Формула за притисок во физиката. Академија за забавни науки. Физика. Видео Формула за притисок на цврсти материи

Човек со и без скии.

Човек со голема тешкотија оди по лабав снег, длабоко тоне со секој чекор. Но, откако облече скии, тој може да оди без скоро да падне во него. Зошто? Со или без скии, човекот дејствува на снегот со иста сила еднаква на неговата тежина. Меѓутоа, ефектот на оваа сила е различен и во двата случаи, бидејќи површината на која човек притиска е различна, со скии и без скии. Површината на скиите е речиси 20 пати поголема од површината на ѓонот. Затоа, кога стои на скии, човекот дејствува на секој квадратен сантиметар од снежната површина со сила која е 20 пати помала отколку кога стои на снег без скии.

Ученик, прикачувајќи весник на таблата со копчиња, дејствува на секое копче со еднаква сила. Сепак, копче со поостар крај полесно ќе влезе во дрвото.

Тоа значи дека резултатот на силата зависи не само од неговиот модул, насока и точка на примена, туку и од површината на површината на која се применува (нормално на која делува).

Овој заклучок е потврден со физички експерименти.

Искуство Резултатот од дејството на дадена сила зависи од тоа каква сила дејствува на единица површина.

Треба да забиете клинци во аглите на мала табла. Најпрво, клинците забиени во таблата ставете ги на песок со нивните точки нагоре и ставете тег на таблата. Во овој случај, главите на ноктите се само малку притиснати во песокот. Потоа ја превртуваме даската и ги ставаме клинците на работ. Во овој случај, површината за поддршка е помала, а под истата сила ноктите значително подлабоко одат во песокот.

Искуство. Втора илустрација.

Резултатот од дејството на оваа сила зависи од тоа каква сила дејствува на секоја единица површина.

Во разгледаните примери, силите дејствувале нормално на површината на телото. Тежината на човекот беше нормална на површината на снегот; силата што делува на копчето е нормална на површината на таблата.

Количината еднаква на односот на силата што делува нормално на површината до површината на оваа површина се нарекува притисок.

За да се одреди притисокот, силата што дејствува нормално на површината мора да се подели со површината:

притисок = сила / површина.

Да ги означиме количините вклучени во овој израз: притисок - стр, силата што делува на површината е Фи површина - С.

Потоа ја добиваме формулата:

p = F/S

Јасно е дека поголема сила што дејствува на истата област ќе произведе поголем притисок.

Единицата на притисок се зема како притисок произведен од сила од 1 N што дејствува на површина со површина од 1 m2 нормална на оваа површина..

Единица за притисок - њутн по квадратен метар(1 N/m2). Во чест на францускиот научник Блез Паскал тоа се вика паскал ( Па). Така,

1 Pa = 1 N/m2.

Се користат и други единици на притисок: хектопаскал (hPa) И килопаскал (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Ајде да ги запишеме условите на проблемот и да го решиме.

Со оглед на : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?

Во SI единици: S = 0,03 m2

Решение:

стр = Ф/С,

Ф = П,

П = g m,

П= 9,8 N · 45 kg ≈ 450 N,

стр= 450/0,03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa

„Одговор“: p = 15000 Pa = 15 kPa

Начини за намалување и зголемување на притисокот.

Тежок влекач трактор произведува притисок врз почвата еднаков на 40-50 kPa, односно само 2-3 пати повеќе од притисокот на момче со тежина од 45 kg. Ова се објаснува со фактот дека тежината на тракторот се распределува на поголема површина поради возењето на патеката. И ние го утврдивме тоа колку е поголема површината за поддршка, толку помал притисок се произведува од истата сила на оваа потпора .

Во зависност од тоа дали е потребен низок или висок притисок, површината за поддршка се зголемува или намалува. На пример, за да може почвата да го издржи притисокот на зградата што се подига, површината на долниот дел од темелот се зголемува.

Камионските гуми и авионските шасии се направени многу пошироки од патничките гуми. Особено широки се гумите на автомобилите дизајнирани за возење во пустини.

Тешките возила, како што се трактор, тенк или мочуришно возило, кои имаат голема потпорна површина на патеките, минуваат низ мочурливи области што не може да ги помине човек.

Од друга страна, со мала површина, може да се генерира голем притисок со мала сила. На пример, при притискање на копче во табла, ние дејствуваме на него со сила од околу 50 N. Бидејќи површината на врвот на копчето е приближно 1 mm 2, притисокот произведен од него е еднаков на:

p = 50 N / 0.000 001 m 2 = 50.000.000 Pa = 50.000 kPa.

За споредба, овој притисок е 1000 пати поголем од притисокот што го врши тракторот гасеничар врз почвата. Можете да најдете уште многу такви примери.

Сечилата на инструментите за сечење и точките на инструментите за пробивање (ножеви, ножици, секачи, пили, игли, итн.) се специјално наострени. Наострениот раб на остриот нож има мала површина, така што дури и мала сила создава голем притисок, а оваа алатка е лесна за работа.

Уредите за сечење и пирсинг се наоѓаат и во жива природа: тоа се заби, канџи, клун, шилци и сл. - сите се направени од тврд материјал, мазни и многу остри.

Притисок

Познато е дека молекулите на гасот се движат случајно.

Веќе знаеме дека гасовите, за разлика од цврстите и течностите, го исполнуваат целиот сад во кој се наоѓаат. На пример, челичен цилиндар за складирање на гасови, внатрешна цевка за автомобилска гума или одбојка. Во овој случај, гасот врши притисок врз ѕидовите, дното и капакот на цилиндерот, комората или кое било друго тело во кое се наоѓа. Притисокот на гасот се должи на други причини освен притисокот на цврстото тело на потпорот.

Познато е дека молекулите на гасот се движат случајно. Додека се движат, тие се судираат еден со друг, како и со ѕидовите на контејнерот во кој се наоѓа гасот. Во гасот има многу молекули и затоа бројот на нивните влијанија е многу голем. На пример, бројот на влијанија на молекулите на воздухот во просторија на површина со површина од 1 cm 2 во 1 s се изразува како дваесет и трицифрен број. Иако ударната сила на поединечна молекула е мала, ефектот на сите молекули на ѕидовите на садот е значаен - создава притисок на гасот.

Значи, притисокот на гасот на ѕидовите на садот (и на телото сместено во гасот) е предизвикан од удари на молекулите на гасот .

Размислете за следниот експеримент. Ставете гумена топка под ѕвончето на воздушната пумпа. Содржи мала количина на воздух и има неправилна форма. Потоа го испумпуваме воздухот од под ѕвончето. Школката на топката, околу која воздухот станува сè поретко, постепено се надува и добива облик на обична топка.

Како да се објасни ова искуство?

За складирање и транспорт на компримиран гас се користат специјални издржливи челични цилиндри.

Во нашиот експеримент, движечките молекули на гас континуирано ги погодуваат ѕидовите на топката внатре и надвор. Кога воздухот се испумпува, бројот на молекули во ѕвоното околу обвивката на топката се намалува. Но, во внатрешноста на топката нивниот број не се менува. Затоа, бројот на удари на молекулите на надворешните ѕидови на обвивката станува помал од бројот на удари на внатрешните ѕидови. Топката се надува додека еластичната сила на нејзината гумена обвивка не стане еднаква на силата на притисокот на гасот. Школката на топката добива форма на топка. Ова го покажува тоа гасот притиска на неговите ѕидови подеднакво во сите правци. Со други зборови, бројот на молекуларни влијанија по квадратен сантиметар од површината е ист во сите правци. Истиот притисок во сите правци е карактеристичен за гасот и е последица на случајното движење на огромен број молекули.

Ајде да се обидеме да го намалиме волуменот на гасот, но неговата маса да остане непроменета. Ова значи дека во секој кубен сантиметар гас ќе има повеќе молекули, густината на гасот ќе се зголеми. Тогаш бројот на влијанија на молекулите на ѕидовите ќе се зголеми, т.е. притисокот на гасот ќе се зголеми. Ова може да се потврди со искуство.

На сликата Апокажува стаклена цевка, чиј крај е затворен со тенок гумен филм. Клипот е вметнат во цевката. Кога клипот се движи, волуменот на воздухот во цевката се намалува, односно гасот е компримиран. Гумениот филм се наведнува нанадвор, што покажува дека притисокот на воздухот во цевката е зголемен.

Напротив, како што се зголемува волуменот на иста маса на гас, бројот на молекули во секој кубен сантиметар се намалува. Ова ќе го намали бројот на удари на ѕидовите на садот - притисокот на гасот ќе стане помал. Навистина, кога клипот се извлекува од цевката, волуменот на воздухот се зголемува и филмот се наведнува во внатрешноста на садот. Ова укажува на намалување на воздушниот притисок во цевката. Истите феномени би биле забележани доколку наместо воздух има некој друг гас во цевката.

Значи, кога волуменот на гасот се намалува, неговиот притисок се зголемува, а кога волуменот се зголемува, притисокот се намалува, под услов масата и температурата на гасот да останат непроменети..

Како ќе се промени притисокот на гасот ако се загрева со постојан волумен? Познато е дека брзината на молекулите на гасот се зголемува кога се загреваат. Движејќи се побрзо, молекулите почесто ќе удираат во ѕидовите на контејнерот. Покрај тоа, секое влијание на молекулата на ѕидот ќе биде посилно. Како резултат на тоа, ѕидовите на садот ќе доживеат поголем притисок.

Оттука, Колку е поголема температурата на гасот, толку е поголем притисокот на гасот во затворен сад, под услов гасната маса и волумен да не се менуваат.

Од овие експерименти генерално може да се заклучи дека Притисокот на гасот се зголемува колку почесто и посилно молекулите удираат во ѕидовите на садот .

За складирање и транспорт на гасови, тие се високо компресирани. Во исто време, нивниот притисок се зголемува, гасовите мора да бидат затворени во специјални, многу издржливи цилиндри. Таквите цилиндри, на пример, содржат компримиран воздух во подморниците и кислород што се користи за заварување на метали. Се разбира, секогаш мора да запомниме дека цилиндрите за гас не можат да се загреваат, особено кога се полнат со гас. Бидејќи, како што веќе разбравме, може да дојде до експлозија со многу непријатни последици.

Законот на Паскал.

Притисокот се пренесува до секоја точка во течноста или гасот.

Притисокот на клипот се пренесува до секоја точка на течноста што ја полни топката.

Сега гас.

