความสูงของคอลัมน์ของเหลวซึ่งอยู่ในภาชนะระบุตัวอักษร เอช.และด้านล่างของเรือ S.ต. v \u003d s · h.

มวลของเหลว m \u003d ρ· v, หรือ m \u003d ρ· s · h .

น้ำหนักของของเหลวนี้ p \u003d g · m, หรือ p \u003d g ·ρ· s · h.

เนื่องจากน้ำหนักของคอลัมน์ของเหลวมีค่าเท่ากับพลังงานที่มีการกดของเหลวที่ด้านล่างของเรือจากนั้นแยกน้ำหนัก พี. ไปที่สแควร์ S.เราได้รับแรงดันของเหลว พี.:

p \u003d p / s หรือ p \u003d g · g · s · h / s,

เราได้สูตรสำหรับการคำนวณความดันของเหลวที่ด้านล่างของเรือ จากสูตรนี้เป็นที่ชัดเจนว่า ความดันของเหลวที่ด้านล่างของเรือนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและความสูงของคอลัมน์ของเหลวเท่านั้น.

ดังนั้นตามสูตรที่ได้รับเป็นไปได้ที่จะคำนวณความดันของของเหลวเทลงในเรือ รูปร่างใด ๆ (พูดอย่างเคร่งครัดการคำนวณของเราเหมาะสำหรับเรือที่มีรูปแบบของปริซึมและกระบอกสูบโดยตรงในหลักสูตรของฟิสิกส์สำหรับสถาบันมันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสูตรเป็นจริงสำหรับเรือของรูปแบบโดยพลการ) นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะคำนวณความดันบนผนังเรือ ความดันภายในของเหลวรวมถึงความดันจากล่างขึ้นบนยังคำนวณตามสูตรนี้เนื่องจากความดันที่ความลึกเดียวกันนั้นเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง

เมื่อคำนวณความดันตามสูตร p \u003d gρh มันเป็นความหนาแน่นที่จำเป็น ρ ด่วนในกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กิโลกรัม / m 3) และความสูงของคอลัมน์ของเหลว เอช. - เมตร (m), กรัม \u003d 9.8 n / kg จากนั้นความดันจะถูกแสดงใน pascals (pa)

ตัวอย่าง. กำหนดความดันน้ำมันที่ด้านล่างของถังหากความสูงของคอลัมน์น้ำมันคือ 10 เมตรและความหนาแน่นของมันคือ 800 กิโลกรัม / m 3

เราเขียนเงื่อนไขของงานและเขียนลง

ดาโน่ :

ρ \u003d 800 กก. / ม. 3

การตัดสินใจ :

p \u003d 9.8 h / kg · 800 กก. / m 3 · 10 เมตร≈ 80,000 pa ≈ 80 KPA

ตอบ : P ≈ 80 KPA

การสื่อสารเรือ

การสื่อสารเรือ

รูปที่แสดงเรือสองลำที่เชื่อมต่อด้วยท่อยาง เรือดังกล่าวเรียกว่า การรายงาน. ทะเลสาบกาต้มน้ำหม้อกาแฟ - ตัวอย่างของเรือที่สื่อสาร จากประสบการณ์ที่เรารู้ว่าน้ำเทลงเช่นในการรดน้ำสามารถอยู่ในระดับเดียวกันในจมูกและข้างในอยู่เสมอ

ด้วยเรือรายงานคุณสามารถทำประสบการณ์ง่ายๆต่อไปนี้ ที่จุดเริ่มต้นของประสบการณ์ที่ยึดท่อยางที่อยู่ตรงกลางและในหนึ่งในท่อที่เราเทน้ำ จากนั้นเราเปิดแคลมป์และน้ำของ VMIG ไหลเข้าไปในหลอดอื่นจนกระทั่งพื้นผิวของน้ำในท่อทั้งสองจะไม่ได้รับการติดตั้งในระดับเดียว คุณสามารถแก้ไขหนึ่งในท่อในขาตั้งกล้องและเพิ่มละเว้นหรือเอียงไปในทิศทางที่แตกต่างกัน และในกรณีนี้ทันทีที่ของเหลวสงบลงระดับของมันในท่อทั้งสองเท่ากัน

ในเรือรายงานของรูปแบบใด ๆ และส่วนใด ๆ ของพื้นผิวของของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันจะถูกตั้งอยู่ในระดับเดียว (ระบุว่าความดันอากาศเหนือของเหลวเท่ากัน) (รูปที่ 109)

