Formula ng presyon sa pisika. Academy of Entertainment Sciences. Physics. Formula ng Video para sa presyon ng mga solido

Isang lalaking may ski at walang ski.

Ang isang tao ay naglalakad sa maluwag na niyebe nang napakahirap, lumulubog nang malalim sa bawat hakbang. Ngunit, na nakasuot ng ski, maaari siyang maglakad nang hindi halos mahulog dito. bakit naman Mayroon man o walang ski, ang isang tao ay kumikilos sa snow na may parehong puwersa na katumbas ng kanyang timbang. Gayunpaman, ang epekto ng puwersang ito ay naiiba sa parehong mga kaso, dahil ang ibabaw na lugar kung saan ang isang tao ay pinindot ay iba, may skis at walang skis. Ang ibabaw na lugar ng skis ay halos 20 beses na mas malaki kaysa sa nag-iisang lugar. Samakatuwid, kapag nakatayo sa skis, ang isang tao ay kumikilos sa bawat parisukat na sentimetro ng ibabaw ng niyebe na may puwersa na 20 beses na mas mababa kaysa kapag nakatayo sa niyebe nang walang skis.

Ang isang mag-aaral, na naglalagay ng isang pahayagan sa pisara na may mga pindutan, ay kumikilos sa bawat pindutan na may pantay na puwersa. Gayunpaman, ang isang pindutan na may mas matalas na dulo ay mas madaling mapupunta sa kahoy.

Nangangahulugan ito na ang resulta ng puwersa ay nakasalalay hindi lamang sa modulus, direksyon at punto ng aplikasyon nito, kundi pati na rin sa lugar ng ibabaw kung saan ito inilalapat (patayo kung saan ito kumikilos).

Ang konklusyong ito ay kinumpirma ng mga pisikal na eksperimento.

Ang karanasan.

Kailangan mong magmaneho ng mga pako sa mga sulok ng isang maliit na board. Una, ilagay ang mga pako na hinihimok sa pisara sa buhangin nang nakataas ang mga punto nito at maglagay ng timbang sa pisara. Sa kasong ito, ang mga ulo ng kuko ay bahagyang pinindot lamang sa buhangin. Pagkatapos ay i-on namin ang board at ilagay ang mga kuko sa gilid. Sa kasong ito, ang lugar ng suporta ay mas maliit, at sa ilalim ng parehong puwersa ang mga kuko ay lumalalim nang mas malalim sa buhangin.

karanasan. Pangalawang paglalarawan.

Ang resulta ng pagkilos ng puwersang ito ay nakasalalay sa kung anong puwersa ang kumikilos sa bawat yunit ng surface area.

Sa mga halimbawang isinasaalang-alang, ang mga puwersa ay kumilos nang patayo sa ibabaw ng katawan. Ang bigat ng lalaki ay patayo sa ibabaw ng niyebe; ang puwersang kumikilos sa button ay patayo sa ibabaw ng board.

Ang dami na katumbas ng ratio ng puwersa na kumikilos patayo sa ibabaw sa lugar ng ibabaw na ito ay tinatawag na presyon.

Upang matukoy ang presyon, ang puwersa na kumikilos patayo sa ibabaw ay dapat na hatiin sa ibabaw na lugar:

presyon = puwersa / lugar.

Tukuyin natin ang mga dami na kasama sa expression na ito: presyon - p, ang puwersang kumikilos sa ibabaw ay F at lugar sa ibabaw - S.

Pagkatapos makuha namin ang formula:

p = F/S

Malinaw na ang mas malaking puwersa na kumikilos sa parehong lugar ay magbubunga ng mas malaking presyon.

Ang yunit ng presyon ay itinuturing na presyon na ginawa ng isang puwersa ng 1 N na kumikilos sa isang ibabaw na may sukat na 1 m2 patayo sa ibabaw na ito..

Yunit ng presyon - newton bawat metro kuwadrado(1 N/m2). Sa karangalan ng Pranses na siyentipiko Blaise Pascal ito ay tinatawag na pascal ( Pa). kaya,

1 Pa = 1 N/m2.

Ang iba pang mga yunit ng presyon ay ginagamit din: hectopascal (hPa) At kilopascal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0.001 kPa;

1 Pa = 0.01 hPa.

Isulat natin ang mga kondisyon ng problema at lutasin ito.

Ibinigay : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?

Sa mga yunit ng SI: S = 0.03 m2

Solusyon:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9.8 N · 45 kg ≈ 450 N,

p= 450/0.03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa

"Sagot": p = 15000 Pa = 15 kPa

Mga paraan upang bawasan at pataasin ang presyon.

Ang isang mabigat na crawler tractor ay gumagawa ng presyon sa lupa na katumbas ng 40 - 50 kPa, ibig sabihin, 2 - 3 beses lamang na mas mataas kaysa sa presyon ng isang batang lalaki na tumitimbang ng 45 kg. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang bigat ng traktor ay ipinamamahagi sa isang mas malaking lugar dahil sa track drive. At itinatag namin iyon mas malaki ang lugar ng suporta, mas mababa ang presyon na ginawa ng parehong puwersa sa suportang ito .

Depende kung kailangan ang mababa o mataas na presyon, tataas o bababa ang lugar ng suporta. Halimbawa, upang ang lupa ay makatiis sa presyon ng gusali na itinatayo, ang lugar ng ibabang bahagi ng pundasyon ay nadagdagan.

Ang mga gulong ng trak at tsasis ng eroplano ay ginawang mas malawak kaysa sa mga gulong ng pasahero. Ang mga gulong ng mga kotse na idinisenyo para sa pagmamaneho sa mga disyerto ay ginawa lalo na malawak.

Ang mga mabibigat na sasakyan, tulad ng isang traktor, tangke o isang swamp na sasakyan, na may malaking suportang lugar ng mga riles, ay dumadaan sa mga latian na lugar na hindi madaanan ng isang tao.

Sa kabilang banda, na may maliit na lugar sa ibabaw, ang isang malaking halaga ng presyon ay maaaring mabuo sa isang maliit na puwersa. Halimbawa, kapag pinindot ang isang pindutan sa isang board, kumikilos kami dito nang may lakas na halos 50 N. Dahil ang lugar ng dulo ng pindutan ay humigit-kumulang 1 mm 2, ang presyon na ginawa nito ay katumbas ng:

p = 50 N / 0.000 001 m 2 = 50,000,000 Pa = 50,000 kPa.