За разлика од цврстите материи, поединечните слоеви и малите честички на течност и гас можат слободно да се движат релативно едни на други во сите правци. Доволно е, на пример, лесно да дувате на површината на водата во чаша за да предизвикате движење на водата. На река или езеро, најмал ветер предизвикува бранови.

Подвижноста на гасните и течните честички го објаснува тоа притисокот што се врши врз нив се пренесува не само во насока на силата, туку до секоја точка. Ајде да го разгледаме овој феномен подетално.

На сликата, Априкажува сад што содржи гас (или течност). Честичките се рамномерно распоредени низ садот. Садот е затворен со клип кој може да се движи нагоре и надолу.

Со примена на одредена сила, ќе го присилиме клипот малку да се придвижи навнатре и ќе го компресираме гасот (течноста) што се наоѓа директно под него. Тогаш честичките (молекулите) ќе бидат лоцирани на ова место погусто од претходно (сл. б). Поради мобилноста, честичките од гас ќе се движат во сите правци. Како резултат на тоа, нивниот распоред повторно ќе стане униформен, но погуст од порано (сл. в). Затоа, притисокот на гасот ќе се зголеми насекаде. Ова значи дека дополнителен притисок се пренесува на сите честички на гас или течност. Значи, ако притисокот на гасот (течноста) во близина на самиот клип се зголемува за 1 Pa, тогаш во сите точки внатрегас или течност, притисокот ќе стане поголем од претходно за иста количина. Притисокот врз ѕидовите на садот, дното и клипот ќе се зголеми за 1 Pa.

Притисокот што се врши на течност или гас се пренесува до која било точка подеднакво во сите правци .

Оваа изјава се нарекува Законот на Паскал.

Врз основа на законот на Паскал, лесно е да се објаснат следните експерименти.

Сликата покажува шуплива топка со мали дупки на различни места. На топката е прикачена цевка во која е вметнат клипот. Ако наполните топка со вода и турнете клип во цевката, водата ќе истече од сите дупки во топката. Во овој експеримент, клипот притиска на површината на водата во цевка. Водните честички лоцирани под клипот, набивајќи го, го пренесуваат неговиот притисок на други слоеви што лежат подлабоко. Така, притисокот на клипот се пренесува до секоја точка на течноста што ја полни топката. Како резултат на тоа, дел од водата се истиснува од топката во форма на идентични потоци што течат од сите дупки.

Ако топката е исполнета со чад, тогаш кога клипот се турка во цевката, од сите дупки на топката ќе почнат да излегуваат еднакви струи на чад. Ова го потврдува тоа гасовите подеднакво го пренесуваат притисокот што се врши врз нив во сите правци.

Притисок во течност и гас.

Под влијание на тежината на течноста, гуменото дно во цевката ќе се свитка.

Течностите, како и сите тела на Земјата, се под влијание на гравитацијата. Затоа, секој слој на течност истурен во сад создава притисок со својата тежина, кој, според законот на Паскал, се пренесува во сите правци. Затоа, постои притисок во внатрешноста на течноста. Ова може да се потврди со искуство.

Истурете вода во стаклена цевка, чија долна дупка е затворена со тенок гумен филм. Под влијание на тежината на течноста, дното на цевката ќе се свитка.

Искуството покажува дека колку е поголема колоната на вода над гумениот филм, толку повеќе се наведнува. Но, секој пат по свиткување на гуменото дно, водата во цевката доаѓа до рамнотежа (запира), бидејќи, покрај силата на гравитацијата, на водата делува и еластичната сила на истегнатиот гумен филм.

Силите кои делуваат на гумениот филм се

се исти од двете страни.

Илустрација.

Дното се оддалечува од цилиндерот поради притисокот на гравитацијата врз него.

Ајде да ја спуштиме цевката со гумено дно, во кое се истура вода, во друг, поширок сад со вода. Ќе видиме дека како што цевката се спушта, гумениот филм постепено се исправа. Целосното исправување на филмот покажува дека силите што делуваат на него одозгора и долу се еднакви. Целосното исправување на филмот се случува кога нивото на водата во цевката и садот се совпаѓаат.

Истиот експеримент може да се изведе со цевка во која гумена фолија ја покрива страничната дупка, како што е прикажано на слика а. Ајде да ја потопиме оваа цевка со вода во друг сад со вода, како што е прикажано на сликата, б. Ќе забележиме дека филмот повторно ќе се исправи штом нивото на водата во цевката и садот се еднакви. Ова значи дека силите што делуваат на гумениот филм се исти од сите страни.

Ајде да земеме сад чие дно може да падне. Да го ставиме во тегла со вода. Дното ќе биде цврсто притиснато до работ на садот и нема да падне. Се притиска со силата на притисокот на водата насочена од дното кон врвот.

Внимателно ќе истуриме вода во садот и ќе го набљудуваме неговото дно. Штом нивото на водата во садот се совпадне со нивото на водата во теглата, таа ќе падне од садот.

Во моментот на одвојување, колона од течност во садот притиска од горе до долу, а притисокот од колона течност со иста висина, но сместена во теглата, се пренесува од дното кон врвот до дното. И двата притисоци се исти, но дното се оддалечува од цилиндерот поради дејството на сопствената гравитација.

Експериментите со вода беа опишани погоре, но ако земете друга течност наместо вода, резултатите од експериментот ќе бидат исти.

Така, експериментите го покажуваат тоа Внатре во течноста има притисок, а на исто ниво е еднаков во сите правци. Притисокот се зголемува со длабочината.

Гасовите во овој поглед не се разликуваат од течностите, бидејќи тие исто така имаат тежина. Но, мора да запомниме дека густината на гасот е стотици пати помала од густината на течноста. Тежината на гасот во садот е мала, а неговиот „тежински“ притисок во многу случаи може да се игнорира.

Пресметка на течен притисок на дното и ѕидовите на садот.

Ајде да размислиме како можете да го пресметате притисокот на течноста на дното и ѕидовите на садот. Прво да го решиме проблемот за сад со форма на правоаголен паралелепипед.

Сила Ф, со која течноста истурена во овој сад притиска на неговото дно, е еднаква на тежината Птечност во садот. Тежината на течноста може да се одреди со познавање на нејзината маса м. Масата, како што знаете, може да се пресмета со формулата: m = ρ·V. Волуменот на течност истурена во садот што го избравме е лесно да се пресмета. Ако висината на колоната течност во сад се означува со буквата ч, и површината на дното на садот С, Тоа V = S h.

Течна маса m = ρ·V, или m = ρ S h .

Тежината на оваа течност P = g m, или P = g ρ S h.

Бидејќи тежината на колона течност е еднаква на силата со која течноста притиска на дното на садот, тогаш со делење на тежината ПДо плоштадот С, го добиваме притисокот на течноста стр:

p = P/S, или p = g·ρ·S·h/S,

Добивме формула за пресметување на притисокот на течноста на дното на садот. Од оваа формула е јасно дека притисокот на течноста на дното на садот зависи само од густината и висината на течната колона.

Затоа, користејќи ја добиената формула, можете да го пресметате притисокот на течноста што се истура во садот која било форма(строго кажано, нашата пресметка е погодна само за садови кои имаат форма на права призма и цилиндар. На курсевите по физика за институтот, докажано е дека формулата важи и за сад со произволна форма). Покрај тоа, може да се користи за пресметување на притисокот врз ѕидовите на садот. Притисокот во течноста, вклучувајќи го и притисокот од дното кон врвот, исто така се пресметува со оваа формула, бидејќи притисокот на иста длабочина е ист во сите правци.

При пресметување на притисокот со помош на формулата p = gρhви треба густина ρ изразено во килограми на кубен метар (kg/m3), и висината на течната колона ч- во метри (m), е= 9,8 N/kg, тогаш притисокот ќе биде изразен во паскали (Pa).

Пример. Одредете го притисокот на маслото на дното на резервоарот ако висината на колоната за масло е 10 m, а неговата густина е 800 kg/m3.

Ајде да ја запишеме состојбата на проблемот и да ја запишеме.

Со оглед на :

ρ = 800 kg/m 3

Решение :

p = 9,8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80.000 Pa ≈ 80 kPa.

Одговори : p ≈ 80 kPa.

Садови за комуникација.

Сликата прикажува два сада поврзани едни со други со гумена цевка. Таквите садови се нарекуваат комуницирање. Конзерва за полевање, чајник, лонец за кафе се примери на садови за комуникација. Од искуство знаеме дека водата истурена, на пример, во канта за наводнување е секогаш на исто ниво во изливот и внатре.

Често се среќаваме со садови кои комуницираат. На пример, тоа може да биде чајник, конзерва за наводнување или лонец за кафе.

Површините на хомогена течност се инсталирани на исто ниво во садови за комуникација од која било форма.

Течности со различна густина.

Следниот едноставен експеримент може да се направи со садови кои комуницираат. На почетокот на експериментот, ја стегаме гумената цевка на средина и истураме вода во една од цевките. Потоа ја отвораме стегачот, а водата веднаш се влева во другата цевка додека површините на водата во двете цевки не се на исто ниво. Можете да прикачите една од цевките на статив и да ја подигнете, спуштите или навалите другата во различни насоки. И во овој случај, штом течноста ќе се смири, нејзините нивоа во двете цевки ќе се изедначат.

Во садовите за комуникација со која било форма и пресек, површините на хомогена течност се поставени на исто ниво(под услов воздушниот притисок над течноста да е ист) (сл. 109).

Ова може да се оправда на следниов начин. Течноста е во мирување без да се движи од еден сад во друг. Ова значи дека притисокот во двата сада на кое било ниво е ист. Течноста во двата сада е иста, односно има иста густина. Затоа, неговите висини мора да бидат исти. Кога креваме еден сад или му додаваме течност, притисокот во него се зголемува и течноста се префрла во друг сад додека притисоците не се избалансираат.

Ако течност со една густина се истури во еден од садовите што комуницираат, а течност со друга густина се истури во вториот, тогаш при рамнотежа нивоата на овие течности нема да бидат исти. И ова е разбирливо. Знаеме дека притисокот на течноста на дното на садот е директно пропорционален на висината на столбот и густината на течноста. И во овој случај, густините на течностите ќе бидат различни.

Ако притисоците се еднакви, висината на колона течност со поголема густина ќе биде помала од висината на колона течност со помала густина (сл.).

Искуство. Како да се одреди масата на воздухот.

Тежина на воздухот. Атмосферски притисок.

Постоењето на атмосферски притисок.

Атмосферскиот притисок е поголем од притисокот на редок воздух во садот.