สิ่งนี้สามารถเป็นธรรมได้ดังนี้ ของเหลวกำลังพักผ่อนโดยไม่ต้องย้ายจากเรือหนึ่งไปยังอีก ดังนั้นแรงกดดันในภาชนะทั้งสองในระดับใดก็เหมือนกัน ของเหลวในภาชนะทั้งสองนั้นเหมือนกันนั่นคือมันมีความหนาแน่นเท่ากัน ดังนั้นจึงต้องมีความเท่ากันและความสูงของมัน เมื่อเราเพิ่มเรือหนึ่งลำหรือเพิ่มของเหลวลงไปในนั้นความดันในการเพิ่มขึ้นและของเหลวจะเคลื่อนไปยังภาชนะอื่นจนกว่าความดันจะเท่าเทียมกัน

หากในหนึ่งในเรือรายงานเพื่อเทของเหลวของความหนาแน่นหนึ่งและในสอง - ความหนาแน่นที่แตกต่างกันระดับของของเหลวเหล่านี้จะไม่เท่ากับดุลยภาพ และนี่เป็นที่เข้าใจได้ ท้ายที่สุดเรารู้ว่าความกดดันของของเหลวที่ด้านล่างของเรือเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความสูงของเสาและความหนาแน่นของของเหลว และในกรณีนี้ความหนาแน่นของของเหลวจะแตกต่างกัน

ด้วยความเท่าเทียมกันของความดันความสูงของคอลัมน์ของเหลวที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะน้อยกว่าความสูงของคอลัมน์ของเหลวที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า (รูป)

ประสบการณ์. วิธีการกำหนดมวลของอากาศ

อากาศอากาศ ความดันบรรยากาศ

การดำรงอยู่ของความดันบรรยากาศ

ความดันบรรยากาศมีขนาดใหญ่กว่าความดันของอากาศที่กระจัดกระจายในเรือ

ในอากาศเช่นเดียวกับในร่างกายใด ๆ บนโลกพลังของการกระทำแรงโน้มถ่วงดังนั้นอากาศจึงมีน้ำหนัก น้ำหนักของอากาศนั้นง่ายต่อการคำนวณรู้มวลของเขา

เกี่ยวกับประสบการณ์เราจะแสดงวิธีการคำนวณมวลของอากาศ ในการทำเช่นนี้ให้ใช้ลูกบอลแก้วที่ทนทานด้วยไม้ก๊อกและท่อยางที่มีคลิป เราสูบฉีดอากาศออกจากมันเราปีนขึ้นไปบนคลิปและความสมดุลในเครื่องชั่ง จากนั้นเปิดแคลมป์บนท่อยางปล่อยให้อากาศอยู่ในนั้น น้ำหนักดุลยภาพจะแตก ในการกู้คืนมวลที่จะต้องใส่น้ำหนักหนึ่งถ้วยอื่น ๆ มวลของอากาศจะเท่ากับจำนวนมากของลูกบอล

การทดลองพบว่าที่อุณหภูมิ 0 ° C และความดันบรรยากาศปกติมวลอากาศ 1 ม. 3 คือ 1.29 กิโลกรัม น้ำหนักของอากาศนี้ง่ายต่อการคำนวณ:

p \u003d g · m, p \u003d 9.8 n / kg · 1.29 กก. ≈ 13 n

ฝักอากาศที่ล้อมรอบโลกเรียกว่า บรรยากาศ (จากกรีก atmune - คู่รักอากาศและ ทรงกลม - บอล)

บรรยากาศตามที่แสดงให้เห็นถึงการสังเกตการณ์ของการบินของดาวเทียมเทียมของโลกทอดยาวถึงความสูงหลายพันกิโลเมตร

เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของแรงโน้มถ่วงชั้นบนของบรรยากาศเช่นน้ำมหาสมุทรบีบอัดชั้นล่าง ชั้นอากาศที่อยู่ติดกับพื้นโดยตรงถูกบีบอัดมากที่สุดและตามกฎหมายของปาสกาลแรงดันที่เกิดขึ้นในทุกทิศทาง

เป็นผลให้พื้นผิวของโลกและร่างกายซึ่งอยู่ในนั้นทดสอบความดันของความหนาทั้งหมดของอากาศหรือตามปกติในกรณีดังกล่าวการทดสอบ ความดันบรรยากาศ .

การดำรงอยู่ของความดันบรรยากาศสามารถอธิบายปรากฏการณ์มากมายที่เราพบในชีวิต พิจารณาบางคน

รูปที่แสดงหลอดแก้วภายในซึ่งลูกสูบตั้งอยู่ติดกับผนังของหลอดอย่างแน่นหนา จุดสิ้นสุดของหลอดจะลดน้ำ หากคุณเลี้ยงลูกสูบน้ำจะถูกยกขึ้นไว้ข้างหลัง

ปรากฏการณ์นี้ใช้ในปั๊มน้ำและอุปกรณ์อื่น ๆ

รูปแสดงเรือทรงกระบอก มันถูกปิดโดยเสียบที่หลอดที่มีเครนแทรก จากปั๊มเรือถูกสูบอากาศ จากนั้นจุดสิ้นสุดของหลอดจะอยู่ในน้ำ หากตอนนี้คุณเปิดเครนแล้วน้ำพุน้ำจะโรยในเรือ น้ำเข้าสู่เรือเพราะความดันบรรยากาศยิ่งใหญ่กว่าความดันของอากาศที่กระจัดกระจายในเรือ