Para sa paghahambing, ang presyur na ito ay 1000 beses na mas malaki kaysa sa presyon na ibinibigay ng isang crawler tractor sa lupa. Makakahanap ka ng marami pang tulad na mga halimbawa.

Ang mga blades ng pagputol at pagbubutas ng mga instrumento (kutsilyo, gunting, pamutol, lagari, karayom, atbp.) Ay espesyal na pinatalas. Ang matalas na gilid ng isang matalim na talim ay may maliit na lugar, kaya kahit na ang isang maliit na puwersa ay lumilikha ng maraming presyon, at ang tool na ito ay madaling gamitin.

Ang mga kagamitan sa paggupit at pagbubutas ay matatagpuan din sa buhay na kalikasan: ito ay mga ngipin, kuko, tuka, spike, atbp. - lahat sila ay gawa sa matigas na materyal, makinis at napakatulis.

Presyon

Ito ay kilala na ang mga molekula ng gas ay gumagalaw nang sapalaran.

Alam na natin na ang mga gas, hindi tulad ng mga solid at likido, ay pumupuno sa buong lalagyan kung saan sila matatagpuan. Halimbawa, isang silindro ng bakal para sa pag-iimbak ng mga gas, isang panloob na tubo ng gulong ng kotse o isang volleyball. Sa kasong ito, ang gas ay nagbibigay ng presyon sa mga dingding, ilalim at takip ng silindro, silid o anumang iba pang katawan kung saan ito matatagpuan. Ang presyon ng gas ay dahil sa mga dahilan maliban sa presyon ng isang solidong katawan sa suporta.

Ito ay kilala na ang mga molekula ng gas ay gumagalaw nang sapalaran. Habang gumagalaw sila, nagkakabanggaan sila, gayundin ang mga dingding ng lalagyan na naglalaman ng gas. Mayroong maraming mga molekula sa isang gas, at samakatuwid ang bilang ng kanilang mga epekto ay napakalaki. Halimbawa, ang bilang ng mga epekto ng mga molekula ng hangin sa isang silid sa isang ibabaw na may isang lugar na 1 cm 2 sa 1 s ay ipinahayag bilang isang dalawampu't tatlong digit na numero. Bagaman maliit ang puwersa ng epekto ng isang indibidwal na molekula, ang epekto ng lahat ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan ay makabuluhan - lumilikha ito ng presyon ng gas.

Kaya, Ang presyon ng gas sa mga dingding ng lalagyan (at sa katawan na inilagay sa gas) ay sanhi ng mga epekto ng mga molekula ng gas .

Isaalang-alang ang sumusunod na eksperimento. Maglagay ng rubber ball sa ilalim ng air pump bell. Naglalaman ito ng kaunting hangin at may hindi regular na hugis. Pagkatapos ay i-pump out namin ang hangin mula sa ilalim ng kampana. Ang shell ng bola, sa paligid kung saan ang hangin ay nagiging mas bihira, ay unti-unting nagpapalaki at nagiging hugis ng isang regular na bola.

Paano ipaliwanag ang karanasang ito?

Ang mga espesyal na matibay na silindro ng bakal ay ginagamit para sa pag-iimbak at pagdadala ng naka-compress na gas.

Sa aming eksperimento, ang mga gumagalaw na molekula ng gas ay patuloy na tumatama sa mga dingding ng bola sa loob at labas. Kapag ang hangin ay pumped out, ang bilang ng mga molecule sa kampanilya sa paligid ng shell ng bola ay bumababa. Ngunit sa loob ng bola ay hindi nagbabago ang kanilang numero. Samakatuwid, ang bilang ng mga epekto ng mga molekula sa mga panlabas na dingding ng shell ay nagiging mas mababa kaysa sa bilang ng mga epekto sa mga panloob na dingding. Ang bola ay nagpapalaki hanggang ang nababanat na puwersa ng rubber shell nito ay naging katumbas ng puwersa ng presyon ng gas. Ang shell ng bola ay tumatagal ng hugis ng isang bola. Ito ay nagpapakita na pantay-pantay ang pagpindot ng gas sa mga dingding nito sa lahat ng direksyon. Sa madaling salita, ang bilang ng mga epekto ng molekular sa bawat square centimeter ng surface area ay pareho sa lahat ng direksyon. Ang parehong presyon sa lahat ng direksyon ay katangian ng isang gas at ito ay bunga ng random na paggalaw ng isang malaking bilang ng mga molekula.

Subukan nating bawasan ang dami ng gas, ngunit upang ang masa nito ay mananatiling hindi nagbabago. Nangangahulugan ito na sa bawat kubiko sentimetro ng gas ay magkakaroon ng higit pang mga molekula, at ang density ng gas ay tataas. Pagkatapos ay tataas ang bilang ng mga epekto ng mga molekula sa mga dingding, ibig sabihin, tataas ang presyon ng gas. Ito ay maaaring kumpirmahin sa pamamagitan ng karanasan.

Sa larawan A nagpapakita ng isang glass tube, ang isang dulo nito ay sarado na may manipis na goma na pelikula. Ang isang piston ay ipinasok sa tubo. Kapag lumipat ang piston, bumababa ang dami ng hangin sa tubo, ibig sabihin, ang gas ay na-compress. Ang goma film ay yumuko palabas, na nagpapahiwatig na ang presyon ng hangin sa tubo ay tumaas.

Sa kabaligtaran, habang ang dami ng parehong masa ng gas ay tumataas, ang bilang ng mga molekula sa bawat cubic centimeter ay bumababa. Bawasan nito ang bilang ng mga epekto sa mga dingding ng sisidlan - ang presyon ng gas ay bababa. Sa katunayan, kapag ang piston ay nakuha mula sa tubo, ang dami ng hangin ay tumataas at ang pelikula ay yumuko sa loob ng sisidlan. Ito ay nagpapahiwatig ng pagbaba ng presyon ng hangin sa tubo. Ang parehong phenomena ay makikita kung sa halip na hangin ay mayroong anumang iba pang gas sa tubo.