Воздухот, како и секое тело на Земјата, е под влијание на гравитацијата и затоа воздухот има тежина. Тежината на воздухот е лесно да се пресмета ако ја знаете неговата маса.

Експериментално ќе ви покажеме како да ја пресметате масата на воздухот. За да го направите ова, треба да земете издржлива стаклена топка со затка и гумена цевка со стегач. Ајде да го испумпаме воздухот од него, да ја стегнеме цевката со стегач и да ја избалансираме на вагата. Потоа, отворајќи ја стегачот на гумената цевка, пуштете го воздухот во неа. Ова ќе ја наруши рамнотежата на вагата. За да го вратите, ќе треба да ставите тегови на другата тава од вагата, чија маса ќе биде еднаква на масата на воздухот во волуменот на топката.

Експериментите утврдиле дека при температура од 0 °C и нормален атмосферски притисок, масата на воздухот со волумен од 1 m 3 е еднаква на 1,29 kg. Тежината на овој воздух е лесно да се пресмета:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Обвивката на воздухот што ја опкружува Земјата се нарекува атмосфера (од грчки атмос- пареа, воздух и сфера- топка).

Атмосферата, како што е прикажано со набљудувањата на летот на вештачките сателити на Земјата, се протега на височина од неколку илјади километри.

Поради гравитацијата, горните слоеви на атмосферата, како океанската вода, ги компресираат долните слоеви. Воздушниот слој непосредно до Земјата е најмногу компримиран и, според законот на Паскал, го пренесува притисокот што се врши врз него во сите правци.

Како резултат на ова, површината на земјата и телата што се наоѓаат на неа доживуваат притисок од целата дебелина на воздухот или, како што обично се вели во такви случаи, доживуваат Атмосферски притисок .

Постоењето на атмосферски притисок може да објасни многу појави со кои се среќаваме во животот. Ајде да погледнеме некои од нив.

На сликата е прикажана стаклена цевка, во чија внатрешност има клип кој цврсто се вклопува на ѕидовите на цевката. Крајот на цевката се спушта во вода. Ако го подигнете клипот, водата ќе се издигне зад него.

Овој феномен се користи во пумпи за вода и некои други уреди.

Сликата покажува цилиндричен сад. Се затвора со затка во која е вметната цевка со чешма. Воздухот се испумпува од садот со пумпа. Крајот на цевката потоа се става во вода. Ако сега ја отворите чешмата, водата ќе испрска како фонтана во внатрешноста на садот. Водата влегува во садот бидејќи атмосферскиот притисок е поголем од притисокот на редок воздух во садот.

Зошто постои воздушната обвивка на Земјата?

Како и сите тела, молекулите на гасот што ја сочинуваат воздушната обвивка на Земјата се привлечени кон Земјата.

Но, зошто тогаш сите тие не паѓаат на површината на Земјата? Како се зачувува воздушната обвивка на Земјата и нејзината атмосфера? За да го разбереме ова, мора да земеме предвид дека молекулите на гасот се во континуирано и случајно движење. Но, тогаш се поставува друго прашање: зошто овие молекули не летаат во вселената, односно во вселената.

За целосно да ја напушти Земјата, молекулата, како вселенски брод или ракета, мора да има многу голема брзина (најмалку 11,2 km/s). Ова е т.н втора брзина на бегство. Брзината на повеќето молекули во воздушната обвивка на Земјата е значително помала од оваа брзина на бегство. Затоа, повеќето од нив се врзани за Земјата со помош на гравитацијата, само незначителен број на молекули летаат надвор од Земјата во вселената.

Случајното движење на молекулите и ефектот на гравитацијата врз нив резултира со молекули на гас кои „лебдат“ во вселената во близина на Земјата, формирајќи воздушна обвивка или атмосферата која ни е позната.

Мерењата покажуваат дека густината на воздухот брзо се намалува со надморската височина. Значи, на надморска височина од 5,5 km над Земјата, густината на воздухот е 2 пати помала од неговата густина на површината на Земјата, на надморска височина од 11 km - 4 пати помалку, итн. Колку е поголема, толку е поретки воздухот. И конечно, во најгорните слоеви (стотици и илјадници километри над Земјата), атмосферата постепено се претвора во безвоздушен простор. Воздушната обвивка на Земјата нема јасна граница.

Строго кажано, поради дејството на гравитацијата, густината на гасот во кој било затворен сад не е иста низ целиот волумен на садот. На дното на садот, густината на гасот е поголема отколку во неговите горни делови, затоа притисокот во садот не е ист. Тој е поголем на дното на садот отколку на врвот. Меѓутоа, за гас содржан во сад, оваа разлика во густината и притисокот е толку мала што во многу случаи може целосно да се игнорира, штотуку се знае за тоа. Но, за атмосфера која се протега над неколку илјади километри, оваа разлика е значајна.

Мерење на атмосферскиот притисок. Искуството на Торичели.

Невозможно е да се пресмета атмосферскиот притисок користејќи ја формулата за пресметување на притисокот на течна колона (§ 38). За таква пресметка, треба да ја знаете висината на атмосферата и густината на воздухот. Но, атмосферата нема дефинитивна граница, а густината на воздухот на различни височини е различна. Сепак, атмосферскиот притисок може да се мери со помош на експеримент предложен во 17 век од италијански научник Евангелиста Торичели , ученик на Галилео.

Експериментот на Торичели се состои од следново: стаклена цевка долга околу 1 m, запечатена на едниот крај, е исполнета со жива. Потоа, цврсто затворајќи го вториот крај на цевката, се превртува и се спушта во чаша со жива, каде што овој крај на цевката се отвора под нивото на жива. Како и во секој експеримент со течност, дел од живата се истура во чашата, а дел останува во цевката. Висината на колоната жива што останува во цевката е приближно 760 mm. Нема воздух над живата внатре во цевката, има безвоздушен простор, така што ниту еден гас не врши притисок одозгора на колоната од жива во оваа цевка и не влијае на мерењата.

Торичели, кој го предложи експериментот опишан погоре, го даде и своето објаснување. Атмосферата притиска на површината на живата во чашата. Меркур е во рамнотежа. Ова значи дека притисокот во цевката е на ниво ахх 1 (види слика) е еднаква на атмосферскиот притисок. Кога се менува атмосферскиот притисок, се менува и висината на живата колона во цевката. Како што се зголемува притисокот, колоната се издолжува. Како што се намалува притисокот, живата колона ја намалува својата висина.

Притисокот во цевката на ниво aa1 се создава од тежината на живата колона во цевката, бидејќи нема воздух над живата во горниот дел од цевката. Го следи тоа атмосферскиот притисок е еднаков на притисокот на живата колона во цевката , т.е.

стрбанкомат = стржива

Колку е поголем атмосферскиот притисок, толку е поголема живата колона во експериментот на Торичели. Затоа, во пракса, атмосферскиот притисок може да се мери со висината на живата колона (во милиметри или сантиметри). Ако, на пример, атмосферскиот притисок е 780 mm Hg. чл. (тие велат „милиметри жива“), тоа значи дека воздухот произведува ист притисок како вертикална колона од жива висока 780 mm.

Затоа, во овој случај, мерната единица за атмосферски притисок е 1 милиметар жива (1 mmHg). Ајде да ја најдеме врската помеѓу оваа единица и единицата која ни е позната - паскал(Па).

Притисокот на жива колона ρ жива со висина од 1 mm е еднаков на:

стр = g·ρ·h, стр= 9,8 N/kg · 13.600 kg/m 3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Значи, 1 mmHg. чл. = 133,3 Pa.

Во моментов, атмосферскиот притисок обично се мери во хектопаскали (1 hPa = 100 Pa). На пример, временските извештаи може да објават дека притисокот е 1013 hPa, што е исто како 760 mmHg. чл.

Набљудувајќи ја висината на живата колона во цевката секој ден, Торичели открил дека оваа висина се менува, односно атмосферскиот притисок не е константен, може да се зголемува и намалува. Торичели, исто така, истакна дека атмосферскиот притисок е поврзан со промените на времето.

Ако прикачите вертикална вага на цевката со жива користена во експериментот на Торичели, ќе го добиете наједноставниот уред - жива барометар (од грчки барос- тежина, метрео- Мерам). Се користи за мерење на атмосферскиот притисок.

Барометар - анероид.

Во пракса, метален барометар наречен метален барометар се користи за мерење на атмосферскиот притисок. анероид (преведено од грчки - анероид). Така се нарекува барометарот затоа што не содржи жива.

Изгледот на анероидот е прикажан на сликата. Нејзиниот главен дел е метална кутија 1 со брановидна (брановидна) површина (види друга слика). Воздухот се испумпува од оваа кутија и за да се спречи атмосферскиот притисок да ја здроби кутијата, нејзиниот капак 2 се повлекува нагоре со пружина. Како што се зголемува атмосферскиот притисок, капакот се наведнува надолу и ја затегнува пружината. Како што се намалува притисокот, пружината го исправа капачето. Индикаторната стрелка 4 е прикачена на пружината со помош на механизам за пренос 3, кој се движи надесно или лево кога се менува притисокот. Под стрелката има скала, чии поделби се означени според отчитувањата на живиот барометар. Така, бројот 750, наспроти кој стои анероидната игла (види слика), покажува дека во моментот во живиот барометар висината на живата колона е 750 mm.

Затоа, атмосферскиот притисок е 750 mmHg. чл. или ≈ 1000 hPa.

Вредноста на атмосферскиот притисок е многу важна за предвидување на времето за наредните денови, бидејќи промените во атмосферскиот притисок се поврзани со промените на времето. Барометарот е неопходен инструмент за метеоролошки набљудувања.

Атмосферски притисок на различни надморски височини.

Во течност, притисокот, како што знаеме, зависи од густината на течноста и висината на нејзината колона. Поради малата компресибилност, густината на течноста на различни длабочини е речиси иста. Затоа, при пресметувањето на притисокот, ја сметаме неговата густина константна и ја земаме предвид само промената на висината.

Ситуацијата со гасовите е посложена. Гасовите се многу компресибилни. И колку повеќе гасот е компресиран, толку е поголема неговата густина и поголем притисокот што го произведува. На крајот на краиштата, притисокот на гасот се создава од влијанието на неговите молекули на површината на телото.