ทำไมมีเปลือกอากาศของโลก

เช่นเดียวกับร่างกายทั้งหมดโมเลกุลก๊าซที่เป็นส่วนหนึ่งของเปลือกอากาศของโลกดึงดูดให้พื้นดิน

แต่ทำไมพวกเขาทั้งหมดจะตกลงมาบนพื้นดิน? เปลือกอากาศของโลกเป็นอย่างไรบรรยากาศของมันได้รับการเก็บรักษาไว้? เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงว่าก๊าซอยู่ในการเคลื่อนไหวต่อเนื่องและไม่เป็นระเบียบ แต่คำถามอื่นเกิดขึ้น: ทำไมโมเลกุลเหล่านี้ไม่บินไปยังพื้นที่โลกนั่นคือในอวกาศ

เพื่อที่จะออกจากโลกอย่างสมบูรณ์โมเลกุลเช่นยานอวกาศหรือจรวดควรมีความเร็วที่มากขึ้น (อย่างน้อย 11.2 km / s) นี่คือสิ่งที่เรียกว่า ความเร็วของจักรวาลที่สอง. ความเร็วของโมเลกุลอากาศของที่ดินส่วนใหญ่น้อยกว่าความเร็วในพื้นที่นี้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นส่วนใหญ่จะผูกติดอยู่กับโลกด้วยแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวของโมเลกุลที่ไม่มีนัยสำคัญที่หนีไปในอวกาศเป็นอวกาศ

การเคลื่อนไหวที่ผิดปกติของโมเลกุลและการกระทำกับพวกเขาของแรงโน้มถ่วงนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แท้จริงที่โมเลกุลก๊าซ "Pary" ในอวกาศใกล้โลกขึ้นรูปฝักอากาศหรือบรรยากาศที่รู้จักกันในบรรยากาศ

การวัดแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของอากาศลดลงอย่างรวดเร็วด้วยความสูง ดังนั้นที่ระดับความสูง 5.5 กม. เหนือโลกความหนาแน่นของอากาศน้อยกว่าความหนาแน่นของพื้นผิวของโลก 2 เท่าที่ระดับความสูง 11 กม. - น้อยกว่า 4 เท่า ฯลฯ อากาศที่สูงขึ้น ในที่สุดในชั้นบนสุด (หลายร้อยและหลายพันกิโลเมตรเหนือพื้นดิน) บรรยากาศค่อยๆเข้าไปในพื้นที่สุญญากาศ ปลอกอากาศของโลกไม่มีขอบเขตที่ชัดเจน

การพูดอย่างเคร่งครัดเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของแรงโน้มถ่วงความหนาแน่นของก๊าซในภาชนะที่ปิดอยู่ใด ๆ ที่ไม่ใช่ etinakov ตลอดปริมาณของเรือ ที่ด้านล่างของเรือความหนาแน่นของก๊าซยิ่งใหญ่กว่าในส่วนบนดังนั้นความดันในเรือจึงไม่เหมือนกัน ที่ด้านล่างของเรือมันเป็นมากกว่าที่ด้านบน อย่างไรก็ตามสำหรับก๊าซที่มีอยู่ในเรือความแตกต่างของความหนาแน่นและความดันนั้นน้อยมากในหลาย ๆ กรณีที่จะไม่คำนึงถึงทั้งหมดเพียงเพื่อรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่สำหรับบรรยากาศการยืดหลายพันกิโลเมตรความแตกต่างเป็นสิ่งจำเป็น

การวัดความดันบรรยากาศ ประสบการณ์ Torricelli

คำนวณความดันบรรยากาศตามสูตรสำหรับการคำนวณความดันของคอลัมน์ของเหลว (§ 38) เป็นไปไม่ได้ สำหรับการคำนวณดังกล่าวคุณต้องรู้ความสูงของบรรยากาศและความหนาแน่นของอากาศ แต่ไม่มีขอบเขตที่บรรยากาศและความหนาแน่นของอากาศที่ความสูงต่างกันแตกต่างกัน อย่างไรก็ตามความดันบรรยากาศสามารถวัดได้ด้วยความช่วยเหลือของประสบการณ์ที่เสนอในศตวรรษที่ 17 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Torricelli ผู้เผยแพร่ศาสนา นักเรียนกาลิลี