Kaya, kapag bumaba ang volume ng gas, tumataas ang pressure nito, at kapag tumaas ang volume, bumababa ang pressure, sa kondisyon na ang masa at temperatura ng gas ay mananatiling hindi nagbabago..

Paano magbabago ang presyon ng isang gas kung ito ay pinainit sa isang pare-parehong dami? Ito ay kilala na ang bilis ng mga molekula ng gas ay tumataas kapag pinainit. Ang paglipat ng mas mabilis, ang mga molekula ay tatama sa mga dingding ng lalagyan nang mas madalas. Bilang karagdagan, ang bawat epekto ng molekula sa dingding ay magiging mas malakas. Bilang resulta, ang mga dingding ng sisidlan ay makakaranas ng mas malaking presyon.

Kaya naman, Kung mas mataas ang temperatura ng gas, mas malaki ang presyon ng gas sa isang saradong sisidlan, sa kondisyon na ang masa at dami ng gas ay hindi nagbabago.

Mula sa mga eksperimento na ito ay maaaring pangkalahatan concluded na Ang presyon ng gas ay tumataas nang mas madalas at mas malakas na tumama ang mga molekula sa mga dingding ng sisidlan .

Upang mag-imbak at maghatid ng mga gas, ang mga ito ay lubos na naka-compress. Kasabay nito, ang pagtaas ng kanilang presyon, ang mga gas ay dapat na nakapaloob sa mga espesyal, napakatibay na mga cylinder. Ang ganitong mga cylinder, halimbawa, ay naglalaman ng naka-compress na hangin sa mga submarino at oxygen na ginagamit sa mga welding metal. Siyempre, dapat nating laging tandaan na ang mga silindro ng gas ay hindi maaaring painitin, lalo na kapag sila ay puno ng gas. Dahil, tulad ng naiintindihan na natin, ang isang pagsabog ay maaaring mangyari na may napaka hindi kasiya-siyang mga kahihinatnan.

Batas ni Pascal.

Ang presyon ay ipinapadala sa bawat punto sa likido o gas.

Ang presyon ng piston ay ipinapadala sa bawat punto ng likido na pumupuno sa bola.

Ngayon gas.

Hindi tulad ng mga solido, ang mga indibidwal na layer at maliliit na particle ng likido at gas ay maaaring malayang gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa sa lahat ng direksyon. Ito ay sapat na, halimbawa, upang bahagyang pumutok sa ibabaw ng tubig sa isang baso upang maging sanhi ng paggalaw ng tubig. Sa isang ilog o lawa, ang pinakamaliit na simoy ng hangin ay nagiging sanhi ng paglitaw ng mga alon.

Ang kadaliang kumilos ng mga particle ng gas at likido ay nagpapaliwanag nito ang presyon na ibinibigay sa kanila ay ipinapadala hindi lamang sa direksyon ng puwersa, ngunit sa bawat punto. Isaalang-alang natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito nang mas detalyado.

Sa larawan, A inilalarawan ang isang sisidlan na naglalaman ng gas (o likido). Ang mga particle ay pantay na ipinamamahagi sa buong sisidlan. Ang sisidlan ay sarado ng isang piston na maaaring gumalaw pataas at pababa.

Sa pamamagitan ng paglalapat ng ilang puwersa, pipilitin namin ang piston na bahagyang lumipat papasok at i-compress ang gas (likido) na matatagpuan mismo sa ibaba nito. Kung gayon ang mga particle (molekula) ay matatagpuan sa lugar na ito nang mas makapal kaysa dati (Fig, b). Dahil sa kadaliang kumilos, ang mga particle ng gas ay lilipat sa lahat ng direksyon. Bilang isang resulta, ang kanilang pag-aayos ay muling magiging pare-pareho, ngunit mas siksik kaysa dati (Larawan c). Samakatuwid, ang presyon ng gas ay tataas sa lahat ng dako. Nangangahulugan ito na ang karagdagang presyon ay ipinapadala sa lahat ng mga particle ng gas o likido. Kaya, kung ang presyon sa gas (likido) malapit sa piston mismo ay tumaas ng 1 Pa, pagkatapos ay sa lahat ng mga punto sa loob gas o likido, ang presyon ay magiging mas malaki kaysa dati sa parehong halaga. Ang presyon sa mga dingding ng sisidlan, sa ilalim, at sa piston ay tataas ng 1 Pa.

Ang presyon na ginawa sa isang likido o gas ay ipinapadala sa anumang punto nang pantay sa lahat ng direksyon .

Ang pahayag na ito ay tinatawag na Batas ni Pascal.

Batay sa batas ni Pascal, madaling ipaliwanag ang mga sumusunod na eksperimento.

Makikita sa larawan ang isang guwang na bola na may maliliit na butas sa iba't ibang lugar. Ang isang tubo ay nakakabit sa bola kung saan ipinasok ang isang piston. Kung pupunuin mo ang isang bola ng tubig at itulak ang isang piston sa tubo, dadaloy ang tubig mula sa lahat ng mga butas sa bola. Sa eksperimentong ito, ang isang piston ay pumipindot sa ibabaw ng tubig sa isang tubo. Ang mga particle ng tubig na matatagpuan sa ilalim ng piston, siksik, inililipat ang presyon nito sa iba pang mga layer na mas malalim. Kaya, ang presyon ng piston ay ipinapadala sa bawat punto ng likido na pumupuno sa bola. Bilang resulta, ang bahagi ng tubig ay itinulak palabas ng bola sa anyo ng magkaparehong mga sapa na umaagos mula sa lahat ng mga butas.

Kung ang bola ay puno ng usok, pagkatapos ay kapag ang piston ay itinulak sa tubo, ang pantay na daloy ng usok ay magsisimulang lumabas sa lahat ng mga butas sa bola. Ito ay nagpapatunay na Ang mga gas ay nagpapadala ng presyon na ibinibigay sa kanila sa lahat ng direksyon nang pantay.

Presyon sa likido at gas.

Sa ilalim ng impluwensya ng bigat ng likido, ang ilalim ng goma sa tubo ay yumuko.