Слоевите на воздухот на површината на Земјата се компресирани од сите прекриени слоеви на воздух што се наоѓаат над нив. Но, колку е повисок слојот на воздухот од површината, толку послабо е компресирана, толку е помала неговата густина. Затоа, толку помал притисок произведува. Ако, на пример, балон се издигне над површината на Земјата, тогаш воздушниот притисок на балонот станува помал. Ова се случува не само затоа што висината на воздушната колона над неа се намалува, туку и затоа што густината на воздухот се намалува. На врвот е помал отколку на дното. Затоа, зависноста на воздушниот притисок од надморската височина е посложена од онаа на течностите.

Набљудувањата покажуваат дека атмосферскиот притисок во областите на ниво на морето е во просек 760 mm Hg. чл.

Атмосферскиот притисок еднаков на притисокот на колона од жива висока 760 mm на температура од 0 ° C се нарекува нормален атмосферски притисок.

Нормален атмосферски притисокеднакво на 101.300 Pa = 1013 hPa.

Колку е поголема надморската височина, толку е помал притисокот.

Со мали искачувања, во просек, на секои 12 m издигнување притисокот се намалува за 1 mmHg. чл. (или за 1,33 hPa).

Знаејќи ја зависноста на притисокот од надморската височина, можете да ја одредите надморската височина со менување на отчитувањата на барометарот. Анероидите кои имаат скала со која директно може да се измери висината над морското ниво се нарекуваат височини . Тие се користат во воздухопловството и планинското качување.

Манометри.

Веќе знаеме дека барометрите се користат за мерење на атмосферскиот притисок. За мерење на притисоци поголеми или помали од атмосферскиот притисок, се користи мерачи на притисок (од грчки манос- ретки, лабави, метрео- Мерам). Има манометри течностИ метал.

Ајде прво да го разгледаме уредот и дејството отворен манометар за притисок на течноста. Се состои од стаклена цевка со две краци во која се истура малку течност. Течноста е инсталирана во двата колена на исто ниво, бидејќи само атмосферскиот притисок делува на неговата површина во лактите на садот.

За да се разбере како функционира таков манометар, може да се поврзе со гумена цевка со тркалезна рамна кутија, од која едната страна е покриена со гумен филм. Ако го притиснете прстот на филмот, нивото на течноста во лактот на манометарот поврзан со кутијата ќе се намали, а во другиот лакт ќе се зголеми. Што го објаснува ова?

При притискање на филмот, притисокот на воздухот во кутијата се зголемува. Според законот на Паскал, ова зголемување на притисокот се пренесува и на течноста во лактот на манометарот што е поврзан со кутијата. Затоа, притисокот врз течноста во овој лактот ќе биде поголем отколку во другиот, каде што само атмосферскиот притисок делува на течноста. Под силата на овој вишок притисок, течноста ќе почне да се движи. Во лактот со компримиран воздух течноста ќе падне, во другата ќе се крене. Течноста ќе дојде до рамнотежа (запре) кога вишокот притисок на компримираниот воздух е избалансиран со притисокот произведен од вишокот колона на течност во другата нога на манометарот.

Колку посилно го притискате филмот, толку е поголем вишокот течна колона, толку е поголем нејзиниот притисок. Оттука, промената на притисокот може да се процени според висината на овој вишок колона.

Сликата покажува како таков манометар може да го мери притисокот во течноста. Колку е подлабоко цевката потопена во течноста, толку е поголема разликата во висините на течните столбови во лактите на манометарот., затоа, и повеќе притисок се генерира од течноста.

Ако ја поставите кутијата на уредот на одредена длабочина во течноста и ја свртите со филмот нагоре, настрана и надолу, отчитувањата на манометарот нема да се променат. Така треба да биде, затоа што на исто ниво во течноста, притисокот е еднаков во сите правци.

Сликата покажува метален манометар . Главниот дел од таков манометар е метална цевка свиткана во цевка 1 , чиј еден крај е затворен. Другиот крај на цевката со помош на чешма 4 комуницира со садот во кој се мери притисокот. Како што се зголемува притисокот, цевката се одвиткува. Движење на неговиот затворен крај со помош на лост 5 и забите 3 се пренесува на стрелката 2 , движејќи се во близина на вагата на инструментот. Кога притисокот се намалува, цевката, поради нејзината еластичност, се враќа во претходната положба, а стрелката се враќа на нултата поделба на скалата.

Клипна течна пумпа.

Во експериментот што го дискутиравме претходно (§ 40), беше утврдено дека водата во стаклената цевка, под влијание на атмосферскиот притисок, се крева нагоре зад клипот. На ова се заснова акцијата. клипотпумпи

Пумпата е шематски прикажана на сликата. Се состои од цилиндар, внатре во кој клипот се движи нагоре и надолу, цврсто во непосредна близина на ѕидовите на садот. 1 . Вентилите се инсталирани на дното на цилиндерот и во самиот клип 2 , се отвора само нагоре. Кога клипот се движи нагоре, водата под влијание на атмосферскиот притисок влегува во цевката, го крева долниот вентил и се движи зад клипот.

Како што клипот се движи надолу, водата под клипот притиска на долниот вентил и се затвора. Во исто време, под притисок на водата, се отвора вентил во внатрешноста на клипот, а водата тече во просторот над клипот. Следниот пат кога клипот се движи нагоре, водата над него исто така се крева и се влева во излезната цевка. Во исто време, зад клипот се издигнува нов дел од вода, кој, кога клипот последователно ќе се спушти, ќе се појави над него и целата оваа постапка се повторува повторно и повторно додека пумпата работи.

Хидраулична преса.

Законот на Паскал го објаснува дејството хидраулична машина (од грчки хидраулика- вода). Тоа се машини чие работење се заснова на законите на движење и рамнотежа на течности.

Главниот дел на хидрауличната машина е два цилиндри со различни дијаметри, опремени со клипови и поврзувачка цевка. Просторот под клиповите и цевката се полни со течност (обично минерално масло). Висините на течните столбови во двата цилиндри се исти се додека не дејствуваат сили на клиповите.

Сега да претпоставиме дека силите Ф 1 и Ф 2 - сили кои делуваат на клиповите, С 1 и С 2 - области на клипот. Притисокот под првиот (мал) клип е еднаков на стр 1 = Ф 1 / С 1, а под вториот (голем) стр 2 = Ф 2 / С 2. Според законот на Паскал, притисокот се пренесува подеднакво во сите правци со течност во мирување, т.е. стр 1 = стр 2 или Ф 1 / С 1 = Ф 2 / С 2, од:

Ф 2 / Ф 1 = С 2 / С 1 .

Затоа, силата Ф 2 толку многу пати поголема моќ Ф 1 , Колку пати е поголема плоштината на големиот клип од плоштината на малиот клип?. На пример, ако површината на големиот клип е 500 cm2, а малиот е 5 cm2, а на малиот клип дејствува сила од 100 N, тогаш силата 100 пати поголема, односно 10.000 N, ќе делува на поголемиот клип.

Така, со помош на хидраулична машина, можно е да се избалансира поголема сила со мала сила.

Став Ф 1 / Ф 2 покажува зголемување на силата. На пример, во дадениот пример, засилувањето на јачината е 10.000 N / 100 N = 100.

Хидраулична машина што се користи за пресување (стискање) се нарекува хидраулична преса .

Хидраулични преси се користат таму каде што е потребна поголема сила. На пример, за цедење масло од семиња во маслени мелници, за пресување на иверица, картон, сено. Во металуршките погони, хидраулични преси се користат за да се направат челични шахти за машини, железнички тркала и многу други производи. Современите хидраулични преси можат да развијат сили од десетици и стотици милиони њутни.

Структурата на хидраулична преса е прикажана шематски на сликата. Притиснатото тело 1 (А) се поставува на платформа поврзана со големиот клип 2 (Б). Со помош на мал клип 3 (D) се создава висок притисок на течноста. Овој притисок се пренесува до секоја точка на течноста што ги полни цилиндрите. Затоа, истиот притисок делува и на вториот, поголем клип. Но, бидејќи површината на вториот (голем) клип е поголема од површината на малиот, силата што делува на него ќе биде поголема од силата што дејствува на клипот 3 (D). Под влијание на оваа сила, клипот 2 (Б) ќе се крене. Кога клипот 2 (Б) се крева, телото (А) лежи на неподвижната горна платформа и се компресира. Манометар 4 (М) го мери притисокот на течноста. Безбедносниот вентил 5 (P) автоматски се отвора кога притисокот на течноста ќе ја надмине дозволената вредност.

Од малиот цилиндар до големиот, течноста се пумпа со повторени движења на малиот клип 3 (D). Ова е направено на следниов начин. Кога малиот клип (D) се крева, вентилот 6 (K) се отвора и течноста се вшмукува во просторот под клипот. Кога малиот клип се спушта под влијание на притисокот на течноста, вентилот 6 (K) се затвора, а вентилот 7 (K") се отвора, а течноста тече во големиот сад.

Ефектот на водата и гасот врз телото потопено во нив.

Под вода лесно можеме да кренеме камен кој тешко се крева во воздухот. Ако ставите плута под вода и ја ослободите од рацете, таа ќе исплива на површината. Како може да се објаснат овие појави?

Знаеме (§ 38) дека течноста притиска на дното и ѕидовите на садот. И ако некое цврсто тело се стави внатре во течноста, тоа исто така ќе биде подложено на притисок, исто како и ѕидовите на садот.

Да ги разгледаме силите што дејствуваат од течноста врз телото потопено во неа. За полесно расудување, да избереме тело кое има форма на паралелепипед со основи паралелни на површината на течноста (сл.). Силите што дејствуваат на страничните лица на телото се еднакви во парови и се балансираат меѓу себе. Под влијание на овие сили, телото се собира. Но, силите што делуваат на горните и долните рабови на телото не се исти. Горниот раб се притиска со сила одозгора Ф 1 колона течност висока ч 1 . На ниво на долниот раб, притисокот произведува колона од течност со висина ч 2. Овој притисок, како што знаеме (§ 37), се пренесува внатре во течноста во сите правци. Следствено, на долниот дел на телото од дното кон врвот со сила Ф 2 притиска високо колона течност ч 2. Но чуште 2 ч 1, според тоа, модулот на сила ФУште 2 модул за напојување Ф 1 . Затоа, телото со сила се истиснува од течноста Ф Vt, еднаква на разликата во силите Ф 2 - Ф 1, т.е.

Но, S·h = V, каде што V е волуменот на паралелепипедот, а ρ f ·V = m f е масата на течноста во волуменот на паралелепипедот. Оттука,

F надвор = g m w = P w,

т.е. пловната сила е еднаква на тежината на течноста во волуменот на телото потопено во него(пловечката сила е еднаква на тежината на течноста со ист волумен како и волуменот на телото потопено во неа).