ประสบการณ์ของ Torricelli ประกอบด้วย: หลอดแก้วที่มีความยาวประมาณ 1 เมตรบัดกรีจากปลายด้านหนึ่งเต็มไปด้วยปรอท จากนั้นปิดปลายด้านปลายด้านปลายอย่างแน่นหนาอย่างแน่นหนามันกลับกลายเป็นถ้วยที่มีปรอทซึ่งอยู่ภายใต้ระดับของปรอทหลอดจะเปิดขึ้น ในการทดลองใด ๆ กับของเหลวส่วนหนึ่งของปรอทจะเทลงในถ้วยและส่วนหนึ่งของมันยังคงอยู่ในหลอด ความสูงของเสาปรอทที่เหลืออยู่ในหลอดประมาณ 760 มม. ไม่มีสารปรอทภายในหลอดอากาศมีพื้นที่สุญญากาศดังนั้นไม่มีแก๊สทำให้เกิดแรงกดดันด้านบนไปยังเสาปรอทภายในหลอดนี้และไม่ส่งผลกระทบต่อการวัด

Torricelli ผู้เสนอประสบการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้นให้และคำอธิบายของเขา บรรยากาศกดบนพื้นผิวของปรอทในถ้วย ปรอทอยู่ในความสมดุล ดังนั้นความดันในหลอดที่ระดับ aA1 (ดูรูป) เท่ากับความดันบรรยากาศ ด้วยการเปลี่ยนแปลงความดันบรรยากาศความสูงของเสาปรอทในการเปลี่ยนแปลงท่อ ด้วยความดันที่เพิ่มขึ้นคอลัมน์จะขยายออกไป ด้วยความดันลดลง Mercury Post จะลดความสูงได้

ความดันในหลอดที่ระดับ AA1 ถูกสร้างขึ้นโดยน้ำหนักของสารปรอทโพสต์ในหลอดเนื่องจากไม่มีอากาศที่ด้านบนของท่อมากกว่า Mercury ดังนั้นจึงเป็นไปตามนั้น ความดันบรรยากาศเท่ากับความดันของโพสต์ปรอทในหลอด , I.e.

พี. ATM \u003d. พี. ปรอท.

ยิ่งมีแรงกดดันในชั้นบรรยากาศยิ่งสูงเท่าใดสารปรอทที่สูงกว่าในประสบการณ์ของ Torricelli ดังนั้นในทางปฏิบัติความดันบรรยากาศสามารถวัดได้จากความสูงของเสาปรอท (เป็นมิลลิเมตรหรือเซนติเมตร) ถ้าตัวอย่างเช่นความดันบรรยากาศคือ 780 มม. HG ศิลปะ. (พวกเขาพูดว่า "Millimeters of Mercury Pillar") นั่นหมายความว่าอากาศผลิตแรงดันเดียวกันซึ่งผลิตโดยโพสต์แนวตั้งของความสูงของปรอท 780 มม.

ดังนั้นในกรณีนี้ 1 มิลลิเมตรของเสาปรอท (1 มม. hg) จะถูกถ่ายต่อหน่วยของการวัดความดันบรรยากาศ ค้นหาอัตราส่วนระหว่างหน่วยนี้กับหน่วยที่รู้จักกับเรา - ปาสกาล (pa).

ความดันของความสูงของปรอทρปรอทคือ 1 มม. เท่ากับ:

พี. = g ·ρ· h, พี. \u003d 9.8 N / กก. · 13 600 กก. / ม. 3 · 0.001 ม. ≈ 133.3 pa

ดังนั้น 1 มม. RT ศิลปะ. \u003d 133.3 ต่อปี

ปัจจุบันความดันบรรยากาศถูกสร้างขึ้นเพื่อวัดใน Hectopascals (1 GPA \u003d 100 PA) ตัวอย่างเช่นในรายงานสภาพอากาศอาจประกาศว่าความกดดันคือ 1013 เกรดเฉลี่ยมันเหมือนกับ 760 มม. HG ศิลปะ.

ดูทุกวันสำหรับความสูงของเสาปรอทในหลอด torricelli พบว่าการเปลี่ยนแปลงความสูงนี้, i.e. , ความดันบรรยากาศเป็นความไม่เที่ยงมันสามารถเพิ่มและลดลง Torricelli ยังสังเกตเห็นว่าความกดดันในชั้นบรรยากาศมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ

หากหลอดที่มีปรอทใช้ในประสบการณ์ของ Torricelli ให้แนบเครื่องชั่งแนวตั้งอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดคือ บารอมิเตอร์ปรอท (จากกรีก ประเทศบาร์ส - ความหนักหน่วง เมที่ - วัด) มันทำหน้าที่วัดความดันบรรยากาศ

บารอมิเตอร์ - Aneroid

ในทางปฏิบัติสำหรับการวัดความดันบรรยากาศที่ใช้บารอมิเตอร์โลหะเรียกว่า มณีอย แปลจากกรีก - aneroid. ดังนั้นบารอมิเตอร์จึงถูกเรียกเพราะไม่มีสารปรอท