Ang mga likido, tulad ng lahat ng katawan sa Earth, ay apektado ng gravity. Samakatuwid, ang bawat layer ng likido na ibinuhos sa isang sisidlan ay lumilikha ng presyon na may timbang nito, na, ayon sa batas ni Pascal, ay ipinadala sa lahat ng direksyon. Samakatuwid, mayroong presyon sa loob ng likido. Maaari itong ma-verify sa pamamagitan ng karanasan.

Ibuhos ang tubig sa isang glass tube, ang ilalim na butas na sarado na may manipis na goma na pelikula. Sa ilalim ng impluwensya ng bigat ng likido, ang ilalim ng tubo ay yumuko.

Ang karanasan ay nagpapakita na ang mas mataas na haligi ng tubig sa itaas ng goma film, mas ito yumuko. Ngunit sa bawat oras na pagkatapos yumuko ang ilalim ng goma, ang tubig sa tubo ay napupunta sa balanse (tumitigil), dahil, bilang karagdagan sa puwersa ng grabidad, ang nababanat na puwersa ng nakaunat na film na goma ay kumikilos sa tubig.

Ang mga puwersang kumikilos sa rubber film ay

ay pareho sa magkabilang panig.

Ilustrasyon.

Ang ilalim ay gumagalaw palayo sa silindro dahil sa presyon ng gravity dito.

Ibaba natin ang tubo na may ilalim na goma, kung saan ibinubuhos ang tubig, sa isa pa, mas malawak na sisidlan na may tubig. Makikita natin na habang ibinababa ang tubo, unti-unting tumutuwid ang rubber film. Ang buong pagtuwid ng pelikula ay nagpapakita na ang mga puwersang kumikilos dito mula sa itaas at ibaba ay pantay. Ang kumpletong pagtuwid ng pelikula ay nangyayari kapag ang mga antas ng tubig sa tubo at sisidlan ay nag-tutugma.

Ang parehong eksperimento ay maaaring isagawa gamit ang isang tubo kung saan ang isang goma na pelikula ay sumasakop sa butas sa gilid, tulad ng ipinapakita sa figure a. Ilubog natin ang tubo na ito ng tubig sa isa pang sisidlan na may tubig, tulad ng ipinapakita sa figure, b. Mapapansin natin na ang pelikula ay ituwid muli sa sandaling ang mga antas ng tubig sa tubo at ang sisidlan ay pantay. Nangangahulugan ito na ang mga puwersa na kumikilos sa rubber film ay pareho sa lahat ng panig.

Kumuha tayo ng sisidlan na ang ilalim ay maaaring mahulog. Ilagay natin ito sa isang banga ng tubig. Ang ilalim ay mahigpit na pinindot sa gilid ng sisidlan at hindi mahuhulog. Ito ay pinindot ng puwersa ng presyon ng tubig na nakadirekta mula sa ibaba hanggang sa itaas.

Maingat naming ibubuhos ang tubig sa sisidlan at panoorin ang ilalim nito. Sa sandaling ang antas ng tubig sa sisidlan ay tumutugma sa antas ng tubig sa garapon, ito ay mahuhulog mula sa sisidlan.

Sa sandali ng paghihiwalay, ang isang haligi ng likido sa sisidlan ay pinindot mula sa itaas hanggang sa ibaba sa ibaba, at ang presyon mula sa isang haligi ng likido na may parehong taas, ngunit matatagpuan sa garapon, ay ipinadala mula sa ibaba hanggang sa ibaba. Pareho sa mga pressure na ito ay pareho, ngunit ang ilalim ay gumagalaw palayo sa silindro dahil sa pagkilos ng sarili nitong gravity dito.

Ang mga eksperimento sa tubig ay inilarawan sa itaas, ngunit kung kukuha ka ng anumang iba pang likido sa halip na tubig, ang mga resulta ng eksperimento ay magiging pareho.

Kaya, ipinapakita iyon ng mga eksperimento Mayroong presyon sa loob ng likido, at sa parehong antas ito ay pantay sa lahat ng direksyon. Ang presyon ay tumataas nang may lalim.

Ang mga gas ay hindi naiiba sa mga likido sa bagay na ito, dahil mayroon din silang timbang. Ngunit dapat nating tandaan na ang density ng gas ay daan-daang beses na mas mababa kaysa sa density ng likido. Ang bigat ng gas sa sisidlan ay maliit, at ang "timbang" na presyon nito sa maraming mga kaso ay maaaring balewalain.

Pagkalkula ng presyon ng likido sa ilalim at mga dingding ng isang sisidlan.

Isaalang-alang natin kung paano mo makalkula ang presyon ng isang likido sa ilalim at mga dingding ng isang sisidlan. Solusyonan muna natin ang problema para sa isang sisidlan na hugis parihabang parallelepiped.

Lakas F, kung saan ang likido na ibinuhos sa sisidlang ito ay pumipindot sa ilalim nito, ay katumbas ng timbang P likido sa lalagyan. Ang bigat ng isang likido ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pag-alam sa masa nito m. Ang masa, tulad ng alam mo, ay maaaring kalkulahin gamit ang formula: m = ρ·V. Ang dami ng likido na ibinuhos sa sisidlan na napili namin ay madaling kalkulahin. Kung ang taas ng likidong haligi sa isang sisidlan ay tinutukoy ng titik h, at ang lugar ng ilalim ng sisidlan S, Iyon V = S h.

Masa ng likido m = ρ·V, o m = ρ S h .

Ang bigat ng likidong ito P = g m, o P = g ρ S h.

Dahil ang bigat ng isang haligi ng likido ay katumbas ng puwersa kung saan ang likido ay pumipindot sa ilalim ng sisidlan, pagkatapos ay sa pamamagitan ng paghahati ng timbang P bawat lugar S, nakukuha namin ang fluid pressure p:

p = P/S, o p = g·ρ·S·h/S,

Nakakuha kami ng isang formula para sa pagkalkula ng presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan. Mula sa formula na ito ay malinaw na ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan ay nakasalalay lamang sa density at taas ng haligi ng likido.