Експериментално е лесно да се открие постоењето на сила што го турка телото надвор од течност.

На сликата Апокажува тело обесено од пружина со покажувач со стрелка на крајот. Стрелката го означува затегнатоста на пружината на стативот. Кога телото се ослободува во водата, изворот се собира (Сл. б). Истата контракција на пружината ќе се добие ако дејствувате на телото од дното кон врвот со одредена сила, на пример, притиснете со рака (подигнете).

Затоа, искуството го потврдува тоа врз телото во течност дејствува сила која го турка телото надвор од течноста.

Како што знаеме, законот на Паскал важи и за гасовите. Затоа телата во гас се подложни на сила која ги турка надвор од гасот. Под влијание на оваа сила, балоните се креваат нагоре. Експериментално може да се набљудува и постоењето на сила што турка тело од гас.

Од тавата со скратена вага закачуваме стаклена топка или голема колба затворена со затворач. Вагата е избалансирана. Потоа под колбата (или топката) се става широк сад така што ја опкружува целата колба. Садот е исполнет со јаглерод диоксид, чија густина е поголема од густината на воздухот (затоа, јаглерод диоксидот тоне и го исполнува садот, поместувајќи го воздухот од него). Во овој случај, рамнотежата на вагата е нарушена. Чашата со суспендираната колба се крева нагоре (сл.). Колбата потопена во јаглерод диоксид доживува поголема пловна сила од силата што делува на неа во воздухот.

Силата што го турка телото од течност или гас е насочена спротивно на силата на гравитацијата што се применува на ова тело..

Затоа, пролкосмос). Токму затоа во водата понекогаш лесно креваме тела што тешко ги држиме во воздухот.

Мала кофа и цилиндрично тело се суспендирани од пролетта (сл., а). Стрела на стативот го означува протегањето на изворот. Ја покажува тежината на телото во воздухот. По подигнувањето на телото, под него се става сад за леење исполнет со течност до нивото на цевката за леење. По што телото е целосно потопено во течноста (сл., б). При што дел од течноста, чиј волумен е еднаков на волуменот на телото, се истураод садот за истурање во чашата. Пружината се собира и покажувачот на пружината се крева, што укажува на намалување на телесната тежина во течноста. Во овој случај, покрај гравитацијата, на телото делува уште една сила која го турка надвор од течноста. Ако течноста од чашата се истури во горната корпа (т.е. течноста што беше поместена од телото), тогаш покажувачот на пружината ќе се врати во почетната положба (сл., в).

Врз основа на ова искуство може да се заклучи дека силата што истиснува тело целосно потопено во течност е еднаква на тежината на течноста во волуменот на ова тело . Истиот заклучок го добивме во § 48.

Кога би се направил сличен експеримент со тело потопено во некој гас, тоа би го покажало силата што го турка телото од гас е исто така еднаква на тежината на гасот земен во волуменот на телото .

Силата што го турка телото од течност или гас се нарекува Архимедска сила, во чест на научникот Архимед , кој прв го посочил неговото постоење и ја пресметал неговата вредност.

Значи, искуството потврди дека Архимедската (или пловната) сила е еднаква на тежината на течноста во волуменот на телото, т.е. Ф A = П f = g mи. Масата на течноста mf поместена од тело може да се изрази преку неговата густина ρf и волуменот на телото Vt потопено во течноста (бидејќи Vf - волуменот на течноста поместена од телото е еднаков на Vt - волуменот на телото потопено во течноста), т.е. m f = ρ f ·V t.

Ф A= g·ρи · ВТ

Следствено, архимедовата сила зависи од густината на течноста во која е потопено телото и од волуменот на ова тело. Но, тоа не зависи, на пример, од густината на супстанцијата на телото потопено во течноста, бидејќи оваа количина не е вклучена во добиената формула.

Сега да ја одредиме тежината на телото потопено во течност (или гас). Бидејќи двете сили што дејствуваат на телото во овој случај се насочени во спротивни насоки (силата на гравитацијата е надолу, а архимедовата сила е нагоре), тогаш тежината на телото во течноста P 1 ќе биде помала од тежината на телото во вакуум P = g mна Архимедската сила Ф A = g m w (каде м g - маса на течност или гас поместена од телото).

Така, ако телото е потопено во течност или гас, тогаш тоа губи тежина колку што тежат течноста или гасот што ги поместил..

Пример. Определете ја пловната сила што дејствува на камен со волумен од 1,6 m 3 во морска вода.

Ајде да ги запишеме условите на проблемот и да го решиме.

Кога лебдечкото тело ќе дојде до површината на течноста, тогаш со неговото понатамошно движење нагоре архимедската сила ќе се намали. Зошто? Но бидејќи волуменот на делот од телото потопен во течноста ќе се намали, а Архимедовата сила е еднаква на тежината на течноста во волуменот на делот од телото потопен во неа.

Кога архимедовата сила ќе стане еднаква на силата на гравитацијата, телото ќе застане и ќе лебди на површината на течноста, делумно потопено во неа.

Добиениот заклучок може лесно да се потврди експериментално.

Истурете вода во одводниот сад до нивото на одводната цевка. По ова, ќе го потопиме пловечкото тело во садот, откако претходно го измеривме во воздухот. Откако се спушти во вода, телото поместува волумен на вода еднаков на волуменот на делот од телото потопен во него. Откако ја измеривме оваа вода, откриваме дека нејзината тежина (архимедовата сила) е еднаква на силата на гравитацијата што делува на лебдечко тело или тежината на ова тело во воздухот.

Откако ги направивте истите експерименти со кои било други тела што лебдат во различни течности - вода, алкохол, раствор на сол, можете да бидете сигурни дека ако телото плови во течност, тогаш тежината на течноста поместена од него е еднаква на тежината на ова тело во воздухот.

Лесно е да се докаже тоа ако густината на цврста цврстина е поголема од густината на течноста, тогаш телото тоне во таква течност. Тело со помала густина плови во оваа течност. Парче железо, на пример, тоне во вода, но плови во жива. Тело чија густина е еднаква на густината на течноста останува во рамнотежа внатре во течноста.

Мразот лебди на површината на водата бидејќи неговата густина е помала од густината на водата.

Колку е помала густината на телото во споредба со густината на течноста, толку помалку дел од телото е потопен во течноста. .

При еднакви густини на телото и течноста, телото лебди во течноста на која било длабочина.

Две течности што не се мешаат, на пример вода и керозин, се наоѓаат во сад во согласност со нивната густина: во долниот дел на садот - погуста вода (ρ = 1000 kg/m3), одозгора - полесен керозин (ρ = 800 kg /m3) .

Просечната густина на живите организми кои ја населуваат водната средина малку се разликува од густината на водата, така што нивната тежина е речиси целосно избалансирана од Архимедовата сила. Благодарение на ова, на водните животни не им требаат толку силни и масивни скелети како на копнените. Од истата причина, стеблата на водните растенија се еластични.

Пливачкиот меур на риба лесно го менува својот волумен. Кога рибата со помош на мускулите ќе се спушти на поголема длабочина, а притисокот на водата врз неа се зголемува, меурот се собира, волуменот на телото на рибата се намалува и таа не се турка нагоре, туку плови во длабочините. Така, рибата може да ја регулира длабочината на своето нуркање во одредени граници. Китовите ја регулираат длабочината на нивното нуркање со намалување и зголемување на нивниот капацитет на белите дробови.

Пловење на бродови.

Садовите кои пловат по реки, езера, мориња и океани се изградени од различни материјали со различна густина. Трупот на бродовите обично е направен од челични лимови. Сите внатрешни прицврстувања кои даваат сила на бродовите се исто така направени од метали. За изградба на бродови се користат различни материјали кои имаат и поголема и помала густина во споредба со водата.

Како бродовите пловат, се качуваат и носат голем товар?

Експериментот со пловечко тело (§ 50) покажа дека телото поместува толку многу вода со својот подводен дел што тежината на оваа вода е еднаква на тежината на телото во воздухот. Ова важи и за секој сад.

Тежината на водата поместена од подводниот дел од садот е еднаква на тежината на садот со товарот во воздухот или силата на гравитацијата што делува на садот со товарот.

Длабочината до која бродот е потопен во вода се нарекува нацрт . Максимално дозволениот нацрт е означен на трупот на бродот со наречена црвена линија водна линија (од холандски. вода- вода).

Тежината на водата поместена од бродот кога е потопен до водената линија, еднаква на силата на гравитацијата што делува на натоварениот брод, се нарекува поместување на бродот.

Во моментов, бродови со поместување од 5.000.000 kN (5 × 10 6 kN) или повеќе се градат за транспорт на нафта, односно со маса од 500.000 тони (5 × 10 5 t) или повеќе заедно со товарот.

Ако ја одземеме тежината на самиот сад од поместувањето, ја добиваме носивоста на овој сад. Носивоста ја покажува тежината на товарот што го носи бродот.

Бродоградбата постоела во Антички Египет, Феникија (се верува дека Феничаните биле едни од најдобрите бродоградители) и Античка Кина.

Во Русија, бродоградбата потекнува од крајот на 17 и 18 век. Се градеа главно воени бродови, но токму во Русија беа изградени првиот мразокршач, бродови со мотор со внатрешно согорување и нуклеарниот мразокршач Арктика.

Аеронаутика.

Цртеж кој го опишува балонот на браќата Монголфие од 1783 година: „Поглед и точни димензии на „Балонот Терестриал“, кој беше првиот“. 1786 година

Од античките времиња, луѓето сонувале за можноста да летаат над облаците, да пливаат во океанот на воздухот, како што пливаа на морето. За аеронаутика

На почетокот користеле балони кои биле наполнети или со загреан воздух, водород или хелиум.

За да може балон да се издигне во воздухот, неопходно е Архимедската сила (пловност) ФДејството на топката беше поголемо од силата на гравитацијата Фтешки, т.е. ФА > Фтешки

Како што топката се крева нагоре, архимедската сила што дејствува на неа се намалува ( Ф A = gρV), бидејќи густината на горните слоеви на атмосферата е помала од густината на површината на Земјата. За да се издигне повисоко, специјален баласт (тежина) се испушта од топката и тоа ја олеснува топката. На крајот топката ја достигнува својата максимална висина на кревање. За да се ослободи топката од нејзината обвивка, дел од гасот се ослободува со помош на специјален вентил.