การปรากฏตัวของ Aneroid แสดงในรูป ส่วนหลักของมันคือกล่องโลหะ 1 ที่มีพื้นผิวหยัก (ลูกฟูก) (ดู Dr. Fig.) จากกล่องนี้อากาศได้รับการบัดกรีและเพื่อให้ความดันบรรยากาศไม่ได้บดขยี้กล่องปก 2 ฤดูใบไม้ผลิล่าช้าขึ้น ด้วยความดันบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นแล้วฝาก็ขอร้องและดึงสปริง ด้วยความดันลดลงสปริงยืดฝาครอบ ในฤดูใบไม้ผลิด้วยความช่วยเหลือของกลไกการถ่ายโอน 3 ตัวบ่งชี้ลูกศรที่ 4 จะถูกเชื่อมต่อซึ่งกำลังเคลื่อนที่ไปทางขวาหรือซ้ายเมื่อการเปลี่ยนแปลงความดัน ภายใต้ลูกศรขนาดที่มีความเข้มแข็งการแบ่งซึ่งถูกนำไปใช้ตามประจักษ์พยานของบารอมิเตอร์ปรอท ดังนั้นหมายเลข 750 เมื่อเทียบกับลูกศร Aneroid (ดูรูปที่) แสดงให้เห็นว่าในขณะนี้ในบารอมิเตอร์ปรอทความสูงของเสาปรอทคือ 750 มม.

ดังนั้นความดันบรรยากาศคือ 750 มม. HG ศิลปะ. หรือ≈ 1,000 เกรดเฉลี่ย

ค่าของแรงกดดันในชั้นบรรยากาศเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการคาดการณ์ของสภาพอากาศในวันที่จะมาถึงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในสภาพอากาศ บารอมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการสังเกตการณ์อุตุนิยมวิทยา

ความดันบรรยากาศที่ความสูงต่าง ๆ

ในของเหลวความดันที่เรารู้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวและความสูงของคอลัมน์ เนื่องจากการบีบอัดต่ำความหนาแน่นของของเหลวที่ระดับความลึกต่าง ๆ เกือบจะเหมือนกัน ดังนั้นโดยการคำนวณแรงกดดันเราถือว่าค่าคงที่ความหนาแน่นและคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของความสูงเท่านั้น

มันยากมากเกี่ยวกับกรณีที่มีก๊าซ ก๊าซถูกบีบอัดอย่างแรง และก๊าซที่แข็งแกร่งจะถูกบีบอัดความหนาแน่นของมันมากขึ้นและแรงกดดันมากขึ้น ท้ายที่สุดความดันก๊าซถูกสร้างขึ้นโดยการเป่าโมเลกุลของเขาเกี่ยวกับผิวของร่างกาย

ชั้นอากาศที่พื้นผิวของโลกถูกบีบอัดโดยชั้นอากาศที่วางจำหน่ายทั้งหมดที่อยู่เหนือพวกเขา แต่ยิ่งพื้นผิวของชั้นอากาศสูงขึ้นมันจะถูกบีบอัดที่อ่อนแอความหนาแน่นน้อยลง ดังนั้นแรงกดดันที่น้อยลง ถ้าตัวอย่างเช่นบอลลูนขึ้นเหนือพื้นผิวพื้นดินจากนั้นความดันอากาศบนลูกบอลจะเล็กลง สิ่งนี้เกิดขึ้นไม่เพียงเพราะความสูงของคอลัมน์อากาศเหนือมันจะลดลง แต่ยังเป็นเพราะความหนาแน่นของอากาศลดลง ที่ด้านบนมันน้อยกว่าด้านล่าง ดังนั้นการพึ่งพาความดันอากาศจากความสูงจึงซับซ้อนกว่าของเหลวมากขึ้น

การสังเกตแสดงให้เห็นว่าความดันในชั้นบรรยากาศในพื้นที่นอนอยู่ในระดับน้ำทะเลเฉลี่ย 760 มม. HG ศิลปะ.

ความดันบรรยากาศเท่ากับความดันของโพสต์ Rtuchi สูง 760 มม. ที่ 0 ° C เรียกว่าความดันบรรยากาศปกติ.

ความดันบรรยากาศปกติ เท่าเทียมกัน 101 300 PA \u003d 1013 GPA

ความสูงที่สูงกว่าระดับน้ำทะเลแรงดันน้อยกว่า

ด้วยเส้นเล็ก ๆ โดยเฉลี่ยสำหรับทุก ๆ 12 เมตรความดันลดลง 1 มม. HG ศิลปะ. (หรือ 1.33 เกรดเฉลี่ย)

การรู้ถึงความดันที่พึ่งพาความสูงเป็นไปได้ที่จะกำหนดความสูงเหนือระดับน้ำทะเล Aneroids มีสเกลที่คุณสามารถวัดความสูงได้ทันทีเหนือระดับน้ำทะเล ตัวต้านทานสูง . พวกเขาใช้ในการบินและเมื่อยกภูเขา

manometers

เรารู้อยู่แล้วว่า Barometers ใช้เพื่อวัดความดันบรรยากาศ สำหรับการวัดแรงกดดันในบรรยากาศมากกว่าหรือเล็กลงใช้ manometers (จากกรีก manos - หายากหลวม เมที่ - วัด) มาตรวัดความดันคือ ของเหลว และ โลหะ.