Samakatuwid, gamit ang formula na nagmula, maaari mong kalkulahin ang presyon ng likido na ibinuhos sa sisidlan anumang hugis(mahigpit na pagsasalita, ang aming pagkalkula ay angkop lamang para sa mga sisidlan na may hugis ng isang tuwid na prisma at isang silindro. Sa mga kurso sa pisika para sa instituto, napatunayan na ang pormula ay totoo rin para sa isang sisidlan ng arbitraryong hugis). Bilang karagdagan, maaari itong magamit upang kalkulahin ang presyon sa mga dingding ng sisidlan. Ang presyon sa loob ng likido, kabilang ang presyon mula sa ibaba hanggang sa itaas, ay kinakalkula din gamit ang formula na ito, dahil ang presyon sa parehong lalim ay pareho sa lahat ng direksyon.

Kapag kinakalkula ang presyon gamit ang formula p = gρh kailangan mo ng density ρ ipinahayag sa kilo bawat metro kubiko (kg/m3), at ang taas ng likidong haligi h- sa metro (m), g= 9.8 N/kg, kung gayon ang presyon ay ipapahayag sa pascals (Pa).

Halimbawa. Tukuyin ang presyon ng langis sa ilalim ng tangke kung ang taas ng column ng langis ay 10 m at ang density nito ay 800 kg/m 3.

Isulat natin ang kalagayan ng problema at isulat ito.

Ibinigay :

ρ = 800 kg/m 3

Solusyon :

p = 9.8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80,000 Pa ≈ 80 kPa.

Sagot : p ≈ 80 kPa.

Mga sasakyang pangkomunikasyon.

Ang figure ay nagpapakita ng dalawang sisidlan na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng isang goma na tubo. Ang ganitong mga sisidlan ay tinatawag pakikipag-usap. Ang isang watering can, isang teapot, isang coffee pot ay mga halimbawa ng pakikipag-usap sa mga sisidlan. Mula sa karanasan alam natin na ang tubig na ibinuhos, halimbawa, sa isang watering can ay palaging nasa parehong antas sa spout at sa loob.

Madalas tayong makatagpo ng mga sasakyang pangkomunikasyon. Halimbawa, maaaring ito ay isang teapot, watering can o coffee pot.

Ang mga ibabaw ng isang homogenous na likido ay naka-install sa parehong antas sa pakikipag-usap ng mga sisidlan ng anumang hugis.

Mga likido ng iba't ibang densidad.

Ang sumusunod na simpleng eksperimento ay maaaring gawin sa pakikipag-ugnayan ng mga sisidlan. Sa simula ng eksperimento, i-clamp namin ang goma na tubo sa gitna at ibuhos ang tubig sa isa sa mga tubo. Pagkatapos ay binuksan namin ang clamp, at ang tubig ay agad na dumadaloy sa kabilang tubo hanggang sa ang tubig sa parehong mga tubo ay nasa parehong antas. Maaari mong ikabit ang isa sa mga tubo sa isang tripod, at itaas, ibaba o ikiling ang isa pa sa iba't ibang direksyon. At sa kasong ito, sa sandaling huminahon ang likido, ang mga antas nito sa parehong mga tubo ay magiging katumbas.

Sa pakikipag-usap ng mga sisidlan ng anumang hugis at cross-section, ang mga ibabaw ng isang homogenous na likido ay nakatakda sa parehong antas(sa kondisyon na ang presyon ng hangin sa itaas ng likido ay pareho) (Larawan 109).

Ito ay maaaring bigyang-katwiran bilang mga sumusunod. Ang likido ay nakapahinga nang hindi lumilipat mula sa isang sisidlan patungo sa isa pa. Nangangahulugan ito na ang presyon sa parehong mga sisidlan sa anumang antas ay pareho. Ang likido sa parehong mga sisidlan ay pareho, ibig sabihin, mayroon itong parehong density. Samakatuwid, ang taas nito ay dapat na pareho. Kapag nag-angat tayo ng isang lalagyan o nagdaragdag ng likido dito, tataas ang presyon sa loob nito at ang likido ay gumagalaw sa isa pang lalagyan hanggang sa maging balanse ang mga presyon.

Kung ang isang likido ng isang density ay ibinuhos sa isa sa mga nakikipag-usap na mga sisidlan, at isang likido ng isa pang density ay ibinuhos sa pangalawa, kung gayon sa balanse ang mga antas ng mga likidong ito ay hindi magiging pareho. At ito ay naiintindihan. Alam namin na ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan ay direktang proporsyonal sa taas ng haligi at ang density ng likido. At sa kasong ito, ang mga densidad ng mga likido ay magkakaiba.

Kung ang mga presyon ay pantay, ang taas ng isang haligi ng likido na may mas mataas na density ay magiging mas mababa kaysa sa taas ng isang haligi ng likido na may mas mababang density (Fig.).

karanasan. Paano matukoy ang masa ng hangin.

Timbang ng hangin. Presyon ng atmospera.

Ang pagkakaroon ng atmospheric pressure.

Ang presyon ng atmospera ay mas malaki kaysa sa presyon ng bihirang hangin sa sisidlan.

Ang hangin, tulad ng anumang katawan sa Earth, ay apektado ng gravity, at samakatuwid ang hangin ay may timbang. Ang bigat ng hangin ay madaling kalkulahin kung alam mo ang masa nito.

Ipapakita namin sa iyo nang eksperimental kung paano kalkulahin ang masa ng hangin. Upang gawin ito, kailangan mong kumuha ng isang matibay na bola ng salamin na may isang stopper at isang goma na tubo na may isang salansan. I-pump natin ang hangin mula dito, i-clamp ang tube gamit ang clamp at balansehin ito sa kaliskis. Pagkatapos, buksan ang clamp sa tubo ng goma, hayaan ang hangin dito. Ito ay masisira ang balanse ng mga kaliskis. Upang maibalik ito, kakailanganin mong maglagay ng mga timbang sa kabilang kawali ng timbangan, ang masa nito ay magiging katumbas ng masa ng hangin sa dami ng bola.

Natukoy ng mga eksperimento na sa temperatura na 0 °C at normal na presyon ng atmospera, ang masa ng hangin na may dami ng 1 m 3 ay katumbas ng 1.29 kg. Ang bigat ng hangin na ito ay madaling kalkulahin:

P = g m, P = 9.8 N/kg 1.29 kg ≈ 13 N.

Ang shell ng hangin na nakapalibot sa Earth ay tinatawag kapaligiran (mula sa Greek atmos- singaw, hangin, at globo- bola).