Во хоризонтална насока балон се движи само под влијание на ветер, поради што се нарекува балон (од грчки аер- воздух, стато- стоење). Не толку одамна, огромни балони беа користени за проучување на горните слоеви на атмосферата и стратосферата - стратосферски балони .

Пред да научат како да градат големи авиони за превоз на патници и товар по воздушен пат, се користеле контролирани балони - воздушни бродови. Тие имаат издолжена форма гондола со мотор е суспендирана под телото, што го придвижува пропелерот.

Балонот не само што сам се крева, туку може да подигне и одреден товар: кабината, луѓето, инструментите. Затоа, за да дознаете каков товар може да подигне балонот, неопходно е да се одреди лифт.

Нека, на пример, нека биде лансиран во воздух балон со волумен од 40 m 3 исполнет со хелиум. Масата на хелиум што ја пополнува лушпата на топката ќе биде еднаква на:
m Ge = ρ Ge V = 0,1890 kg/m 3 40 m 3 = 7,2 kg,
а неговата тежина е:
P Ge = g m Ge; P Ge = 9,8 N/kg · 7,2 kg = 71 N.
Пловната сила (Архимед) која делува на оваа топка во воздухот е еднаква на тежината на воздухот со волумен од 40 m 3, т.е.
F A = g·ρ воздух V; F A = 9,8 N/kg · 1,3 kg/m3 · 40 m3 = 520 N.

Ова значи дека оваа топка може да подигне товар со тежина од 520 N - 71 N = 449 N. Ова е нејзината сила на кревање.

Балон со ист волумен, но исполнет со водород, може да подигне товар од 479 N. Тоа значи дека неговата сила на кревање е поголема од онаа на балон исполнет со хелиум. Но, хелиумот сè уште се користи почесто, бидејќи не гори и затоа е побезбеден. Водородот е запалив гас.

Многу е полесно да се подигне и спушти топката исполнета со топол воздух. За да го направите ова, горилникот се наоѓа под дупката што се наоѓа во долниот дел на топката. Со помош на горилник за гас, можете да ја регулирате температурата на воздухот во топката, а со тоа и неговата густина и пловната сила. За да се издигне топката повисоко, доволно е да се загрее воздухот во него посилно со зголемување на пламенот на пламеникот. Како што се намалува пламенот на пламеникот, температурата на воздухот во топката се намалува и топката се спушта.

Можете да изберете температура на топката на која тежината на топката и кабината ќе бидат еднакви на пловната сила. Тогаш топката ќе виси во воздухот и ќе биде лесно да се набљудуваат од неа.

Како што се развиваше науката, се случија значителни промени во воздухопловната технологија. Стана возможно да се користат нови школки за балони, кои станаа издржливи, отпорни на мраз и лесни.

Напредокот во областа на радио инженерството, електрониката и автоматиката овозможи да се дизајнираат балони без екипаж. Овие балони се користат за проучување на воздушните струи, за географски и биомедицински истражувања во долните слоеви на атмосферата.

Притисокот е физичка количина која игра посебна улога во природата и човечкиот живот. Оваа појава, невидлива за око, не само што влијае на состојбата на околината, туку и многу добро ја чувствуваат сите. Ајде да дознаеме што е тоа, какви видови постојат и како да се најде притисок (формула) во различни средини.

Што е притисок во физиката и хемијата?

Овој термин се однесува на важна термодинамичка величина, која се изразува во односот на силата на притисокот што се врши нормално на површината на која делува. Овој феномен не зависи од големината на системот во кој работи, па затоа се однесува на интензивни количини.

Во состојба на рамнотежа, притисокот е ист за сите точки на системот.

Во физиката и хемијата се означува со буквата „P“, што е кратенка од латинското име на терминот - pressūra.

Кога се зборува за осмотскиот притисок на течноста (рамнотежа помеѓу притисокот внатре и надвор од клетката), се користи буквата „P“.

Единици за притисок

Според стандардите на Меѓународниот SI систем, предметниот физички феномен се мери во паскали (кирилица - Pa, латиница - Ra).

Врз основа на формулата за притисок, излегува дека еден Pa е еднаков на еден N (Њутн - поделен со еден квадратен метар (единица површина).

Сепак, во пракса е доста тешко да се користат паскали, бидејќи оваа единица е многу мала. Во овој поглед, покрај SI стандардите, оваа количина може да се мери поинаку.

Подолу се неговите најпознати аналози. Повеќето од нив се широко користени во поранешниот СССР.

Барови. Една лента е еднаква на 105 Pa.
Торс, или милиметри жива.Приближно еден torr одговара на 133,3223684 Pa.
Воден столб од милиметри.
Метри воден столб.
Технички атмосфери.
Физички атмосфери.Еден атм е еднаков на 101.325 Pa и 1,033233 atm.
Килограм-сила на квадратен сантиметар.Се разликуваат и тон-сила и грам-сила. Покрај тоа, постои аналог на фунта-сила по квадратен инч.

Општа формула за притисок (физика 7 одделение)

Од дефиницијата на дадена физичка величина може да се определи методот за негово пронаоѓање. Изгледа како на фотографијата подолу.

Во него, F е сила, а S е површина. Со други зборови, формулата за наоѓање притисок е неговата сила поделена со површината на која делува.

Може да се запише и на следниов начин: P = mg / S или P = pVg / S. Така, оваа физичка големина се покажува дека е поврзана со други термодинамички променливи: волумен и маса.

За притисок, важи следниот принцип: колку е помал просторот на кој влијае силата, толку е поголема количината на силата на притискање што паѓа врз него. Ако површината се зголеми (со иста сила), саканата вредност се намалува.

Формула за хидростатички притисок

Различни состојби на агрегација на супстанции обезбедуваат присуство на својства кои се разликуваат едни од други. Врз основа на ова, методите за одредување на P во нив исто така ќе бидат различни.

На пример, формулата за притисок на водата (хидростатски) изгледа вака: P = pgh. Тоа важи и за гасови. Сепак, не може да се користи за пресметување на атмосферскиот притисок поради разликата во надморската височина и густината на воздухот.

Во оваа формула, p е густина, g е забрзување на гравитацијата, а h е висина. Врз основа на ова, колку подлабоко е потопен предмет или предмет, толку е поголем притисокот што се врши врз него во течноста (гасот).

Опцијата што се разгледува е адаптација на класичниот пример P = F / S.

Ако запомниме дека силата е еднаква на дериватот на масата со брзината на слободен пад (F = mg), а масата на течноста е дериват на волуменот по густина (m = pV), тогаш формулата притисок може да биде напишано како P = pVg / S. Во овој случај, волуменот е површина помножена со висина (V = Sh).

Ако ги вметнеме овие податоци, излегува дека областа во броителот и именителот може да се намали на излезот - горната формула: P = pgh.

Кога се разгледува притисокот во течностите, вреди да се запамети дека, за разлика од цврстите тела, во нив често е можно искривување на површинскиот слој. И ова, пак, придонесува за формирање на дополнителен притисок.

За такви ситуации, се користи малку поинаква формула за притисок: P = P 0 + 2QH. Во овој случај, P 0 е притисокот на незакривениот слој, а Q е површината на затегнување на течноста. H е просечната кривина на површината, која се одредува според Лапласовиот закон: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Компонентите R 1 и R 2 се радиусите на главната кривина.

Парцијален притисок и неговата формула

Иако методот P = pgh е применлив и за течности и за гасови, подобро е да се пресмета притисокот во вториот на малку поинаков начин.

Факт е дека во природата, по правило, не се наоѓаат многу често апсолутно чисти материи, бидејќи во него преовладуваат мешавини. И ова се однесува не само на течности, туку и на гасови. И како што знаете, секоја од овие компоненти врши различен притисок, наречен парцијален.

Тоа е прилично лесно да се дефинира. Тоа е еднакво на збирот на притисокот на секоја компонента од смесата што се разгледува (идеален гас).

Од ова произлегува дека формулата за парцијален притисок изгледа вака: P = P 1 + P 2 + P 3 ... и така натаму, според бројот на составните компоненти.

Често има случаи кога е неопходно да се одреди воздушниот притисок. Сепак, некои луѓе погрешно вршат пресметки само со кислород според шемата P = pgh. Но, воздухот е мешавина од различни гасови. Содржи азот, аргон, кислород и други материи. Врз основа на моменталната ситуација, формулата за притисок на воздухот е збир на притисоците на сите негови компоненти. Тоа значи дека треба да ги земеме горенаведените P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Најчести инструменти за мерење притисок

И покрај фактот дека не е тешко да се пресмета предметната термодинамичка количина користејќи ги горенаведените формули, понекогаш едноставно нема време да се изврши пресметката. На крајот на краиштата, секогаш мора да ги земете предвид бројните нијанси. Затоа, за погодност, во текот на неколку векови се развиени голем број уреди кои го прават тоа наместо луѓе.

Всушност, скоро сите уреди од овој вид се тип на манометар (помага да се одреди притисокот во гасовите и течностите). Сепак, тие се разликуваат во дизајнот, точноста и опсегот на примена.

Атмосферскиот притисок се мери со помош на манометар наречен барометар. Доколку е потребно да се одреди вакуумот (т.е. притисок под атмосферскиот), се користи друг тип од него, вакуумномер.
Со цел да се открие крвниот притисок на една личност, се користи сфигмоманометар. На повеќето луѓе им е подобро познат како неинвазивен монитор на крвен притисок. Постојат многу варијанти на такви уреди: од жива механички до целосно автоматски дигитални. Нивната точност зависи од материјалите од кои се направени и од локацијата на мерењето.
Падовите на притисокот во околината (на англиски - пад на притисокот) се одредуваат со помош на мерачи на диференцијален притисок (да не се мешаат со динамометри).

Видови на притисок

Со оглед на притисокот, формулата за негово наоѓање и неговите варијации за различни супстанции, вреди да се запознаете со сортите на оваа количина. Ги има пет.

Апсолутна.
Барометриски
Претерано.
Вакуум метрика.
Диференцијал.

Апсолутна

Ова е името на вкупниот притисок под кој се наоѓа супстанција или предмет, без да се земе предвид влијанието на другите гасовити компоненти на атмосферата.

Се мери во паскали и е збир на вишок и атмосферски притисок. Тоа е, исто така, разликата помеѓу барометриските и вакуумските типови.

Се пресметува со помош на формулата P = P 2 + P 3 или P = P 2 - P 4.

Почетната точка за апсолутен притисок во услови на планетата Земја е притисокот во контејнерот од кој е отстранет воздухот (т.е. класичен вакуум).