พิจารณาก่อนอุปกรณ์และการกระทำ เครื่องวัดความดันเหลวเปิด. ประกอบด้วยหลอดแก้วสองดาวซึ่งไหลของเหลวใด ๆ ของเหลวถูกติดตั้งในหัวเข่าทั้งสองระดับตั้งแต่หนึ่งเนื่องจากความดันบรรยากาศเท่านั้นที่ใช้ได้กับพื้นผิวของมันในคุกเข่าของเรือ

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการใช้เครื่องวัดความดันเช่นนี้สามารถเชื่อมต่อกับท่อยางที่มีกล่องแบนกลมด้านหนึ่งของซึ่งแน่นด้วยฟิล์มยาง หากคุณกดนิ้วให้กับฟิล์มระดับของของเหลวในหัวเข่าของมาตรวัดความดันเชื่อมต่อในกล่องหยดและในอีกหัวเข่าจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายคืออะไร?

เมื่อกดฟิล์มในกล่องเพิ่มขึ้นบนแผ่นฟิล์ม ตามกฎหมายของปาสกาลการเพิ่มขึ้นนี้ความดันจะถูกส่งและของเหลวในจี้ของมาตรวัดความดันซึ่งติดอยู่กับกล่อง ดังนั้นแรงกดดันต่อของเหลวในหัวเข่านี้จะยิ่งใหญ่กว่าในที่อื่น ๆ ซึ่งมีแรงกดดันในบรรยากาศเท่านั้นที่ใช้กับของเหลว ภายใต้การกระทำของความแข็งแรงของแรงดันเกินนี้ของเหลวจะเริ่มเคลื่อนไหว ในหัวเข่าที่มีอากาศอัดของเหลวจะลดลงในอื่น ๆ - จะเพิ่มขึ้น ของเหลวจะมาถึงความสมดุล (หยุด) เมื่อแรงดันส่วนเกินของอากาศอัดขึ้นอยู่กับความดันซึ่งผลิตขั้วที่มากเกินไปของของเหลวในหัวเข่าอีกหัวเข่าอีกหัวเข่า

แรงดันที่แข็งแกร่งในการสร้างแรงกดดันต่อฟิล์มจะยิ่งขั้วที่มากเกินไปของของเหลวมากเท่าไหร่ความกดดันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงความดันสามารถตัดสินได้โดยความสูงของโพสต์ส่วนเกินนี้.

รูปแสดงให้เห็นว่ามาตรวัดความดันดังกล่าวสามารถวัดความดันภายในของเหลว The Deeper the Tube แช่อยู่ในของเหลวความแตกต่างในความสูงของเสาของของเหลวในคุกเข่าของมาตรวัดความดันดังนั้นและ ความดันขนาดใหญ่ผลิตของเหลว.

หากคุณติดตั้งกล่องของอุปกรณ์ในระดับความลึกบางอย่างภายในของเหลวและเปิดด้วยฟิล์มขึ้นก้อนและลงจากนั้นประจักษ์พยานของมาตรวัดความดันจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นควรเป็น ในระดับเดียวกันภายในความดันของเหลวนั้นเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง.

รูปที่แสดง เครื่องวัดความดันโลหะ . ส่วนหลักของมาตรวัดความดันดังกล่าว - ท่อโลหะก้มเข้าไปในท่อ 1 ปลายด้านหนึ่งที่ปิด อีกจุดหนึ่งของหลอดที่มีปั้นจั่น 4 มีรายงานไปยังเรือที่วัดความดัน ด้วยความดันที่เพิ่มขึ้นหลอดจะถูกบาดแผล การเคลื่อนไหวของปลายปิดด้วยคันโยก 5 และเกียร์ 3 ลูกศรผ่าน 2 เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ขนาดของอุปกรณ์ ด้วยความดันลดลงท่อเนื่องจากความยืดหยุ่นกลับไปที่ตำแหน่งก่อนหน้าและลูกศรเพื่อแบ่งส่วนของสเกล

ปั๊มของเหลวลูกสูบ

ในการทดลองที่เราพิจารณาก่อนหน้านี้ (§ 40) พบว่าน้ำในหลอดแก้วภายใต้การกระทำของความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้นด้านหลังลูกสูบ นี้ขึ้นอยู่กับ ลูกสูบ ปั๊ม