Ang kapaligiran, tulad ng ipinakita ng mga obserbasyon sa paglipad ng mga artipisyal na satellite ng Earth, ay umaabot sa taas na ilang libong kilometro.

Dahil sa gravity, ang mga itaas na layer ng atmospera, tulad ng tubig sa karagatan, ay pumipilit sa mas mababang mga layer. Ang layer ng hangin na katabi nang direkta sa Earth ay pinaka-compress at, ayon sa batas ni Pascal, ay nagpapadala ng presyon na ibinibigay dito sa lahat ng direksyon.

Bilang resulta nito, ang ibabaw ng lupa at ang mga katawan na matatagpuan dito ay nakakaranas ng presyon mula sa buong kapal ng hangin, o, gaya ng karaniwang sinasabi sa mga ganitong kaso, nakakaranas ng presyon ng atmospera .

Ang pagkakaroon ng atmospheric pressure ay maaaring ipaliwanag ang maraming phenomena na ating nararanasan sa buhay. Tingnan natin ang ilan sa kanila.

Ang figure ay nagpapakita ng isang glass tube, sa loob kung saan mayroong isang piston na magkasya nang mahigpit sa mga dingding ng tubo. Ang dulo ng tubo ay ibinababa sa tubig. Kung itinaas mo ang piston, tataas ang tubig sa likod nito.

Ang phenomenon na ito ay ginagamit sa mga water pump at ilang iba pang device.

Ang figure ay nagpapakita ng isang cylindrical na sisidlan. Ito ay sarado na may takip kung saan ipinapasok ang isang tubo na may gripo. Ang hangin ay ibinubomba palabas ng sisidlan gamit ang isang bomba. Ang dulo ng tubo ay inilalagay sa tubig. Kung bubuksan mo na ngayon ang gripo, ang tubig ay sasabog na parang fountain sa loob ng sisidlan. Ang tubig ay pumapasok sa sisidlan dahil ang atmospheric pressure ay mas malaki kaysa sa pressure ng rarefied air sa sisidlan.

Bakit umiiral ang air envelope ng Earth?

Tulad ng lahat ng mga katawan, ang mga molekula ng gas na bumubuo sa air envelope ng Earth ay naaakit sa Earth.

Ngunit bakit hindi lahat sila ay nahulog sa ibabaw ng Earth? Paano napapanatili ang air envelope ng Earth at ang atmospera nito? Upang maunawaan ito, dapat nating isaalang-alang na ang mga molekula ng gas ay nasa tuluy-tuloy at random na paggalaw. Ngunit pagkatapos ay lumitaw ang isa pang tanong: bakit hindi lumipad ang mga molekulang ito sa kalawakan, iyon ay, sa kalawakan.

Upang ganap na makaalis sa Earth, ang isang molekula, tulad ng isang sasakyang pangkalawakan o rocket, ay dapat na may napakataas na bilis (hindi bababa sa 11.2 km/s). Ito ang tinatawag na pangalawang bilis ng pagtakas. Ang bilis ng karamihan sa mga molecule sa air shell ng Earth ay makabuluhang mas mababa kaysa sa bilis ng pagtakas na ito. Samakatuwid, karamihan sa kanila ay nakatali sa Earth sa pamamagitan ng gravity, isang bale-wala lamang na bilang ng mga molekula ang lumilipad sa kabila ng Earth patungo sa kalawakan.

Ang random na paggalaw ng mga molekula at ang epekto ng gravity sa mga ito ay nagreresulta sa mga molekula ng gas na "nagpapasada" sa kalawakan malapit sa Earth, na bumubuo ng isang air envelope, o ang kapaligiran na kilala natin.

Ipinapakita ng mga sukat na mabilis na bumababa ang density ng hangin sa altitude. Kaya, sa isang altitude na 5.5 km sa itaas ng Earth, ang density ng hangin ay 2 beses na mas mababa kaysa sa density nito sa ibabaw ng Earth, sa isang altitude na 11 km - 4 na beses na mas mababa, atbp. Kung mas mataas ito, mas bihira. ang hangin. At sa wakas, sa pinakamataas na layer (daan-daang at libu-libong kilometro sa itaas ng Earth), ang atmospera ay unti-unting nagiging walang hangin na espasyo. Ang air envelope ng Earth ay walang malinaw na hangganan.

Sa mahigpit na pagsasalita, dahil sa pagkilos ng gravity, ang densidad ng gas sa anumang saradong sisidlan ay hindi pareho sa buong dami ng sisidlan. Sa ilalim ng sisidlan, ang density ng gas ay mas malaki kaysa sa mga itaas na bahagi nito, samakatuwid ang presyon sa sisidlan ay hindi pareho. Ito ay mas malaki sa ilalim ng sisidlan kaysa sa itaas. Gayunpaman, para sa isang gas na nakapaloob sa isang sisidlan, ang pagkakaibang ito sa density at presyon ay napakaliit na sa maraming mga kaso maaari itong ganap na balewalain, na kilala lamang tungkol dito. Ngunit para sa isang kapaligiran na umaabot sa ilang libong kilometro, ang pagkakaibang ito ay makabuluhan.

Pagsukat ng presyon ng atmospera. Ang karanasan ni Torricelli.

Imposibleng kalkulahin ang presyon ng atmospera gamit ang formula para sa pagkalkula ng presyon ng isang likidong haligi (§ 38). Para sa gayong pagkalkula, kailangan mong malaman ang taas ng atmospera at density ng hangin. Ngunit ang kapaligiran ay walang tiyak na hangganan, at ang densidad ng hangin sa iba't ibang altitude ay iba. Gayunpaman, ang presyon ng atmospera ay maaaring masukat gamit ang isang eksperimento na iminungkahi noong ika-17 siglo ng isang Italyano na siyentipiko. Evangelista Torricelli , estudyante ng Galileo.