Само овој тип на притисок се користи во повеќето термодинамички формули.

Барометриски

Овој термин се однесува на притисокот на атмосферата (гравитацијата) врз сите предмети и предмети што се наоѓаат во неа, вклучувајќи ја и површината на самата Земја. Повеќето луѓе го знаат и како атмосферски.

Тој е класифициран како еден и неговата вредност варира во зависност од местото и времето на мерење, како и од временските услови и локацијата над/под нивото на морето.

Големината на барометарскиот притисок е еднаква на модулот на атмосферската сила на површина од една единица нормална на него.

Во стабилна атмосфера, големината на овој физички феномен е еднаква на тежината на колона од воздух на база со површина еднаква на една.

Нормалниот барометриски притисок е 101.325 Pa (760 mm Hg на 0 степени Целзиусови). Покрај тоа, колку објектот е повисок од површината на Земјата, толку е помал воздушниот притисок врз него. На секои 8 km се намалува за 100 Pa.

Благодарение на овој имот, водата во котлињата врие многу побрзо во планините отколку на шпоретот дома. Факт е дека притисокот влијае на точката на вриење: како што се намалува, втората се намалува. И обратно. Работењето на таквите кујнски апарати како шпорет под притисок и автоклав се заснова на ова својство. Зголемувањето на притисокот во нив придонесува за формирање на повисоки температури во садовите отколку во обичните тави на шпоретот.

Формулата за барометриска височина се користи за пресметување на атмосферскиот притисок. Изгледа како на фотографијата подолу.

P е саканата вредност на надморска височина, P 0 е густината на воздухот во близина на површината, g е забрзување на слободниот пад, h е висината над Земјата, m е моларната маса на гасот, t е температурата на системот, r е универзална гасна константа 8,3144598 J⁄( mol x K), а e е Ајхлеровиот број еднаков на 2,71828.

Често во горната формула за атмосферски притисок, наместо R се користи K - Болцмановата константа. Универзалната гасна константа често се изразува преку нејзиниот производ со бројот на Авогадро. Поудобно е за пресметки кога бројот на честички е даден во молови.

Кога правите пресметки, секогаш треба да ја земете предвид можноста за промена на температурата на воздухот поради промена на метеоролошката состојба или при стекнување надморска височина, како и географска ширина.

Мерач и вакуум

Разликата помеѓу атмосферскиот и измерениот амбиентален притисок се нарекува вишок притисок. Во зависност од резултатот, името на количината се менува.

Ако е позитивен, тоа се нарекува манометарски притисок.

Ако добиениот резултат има знак минус, тој се нарекува вакуумметриски. Вреди да се запамети дека не може да биде поголем од барометриски.

Диференцијал

Оваа вредност е разликата во притисокот на различни мерни точки. Како по правило, се користи за одредување на падот на притисокот на која било опрема. Ова е особено точно во нафтената индустрија.

Откако сфативме каков вид на термодинамичка количина се нарекува притисок и со какви формули се наоѓа, можеме да заклучиме дека овој феномен е многу важен, и затоа знаењето за тоа никогаш нема да биде излишно.

7. Задача на пресметување на притисокот на цврстите тела

Проблем: Машина со тежина од 12.000 N има површина за поддршка од 2,5 m2. Определете го притисокот на машината врз основата.

Со оглед на:
P=12000 N
S=2,5 m2

стр - ?

Решение:

p=P/S

=> p=P/S

p=12000 N/2,5 m2=4,8 kPa

Одговори. p=4,8 kPa

Проблем: Кутија со тежина од 960 N врши притисок од 5 kPa на потпора. Која е површината за поддршка на кутијата?

Со оглед на:
P=960 N
p=5 kPa

С - ?

5 * 103 Па

Решение:

p=F/S

=> p=P/S

=> S=P/p

S=960 N/5*103 Pa=0,192 m2

Одговори. S= 0,192 m 2

Проблем: Приколка со две оски со оптоварување има маса од 2,5 тони Пресметајте го притисокот што го врши приколката на патот ако површината на допир на секое тркало со патот е 125 cm2.

Со оглед на:
m=2,5 t
S=125 cm2
2 оски;
4 тркала
g=10 N/kg

стр - ?

2,5*103 кг

125*10-4м2

Решение:

p=F/S

F=m*g

S=4S до

=> p=m*g/4Sк

p=2,5*103kg*10N/kg/4*125*10-4m2=5*105Pa

Одговори. p= 5*10 5 Pa

Момче тешко 48 килограми врши притисок на потпора. Пресметајте колкав притисок врши ако вкупната површина на неговите стапала е 320 см 2 .

Откако ја анализиравме состојбата, ја запишуваме во кратка форма, означувајќи ја масата на момчето и површината на неговите стапала (слика 1). Потоа, во посебна колона ги запишуваме во системот SI оние величини што се дадени во несистемски единици во условот. Масата на момчето е дадена во системот SI, но површината, изразена во квадратни сантиметри, треба да се изрази во квадратни метри:

320 cm 2 = 320∙(0,01 m) 2 = 320∙0,0001 m 2 = 0,032 m 2.

Ориз. 1. Краток услов за задача бр.1

За да го најдеме притисокот, треба да ја поделиме силата со која момчето дејствува на потпорот со областа на потпорот:

Не ја знаеме вредноста на силата, но проблематичните услови ја вклучуваат масата на момчето. Силата со која делува на потпорот е неговата тежина. Претпоставувајќи дека момчето е неподвижно, можеме да претпоставиме дека неговата тежина е еднаква на силата на гравитацијата, која е еднаква на производот од масата на момчето и забрзувањето на гравитацијата

Сега можеме да ги комбинираме двете формули во една конечна. За да го направите ова, наместо силата F, го заменуваме производот mg од втората формула во првата формула. Тогаш формулата за пресметка ќе изгледа вака:

Следната фаза е проверка на димензионалноста на добиениот резултат. Масовна димензија [m] = kg, димензија на гравитациско забрзување [g] = N/kg, димензија на површина [S] = m 2. Потоа

Конечно, да ги замениме нумеричките податоци од изјавата за проблемот во конечната формула:

Не заборавајте да го запишете одговорот. Можеме да користиме множители во нашиот одговор

Одговор: p= 15 kPa.

(Ако напишете = 15.000 Pa во вашиот одговор, тогаш тоа исто така ќе биде точно.)

Целосното решение во неговата конечна форма ќе изгледа вака (сл. 2):

Ориз. 2. Целосно решение на проблемот бр.1

2. Задача бр.2

Блокот делува на носачот со сила од 200 N, додека врши притисок од 4 kPa. Која е областа на поддршка на блокот?

Ајде да запишеме краток услов и да го изразиме притисокот во системот SI (4 kPa = 4000 Pa) (сл. 3).

Ориз. 3. Кратка состојба на задача бр.2

Површината е вклучена во формулата што ја знаеме за пресметување на притисокот.

Од оваа формула треба да ја изразиме областа на поддршка. Да се потсетиме на математичките правила. Силата F е дивиденда, потпорната област S е делител, притисокот p е количникот. За да најдете непознат делител, треба да ја поделите дивидендата со количникот. Ќе добиеме:

Ајде да ја провериме димензијата на добиениот резултат. Областа мора да биде изразена во квадратни метри.

При проверка, паскалите ги заменивме со њутни на метар квадратен, а фракционата линија со знак за поделба. Потсетиме дека делењето дропки се заменува со множење. Во овој случај, дропката што е делител се превртува, односно нејзиниот броител и именителот ги менуваат местата. По ова, њутнот во броителот (пред дропка) и њутнот во именителот на дропката се поништуваат, оставајќи квадратни метри.

Забележете дека проверката на димензионалноста е многу важна фаза во решавањето на проблемот, бидејќи ви овозможува да откриете грешки кои случајно се направени при извршување на математички трансформации.

Откако ќе ја провериме димензионалноста на резултатот, ќе ја пресметаме нумеричката вредност на површината, заменувајќи ги податоците од кратката состојба:

Не заборавајте да го снимите одговорот.

Одговор: S = 0,05 m2.

Целосно завршеното решение на проблемот ќе изгледа вака (сл. 4):

Сл. 4. Целосно решение на проблемот бр. 2

Цврст притисок

/Статија за ученици од 7 одделение/

§ Содржина :

1. Што е притисок?

2. Начини за зголемување и намалување на притисокот.

3. Притисок во жива природа.

4. Притисок во технологијата.

5. Решавање проблеми за пресметување притисок.

6. Експериментални задачи.

7. Само интересни проблеми.

1. Што е притисок?

Замислете дека одите на скијање. Скиите се лизгаат по снегот, оставајќи многу плитка трага. Што се случува ако ги соблечете скиите? Се разбира, веднаш ќе паднете во снегот. Ајде да откриеме зошто се случува ова. Тежината, односно силата со која човекот притиска на снегот, останува иста. Што се смени? Само област за поддршка (споредете ѓон за чизми и скијачки ѓон). Ова значи дека можеме да претпоставиме дека резултатот на силата зависи не само од самата сила - точката на примена, насоката, модулот - туку и од областа на контакт.

За да го тестираме ова, ајде да спроведеме експеримент. Земете сунѓер за пена и парче сапун. Ставете го сапунот на сунѓерчето со најголемата страна. Забележете ја деформацијата на сунѓерот. Сега превртете го сапунот на нејзиниот раб. Што се смени? Сега можеме да заклучиме: резултатот на сила зависи и од самата сила и од областа на нејзиното влијание. Затоа, потребна ни е физичка количина која ги зема предвид двата фактори. Оваа големина се нарекува притисок Односот на силата F кон површината S, под услов силата да делува нормално на површината, се нарекува притисок.

p = F/S

Единиците за притисок се пресметуваат со формулата: 1 N/sq.m = 1 Pa (паскал) Мерната единица е именувана по познатиот научник Блез Паскал. Покрај главните единици, се користат и префикси:

1 kPa = 1000 Pa, 1 MPa = 1.000.000 Pa

Размислете дали се користат префиксите „мили“ и „микро“? Зошто?

2.Методи на зголемување и намалување на притисокот.

Прво, да одговориме на прашањето: зошто е тоа потребно? Дали сте ги виделе трагите што ги оставаат тешките возила и трактори на земја? Ваквите длабоки пропусти се појавуваат токму поради високиот притисок. Тоа значи дека во такви случаи треба да се намали. Бидејќи притисокот зависи од силата и површината, тој може да се промени со менување на овие вредности.