ปั๊มแสดงเป็นแผนผังในภาพ ประกอบด้วยกระบอกสูบภายในซึ่งจะขึ้นและลงติดกับผนังของเรือลูกสูบ 1 . ที่ด้านล่างของกระบอกสูบและลูกสูบตัวเองติดตั้งวาล์ว 2 เปิดขึ้นเท่านั้น เมื่อลูกสูบเลื่อนขึ้นน้ำภายใต้การกระทำของความดันบรรยากาศเข้าสู่ท่อยกวาล์วล่างและเคลื่อนที่หลังลูกสูบ

เมื่อลูกสูบเคลื่อนตัวลงน้ำใต้ลูกสูบให้กดวาล์วล่างและปิด ในเวลาเดียวกันวาล์วภายในลูกสูบจะเปิดขึ้นภายใต้ความกดดันของน้ำและน้ำจะเข้าไปในอวกาศเหนือลูกสูบ ในการเคลื่อนไหวครั้งต่อไปของลูกสูบขึ้นมาในสถานที่ด้วยมันน้ำอยู่เหนือมันซึ่งเทลงในท่อปล่อย ในเวลาเดียวกันน้ำส่วนใหม่ที่เพิ่มขึ้นเบื้องหลังลูกสูบซึ่งมีการลดลงของลูกสูบที่ตามมาจะสูงกว่านั้นและขั้นตอนทั้งหมดซ้ำแล้วซ้ำอีกซ้ำแล้วซ้ำอีกในขณะที่ปั๊มทำงานได้

กดไฮดรอลิก

กฎหมายปาสกาลช่วยให้คุณอธิบายการกระทำ เครื่องไฮดรอลิก (จากกรีก hydraulikos - น้ำ). เครื่องจักรเหล่านี้เป็นเครื่องจักรที่มีการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับกฎหมายของการเคลื่อนไหวและของเหลวดุลยภาพ

ส่วนหลักของเครื่องไฮดรอลิกคือสองกระบอกที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่แตกต่างกันพร้อมกับลูกสูบและท่อเชื่อมต่อ พื้นที่ภายใต้ลูกสูบและหลอดเต็มไปด้วยของเหลว (น้ำมันแร่ปกติ) ความสูงของเสาของของเหลวทั้งสองถังเหมือนกันจนกระทั่งลูกสูบมีกองกำลัง

สมมติว่ากองกำลัง F. 1 I. F. 2 - กองกำลังทำหน้าที่บนลูกสูบ S. 1 I. S. 2 - จัตุรัสคุณภาพสูง ความดันภายใต้ลูกสูบครั้งแรก (เล็ก) เท่ากับ พี. 1 = F. 1 / S. 1 และภายใต้ที่สอง (ใหญ่) พี. 2 = F. 2 / S. 2. ตามกฎหมายของปาสคาลแรงกดดันของของเหลวที่วางอยู่ในทุกทิศทางจะถูกส่งอย่างเท่าเทียมกันนั่นคือ พี. 1 = พี. 2 หรือ F. 1 / S. 1 = F. 2 / S. 2, สถานที่:

F. 2 / F. 1 = S. 2 / S. 1 .

ดังนั้นความแข็งแกร่ง F. 2 สำหรับความแข็งแกร่งมากขึ้นหลายครั้ง F. 1 , กี่ครั้งที่พื้นที่เป็นลูกสูบขนาดใหญ่ขนาดใหญ่มากขึ้นพื้นที่ลูกสูบขนาดเล็ก. ตัวอย่างเช่นหากพื้นที่ลูกสูบขนาดใหญ่อยู่ที่ 500 ซม. 2 และขนาดเล็ก 5 ซม. 2 และพลังของ 100 N กำลังทำงานบนลูกสูบขนาดเล็กแรงจะดำเนินการกับลูกสูบขนาดใหญ่กว่า 100 เท่ามากกว่า 100 เท่า คือ 10,000 n

ดังนั้นการใช้เครื่องไฮดรอลิกจึงเป็นไปได้ที่จะปรับสมดุลแรงที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

ทัศนคติ F. 1 / F. 2 แสดงให้เห็นถึงการชนะที่มีผลบังคับใช้ ตัวอย่างเช่นในตัวอย่างข้างต้นการชนะมีค่าเท่ากับ 10 000 N / 100 H \u003d 100

เครื่องไฮดรอลิกที่ให้บริการสำหรับการกด (บีบ) เรียกว่า กดไฮดรอลิก .