Ang eksperimento ni Torricelli ay binubuo ng mga sumusunod: isang glass tube na halos 1 m ang haba, selyadong sa isang dulo, ay puno ng mercury. Pagkatapos, mahigpit na isinasara ang pangalawang dulo ng tubo, ito ay ibinabalik at ibinababa sa isang tasa ng mercury, kung saan ang dulo ng tubo ay binubuksan sa ilalim ng antas ng mercury. Tulad ng sa anumang eksperimento sa likido, ang bahagi ng mercury ay ibinubuhos sa tasa, at ang bahagi nito ay nananatili sa tubo. Ang taas ng haligi ng mercury na natitira sa tubo ay humigit-kumulang 760 mm. Walang hangin sa itaas ng mercury sa loob ng tubo, mayroong walang hangin na espasyo, kaya walang gas ang naglalabas ng presyon mula sa itaas sa haligi ng mercury sa loob ng tubo na ito at hindi nakakaapekto sa mga sukat.

Si Torricelli, na nagmungkahi ng eksperimento na inilarawan sa itaas, ay nagbigay din ng paliwanag nito. Ang kapaligiran ay pumipindot sa ibabaw ng mercury sa tasa. Ang Mercury ay nasa ekwilibriyo. Nangangahulugan ito na ang presyon sa tubo ay nasa antas ahh 1 (tingnan ang figure) ay katumbas ng atmospheric pressure. Kapag nagbabago ang presyon ng atmospera, nagbabago rin ang taas ng haligi ng mercury sa tubo. Habang tumataas ang presyon, humahaba ang haligi. Habang bumababa ang presyon, binabawasan ng haligi ng mercury ang taas nito.

Ang presyon sa tubo sa antas aa1 ay nilikha ng bigat ng haligi ng mercury sa tubo, dahil walang hangin sa itaas ng mercury sa itaas na bahagi ng tubo. Sinusundan nito iyon Ang presyon ng atmospera ay katumbas ng presyon ng haligi ng mercury sa tubo , ibig sabihin.

p atm = p mercury

Kung mas mataas ang presyon ng atmospera, mas mataas ang haligi ng mercury sa eksperimento ni Torricelli. Samakatuwid, sa pagsasagawa, ang presyon ng atmospera ay maaaring masukat sa pamamagitan ng taas ng haligi ng mercury (sa millimeters o sentimetro). Kung, halimbawa, ang presyon ng atmospera ay 780 mm Hg. Art. (sinasabi nila na "milimetro ng mercury"), nangangahulugan ito na ang hangin ay gumagawa ng parehong presyon bilang isang patayong haligi ng mercury na 780 mm ang taas.

Samakatuwid, sa kasong ito, ang yunit ng pagsukat para sa presyon ng atmospera ay 1 milimetro ng mercury (1 mm Hg). Hanapin natin ang kaugnayan sa pagitan ng unit na ito at ng unit na kilala natin - pascal(Pa).

Ang presyon ng isang haligi ng mercury ρ ng mercury na may taas na 1 mm ay katumbas ng:

p = g·ρ·h, p= 9.8 N/kg · 13,600 kg/m 3 · 0.001 m ≈ 133.3 Pa.

Kaya, 1 mmHg. Art. = 133.3 Pa.

Sa kasalukuyan, ang atmospheric pressure ay karaniwang sinusukat sa hectopascals (1 hPa = 100 Pa). Halimbawa, maaaring ipahayag ng mga ulat ng panahon na ang presyon ay 1013 hPa, na kapareho ng 760 mmHg. Art.

Ang pagmamasid sa taas ng haligi ng mercury sa tubo araw-araw, natuklasan ni Torricelli na nagbabago ang taas na ito, iyon ay, ang presyon ng atmospera ay hindi pare-pareho, maaari itong tumaas at bumaba. Nabanggit din ni Torricelli na ang presyon ng atmospera ay nauugnay sa mga pagbabago sa panahon.

Kung ikabit mo ang isang patayong sukat sa tubo ng mercury na ginamit sa eksperimento ni Torricelli, makukuha mo ang pinakasimpleng aparato - mercury barometer (mula sa Greek baros- bigat, metro- Sinusukat ko). Ito ay ginagamit upang sukatin ang presyon ng atmospera.

Barometer - aneroid.

Sa pagsasagawa, ang isang metal barometer na tinatawag na isang metal barometer ay ginagamit upang sukatin ang presyon ng atmospera. aneroid (isinalin mula sa Greek - aneroid). Ito ang tinatawag na barometer dahil wala itong mercury.

Ang hitsura ng aneroid ay ipinapakita sa figure. Ang pangunahing bahagi nito ay isang metal box 1 na may kulot (corrugated) na ibabaw (tingnan ang ibang figure). Ang hangin ay ibinobomba palabas ng kahon na ito, at upang maiwasan ang pagdurog ng atmospheric pressure sa kahon, ang takip nito 2 ay hinihila pataas ng isang spring. Habang tumataas ang presyon ng atmospera, yumuyuko ang takip at hinihigpitan ang tagsibol. Habang bumababa ang presyon, itinutuwid ng tagsibol ang takip. Ang indicator arrow 4 ay nakakabit sa spring gamit ang transmission mechanism 3, na gumagalaw sa kanan o kaliwa kapag nagbago ang pressure. Sa ilalim ng arrow mayroong isang sukat, ang mga dibisyon nito ay minarkahan ayon sa mga pagbabasa ng mercury barometer. Kaya, ang bilang na 750, kung saan nakatayo ang aneroid needle (tingnan ang figure), ay nagpapakita na sa sandaling ito sa mercury barometer ang taas ng mercury column ay 750 mm.

Samakatuwid, ang presyon ng atmospera ay 750 mmHg. Art. o ≈ 1000 hPa.

Ang halaga ng atmospheric pressure ay napakahalaga para sa paghula ng panahon para sa mga darating na araw, dahil ang mga pagbabago sa atmospheric pressure ay nauugnay sa mga pagbabago sa panahon. Ang barometer ay isang kinakailangang instrumento para sa meteorological observation.

Presyon ng atmospera sa iba't ibang taas.

Sa isang likido, ang presyon, tulad ng alam natin, ay nakasalalay sa density ng likido at sa taas ng haligi nito. Dahil sa mababang compressibility, ang density ng likido sa iba't ibang lalim ay halos pareho. Samakatuwid, kapag kinakalkula ang presyon, isinasaalang-alang namin ang density nito na pare-pareho at isinasaalang-alang lamang ang pagbabago sa taas.