Зошто да се зголеми притисокот? Обидете се да исечете леб со тап нож. Како се разликува досадниот нож од остриот, се разбира, површината на сечилото и создадениот притисок? Затоа, сите инструменти за сечење и пирсинг мора да бидат многу остри.

3. Притисок во жива природа. 4. Притисок во технологијата

Притисокот мора да се земе предвид во механичкото инженерство, архитектурата и транспортот Веќе зборувавме погоре за машините што ја деформираат почвата. Тие предизвикуваат непоправлива штета на животната средина. На пример, за време на развојот на Далечниот Север, огромни области со мов од ирваси, главна храна за ирваси, беа уништени од трактори со гасеници, што негативно влијаеше на нивната популација. За да се избегне ова, потребно е да се намали притисокот, односно или да се намали силата на притисокот или да се зголеми површината. Намалувањето на силата е тешко: за да го направите ова, треба да ја намалите масата со користење полесни материјали. Но, овие супстанции се или кревки или многу скапи. Затоа, најчесто се користи за зголемување на површината Исто така, гасениците значително го намалуваат притисокот (види табела), зголемувајќи ја пропустливоста на механизмот, но во исто време сериозно ги оштетуваат горните слоеви на почвата. Основата на зградата се користи за ублажување на притисокот Уште од античко време, шупливите столбови се користеле во градежништвото. Имајќи доволно јачина, тие се многу полесни од цврстите, и затоа создадениот притисок е исто така помал.

Механизам

Притисок, kPa

Трактори гасеници (мочуриште) со проширени шини

20 -30

Трактори со следење

40 -50

Автомобилски тркала

230 -300

Тркала на железнички вагон на шините

300 000

5. Решавање проблеми за пресметување притисок.

§ 1) На подот има тула со димензии: висина - 5 см, должина - 20 см. Каков притисок врши тулата на подот.

§ 2) Колкава е должината на скиите ако лице со тежина од 80 kg што стои на нив врши притисок од 2,5 kPa врз снегот? Ширина на скијање 8 см.

§ 3) Каков притисок врши гасеницата трактор врз почвата ако масата на тракторот е 3,2 тони, а површината на една гасеница е 0,8 кв.м?

6.Експериментални задачи.

§ 1) Одредете го притисокот на чашата чај на масата. Дали ќе ми се промени крвниот притисок ако пијам чај? Колку пати?

§ 2) Колку пати ќе се промени притисокот на учебникот по физика на масата ако се стави на нејзиниот раб? Што ако учебникот по физика се замени со историја?

7. Едноставно интересни задачи.

§ 1) Извидникот мора да ја премине реката на тенок мраз. Дојдете со уред кој го намалува ризикот од вкрстување.

§ 2) Зошто шините не се поставени директно на земја?

§ 3) Зошто е полесно случајно да се исечете со остар брич отколку со нож?

§ 4) Дрвениот ѕид беше притиснат со сила од 200 N, прво со дланка, а потоа со истата сила со шило. Силите се еднакви по големина, зошто резултатот е различен?

Притисокот е многу важна физичка количина која игра огромна улога и во околната природа и во животот на човекот. Однадвор невидлив за човечкото око, притисокот може многу добро да го почувствува секој од нас. Ова особено добро го научиле постарите луѓе кои често страдаат од висок крвен притисок (или обратно од низок крвен притисок). Но, во нашата статија ќе зборуваме повеќе за притисокот во физиката, како се мери и пресметува, какви формули постојат за пресметување на притисокот на различни супстанции: воздух, течност или цврста.

Дефиниција на притисок во физиката

Во физиката, притисокот се подразбира како термодинамичка величина изразена како однос на нормалната сила на притисок со површината на која делува. Згора на тоа, според законот на Паскал, ако системот е во состојба на рамнотежа, тогаш притисокот врз него ќе биде ист за сите точки на системот.

Во физиката, како и во хемијата, притисокот се означува со големата буква P, која доаѓа од латинскиот збор „pressura“ - притисок. (На англиски, притисокот остана речиси непроменет - притисок).

Општа формула за притисок

Од класичната дефиниција за тоа што е притисок, може да се изведе општа формула за негово пресметување. Ќе изгледа вака:

Каде што F е силата на притисок, а S е површината на која делува. Тоа е, со други зборови, формулата за наоѓање притисок е силата што дејствува на одредена површина, поделена со површината на оваа површина.

Како што може да се види од формулата, при пресметување на притисокот секогаш се применува следниот принцип: колку е помал просторот на кој влијае силата, толку е поголема количината на силата на притискање врз него и обратно.

Ова може да се илустрира со едноставен реален пример: најлесно е да се исече леб со остар нож, бидејќи остриот нож има заострено сечило, односно површината S од формулата е минимална, што значи дека притисокот ножот на лебот ќе биде максимално еднаков на примената сила F на лицето што го држи ножот. Но, сечењето леб со тап нож е потешко, бидејќи неговото сечило има голема површина S, а притисокот на ножот врз лебот ќе биде помал, што значи дека за да си исечете парче леб треба да нанесете поголема количина на сила F.

Општата формула за притисок, всушност, совршено ја опишува формулата за притисок на цврсто тело.

Единици за притисок

Според стандардите на Меѓународниот метрички систем, притисокот се мери во паскали. Еден паскал од класичната формула е еднаков на еден Њутн (Како што знаеме, Њутн е нашата единица за мерење на сила) поделен со еден квадратен метар.

Но, за жал, во пракса паскалот се покажува како многу мала единица и не е секогаш погодно да се користи за мерење на притисокот, така што често се користат други единици за мерење на притисокот:

Барови - една лента е еднаква на 105 паскали
Воден столб од милиметри
Метри воден столб
Технички и физички атмосфери

Формула за хидростатички притисок

Како што знаеме, различните состојби на материјата имаат различни физички својства. Течностите по своите својства се разликуваат од цврстите материи, а гасовите, пак, се разликуваат од сите нив. Затоа, логично е дека методите за одредување притисок за течности, цврсти материи и гасови исто така ќе бидат различни. Така, на пример, формулата за притисок на водата (или хидростатички притисок) ќе изгледа вака:

Каде што малото p е густината на супстанцијата, g е забрзувањето на гравитацијата, h е висината.

Конкретно, оваа формула објаснува зошто кога нуркачите (или батискаф или подморница) нуркаат до длабочина, притисокот на околната вода се зголемува се повеќе и повеќе. Исто така, од оваа формула е јасно зошто предметот потопен во некој вид желе ќе биде подложен на поголем притисок од предметот потопен едноставно во вода, бидејќи густината на желето (p) е поголема од онаа на водата, и колку е поголема густината на течноста, толку е поголем нејзиниот хидростатички притисок.

Формулата што ја дадовме за хидростатички притисок важи не само за течности, туку и за гасови. Затоа, при качување високо во планините (каде што воздухот е потенок, што значи помал притисок), како и при спуштање во подводните длабочини, човек, нуркач или алпинист мора да претрпи посебна адаптација, да се навикне на фактот дека различно притисокот ќе влијае на него.

Ненадејната промена на притисокот може да доведе до болест на декомпресија (во случај на нуркачи) или „планинска болест“ (во случај на планинари). И „queson“ и „gornyashka“, како што жарго ги нарекуваат нуркачите и планинарите, се предизвикани од остра промена во притисокот на околината. Тоа е, ако неподготвената личност одеднаш почне да се искачува на Еверест, тој брзо ќе фати „рудар“, а ако истата личност почне да се спушта до дното на Маринска ровот, му се гарантира дека ќе добие „прашање“. Во првиот случај, причината нема да биде адаптацијата на телото на низок крвен притисок, туку во вториот, на висок крвен притисок.

Американски нуркачи во комора за декомпресија дизајнирана да ги подготви за нуркање во длабоко море и да ги прилагоди нивните тела на високиот притисок на океанските длабочини.

Парцијален притисок и неговата формула

Иако формулата за хидростатички притисок е применлива за гасови, попогодно е да се пресмета притисокот за нив користејќи друга формула, формулата за парцијален притисок.

Факт е дека апсолутно чистите супстанции ретко се наоѓаат во природата, а тоа важи и за течности и за гасови. Вообичаено, во практиката, во околниот свет преовладуваат различни мешавини и логично е дека секоја од компонентите на таквата мешавина може да врши различни притисоци се нарекуваат парцијални. Одредувањето на парцијалниот притисок е едноставно - тоа е еднакво на збирот на притисоците на секоја компонента на смесата за која станува збор. Оттука, формулата за парцијален притисок ќе ја има следната форма:

P = P 1 + P 2 + P 3

Каде што P 1 , P 2 и P 3 се притисоците на секоја од компонентите на мешавината на гасови, таканаречениот „идеален гас“.

На пример, за да се одреди воздушниот притисок, вообичаената формула за хидростатички притисок направена само со не е доволна, бидејќи воздухот во реалноста е мешавина од различни гасови, каде што покрај главната компонента на кислородот, која сите ја дишеме, има и други : азот, аргон, итн.

Ваквите пресметки мора да се направат со помош на формулата за парцијален притисок.

Идеална формула за притисок на гас

Исто така, вреди да се напомене дека притисокот на идеалниот гас, односно секоја поединечна компонента на гасната смеса, може погодно да се пресмета со помош на формулата на молекуларната кинетичка теорија.

Каде што n е концентрацијата на молекулите на гасот, Т е апсолутна температура на гасот, k е Болцманова константа (ја означува врската помеѓу кинетичката енергија на честичката гас и нејзината апсолутна температура), таа е еднаква на 1,38*10 -23 Ј /К.

Инструменти за мерење на притисок

Се разбира, човештвото измисли многу уреди кои ви овозможуваат брзо и практично да ги измерите нивоата на притисок. За мерење на амбиенталниот притисок, познат и како атмосферски притисок, се користи уред како што е манометар или барометар.

За да се открие крвниот притисок на една личност, кој често е причина за заболувања, се користи уред познат на повеќето луѓе наречен неинвазивен тонометр. Постојат многу варијанти на такви уреди.

Во своето истражување, биолозите пресметуваат и осмотски притисок - тоа е притисокот внатре и надвор од клетката. А метеоролозите, особено, користат пад на притисокот во околината за да го предвидат времето.

Кузнецов В.Н. Притисок. Голема руска енциклопедија. Преземено на 27 август 2016 година.
Е.Р. Коен и сор, „Количини, единици и симболи во физичката хемија“, Зелена книга на IUPAC, трето издание, второ печатење, издавање IUPAC и RSC, Кембриџ (2008). - стр. 14.