กดไฮดรอลิกจะใช้พลังงานที่จำเป็นมาก ตัวอย่างเช่นในการบีบน้ำมันจากเมล็ดบนโรงงานน้ำมันสำหรับการกดไม้อัด, กระดาษแข็ง, หญ้าแห้ง ที่โรงงานโลหะกดไฮดรอลิกใช้สำหรับการผลิตเพลาเหล็กของเครื่องจักรล้อรถไฟและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อีกมากมาย เครื่องกดไฮดรอลิกที่ทันสมัยสามารถพัฒนาพลังงานในสิบและหลายร้อยล้านของนิวตัน

อุปกรณ์กดไฮดรอลิกจะแสดงเป็นแผนผังในรูป ร่างกายที่กด 1 (A) วางอยู่บนแพลตฟอร์มที่เชื่อมต่อกับลูกสูบขนาดใหญ่ 2 (B) ด้วยความช่วยเหลือของลูกสูบขนาดเล็ก 3 (d) แรงกดดันขนาดใหญ่บนของเหลวจะถูกสร้างขึ้น ความดันนี้จะถูกส่งไปยังแต่ละจุดของถังบรรจุของเหลว ดังนั้นแรงดันเดียวกันจึงใช้ได้สำหรับลูกสูบขนาดใหญ่ที่สอง แต่เนื่องจากพื้นที่ของลูกสูบครั้งที่ 2 (ขนาดใหญ่) มีขนาดเล็กมากขึ้นจากนั้นกองกำลังแสดงให้เห็นว่ามันจะเป็นพลังมากขึ้นในลูกสูบ 3 (d) ภายใต้การกระทำของกำลังนี้ลูกสูบ 2 (b) จะเพิ่มขึ้น เมื่อยกลูกสูบ 2 (b) ร่างกาย (A) วางอยู่บนแพลตฟอร์มด้านบนคงที่และบีบอัด ใช้มาตรวัดความดัน 4 (m) วัดความดันของเหลว วาล์วความปลอดภัย 5 (p) จะเปิดขึ้นโดยอัตโนมัติเมื่อแรงดันของเหลวเกินค่าที่อนุญาต

จากกระบอกเล็กลงในของเหลวขนาดใหญ่จะถูกสูบฉีดโดยการเคลื่อนไหวซ้ำของลูกสูบขนาดเล็ก 3 (d) นี่เป็นดังนี้ เมื่อปีนลูกสูบขนาดเล็ก (D) วาล์ว 6 (k) จะเปิดขึ้นและของเหลวจะถูกดูดเข้าไปในอวกาศที่อยู่ใต้ลูกสูบ เมื่อลดลูกสูบขนาดเล็กภายใต้การกระทำของแรงดันของเหลววาล์ว 6 (k) ถูกปิดและวาล์ว 7 (k ") จะเปิดขึ้นและของเหลวจะเข้าไปในเรือขนาดใหญ่

ผลของน้ำและก๊าซต่อร่างกายที่แช่อยู่ในพวกเขา

ใต้น้ำเราสามารถยกหินที่เพิ่มขึ้นด้วยความยากลำบากในอากาศ หากคุณจุ่มเสียบใต้น้ำแล้วปล่อยออกมาจากมือมันจะปรากฏขึ้น ฉันจะอธิบายปรากฏการณ์เหล่านี้ได้อย่างไร

เรารู้ (§ 38) ที่ของเหลวกดที่ด้านล่างและผนังของเรือ และถ้าคุณใส่ร่างกายที่เป็นของแข็งบางอย่างภายในของเหลวก็จะต้องมีแรงกดดันเช่นเดียวกับผนังของเรือ

พิจารณากองกำลังที่กระทำโดยของเหลวในร่างกายที่แช่อยู่ในนั้น เพื่อให้ง่ายต่อการโต้แย้งเลือกร่างกายที่มีรูปแบบขนานกับฐานขนานกับพื้นผิวของของเหลว (รูปที่) กองกำลังที่แสดงที่ใบหน้าด้านข้างของร่างกายนั้นเท่ากับและสมดุลซึ่งกันและกัน ภายใต้การกระทำของกองกำลังเหล่านี้ร่างกายจะถูกบีบอัด แต่กองกำลังทำหน้าที่ที่ขอบด้านบนและล่างของร่างกายไม่เท่ากัน บนใบหน้าบนกดจากด้านบน F. 1 เสาที่มีความสูงของเหลว เอช. หนึ่ง. ที่ระดับใบหน้าล่างความดันจะผลิตความสูงของขั้วของเหลว เอช. 2. แรงกดดันนี้ตามที่เรารู้ (§ 37) ส่งภายในของเหลวในทุกทิศทาง ดังนั้นที่ด้านล่างของร่างกายจากด้านล่างขึ้นไปกับแรง F. 2 ให้ความสูงของขั้วของเหลว เอช. 2. แต่ เอช. อีก 2 เอช. 1 ดังนั้นโมดูลพลังงาน F. 2 โมดูลพลังงานเพิ่มเติม F. หนึ่ง. ดังนั้นร่างกายจึงถูกผลักออกจากของเหลวด้วยแรง F. ออกเท่ากับความแตกต่างของกองกำลัง F. 2 - F. 1, I.e.