Ang sitwasyon sa mga gas ay mas kumplikado. Ang mga gas ay lubos na napipiga. At kung mas pinipiga ang isang gas, mas malaki ang density nito, at mas malaki ang presyur na nagagawa nito. Pagkatapos ng lahat, ang presyon ng gas ay nilikha sa pamamagitan ng mga epekto ng mga molekula nito sa ibabaw ng katawan.

Ang mga layer ng hangin sa ibabaw ng Earth ay pinipiga ng lahat ng nakapatong na mga layer ng hangin na matatagpuan sa itaas ng mga ito. Ngunit mas mataas ang layer ng hangin mula sa ibabaw, mas mahina ito ay naka-compress, mas mababa ang density nito. Samakatuwid, ang mas kaunting presyon na ginagawa nito. Kung, halimbawa, ang isang lobo ay tumataas sa ibabaw ng Earth, kung gayon ang presyon ng hangin sa lobo ay nagiging mas mababa. Nangyayari ito hindi lamang dahil ang taas ng haligi ng hangin sa itaas nito ay bumababa, ngunit din dahil ang density ng hangin ay bumababa. Ito ay mas maliit sa itaas kaysa sa ibaba. Samakatuwid, ang pag-asa ng presyon ng hangin sa altitude ay mas kumplikado kaysa sa mga likido.

Ang mga obserbasyon ay nagpapakita na ang presyon ng atmospera sa mga lugar sa antas ng dagat ay nasa average na 760 mm Hg. Art.

Ang presyon ng atmospera na katumbas ng presyon ng isang haligi ng mercury na 760 mm ang taas sa temperatura na 0 ° C ay tinatawag na normal na presyon ng atmospera.

Normal na presyon ng atmospera katumbas ng 101,300 Pa = 1013 hPa.

Kung mas mataas ang altitude sa ibabaw ng dagat, mas mababa ang presyon.

Sa mga maliliit na pag-akyat, sa karaniwan, sa bawat 12 m na pagtaas, ang presyon ay bumababa ng 1 mmHg. Art. (o sa pamamagitan ng 1.33 hPa).

Alam ang pag-asa ng presyon sa altitude, maaari mong matukoy ang altitude sa itaas ng antas ng dagat sa pamamagitan ng pagbabago ng mga pagbabasa ng barometer. Ang mga aneroid na may sukat kung saan direktang masukat ang taas sa ibabaw ng dagat ay tinatawag altimeter . Ginagamit ang mga ito sa aviation at mountain climbing.

Mga panukat ng presyon.

Alam na natin na ang mga barometer ay ginagamit upang sukatin ang presyon ng atmospera. Upang sukatin ang mga presyon na mas malaki o mas mababa kaysa sa presyon ng atmospera, ginagamit ito mga panukat ng presyon (mula sa Greek manos- bihira, maluwag, metro- Sinusukat ko). May mga pressure gauge likido At metal.

Tingnan muna natin ang device at pagkilos. bukas na panukat ng presyon ng likido. Binubuo ito ng isang dalawang-legged glass tube kung saan ibinuhos ang ilang likido. Ang likido ay naka-install sa parehong mga siko sa parehong antas, dahil tanging ang presyon ng atmospera ang kumikilos sa ibabaw nito sa mga siko ng sisidlan.

Upang maunawaan kung paano gumagana ang naturang pressure gauge, maaari itong ikonekta ng isang goma na tubo sa isang bilog na flat box, ang isang gilid nito ay natatakpan ng goma na pelikula. Kung pinindot mo ang iyong daliri sa pelikula, ang antas ng likido sa pressure gauge elbow na konektado sa kahon ay bababa, at sa kabilang elbow ito ay tataas. Ano ang nagpapaliwanag nito?

Kapag pinindot ang pelikula, tumataas ang presyon ng hangin sa kahon. Ayon sa batas ni Pascal, ang pagtaas ng presyon na ito ay naililipat din sa likido sa pressure gauge elbow na konektado sa kahon. Samakatuwid, ang presyon sa likido sa siko na ito ay magiging mas malaki kaysa sa isa, kung saan ang presyon ng atmospera lamang ang kumikilos sa likido. Sa ilalim ng puwersa ng labis na presyon na ito, ang likido ay magsisimulang gumalaw. Sa siko na may naka-compress na hangin ang likido ay babagsak, sa kabilang banda ay tataas ito. Ang likido ay darating sa equilibrium (hihinto) kapag ang labis na presyon ng naka-compress na hangin ay balanse ng presyon na ginawa ng labis na haligi ng likido sa kabilang binti ng pressure gauge.

Kung mas mahirap mong pinindot ang pelikula, mas mataas ang labis na haligi ng likido, mas malaki ang presyon nito. Kaya naman, ang pagbabago sa presyon ay maaaring hatulan sa pamamagitan ng taas ng labis na haligi na ito.

Ipinapakita ng figure kung paano masusukat ng naturang pressure gauge ang presyon sa loob ng isang likido. Ang mas malalim na tubo ay nahuhulog sa likido, mas malaki ang pagkakaiba sa taas ng mga haligi ng likido sa mga siko ng pressure gauge., samakatuwid, at mas maraming presyon ang nalilikha ng likido.

Kung i-install mo ang kahon ng aparato sa ilang lalim sa loob ng likido at paikutin ito gamit ang pelikula pataas, patagilid at pababa, hindi magbabago ang mga pagbabasa ng pressure gauge. Ganyan dapat kasi sa parehong antas sa loob ng isang likido, ang presyon ay pantay sa lahat ng direksyon.

Ipinapakita ng larawan panukat ng presyon ng metal . Ang pangunahing bahagi ng naturang pressure gauge ay isang metal tube na nakabaluktot sa isang pipe 1 , ang isang dulo nito ay sarado. Ang kabilang dulo ng tubo gamit ang gripo 4 nakikipag-ugnayan sa sisidlan kung saan sinusukat ang presyon. Habang tumataas ang presyon, bumababa ang tubo. Ang paggalaw ng saradong dulo nito gamit ang isang pingga 5 at mga serrations 3 ipinadala sa arrow 2 , gumagalaw malapit sa sukat ng instrumento. Kapag bumababa ang presyon, ang tubo, dahil sa pagkalastiko nito, ay bumalik sa dati nitong posisyon, at ang arrow ay bumalik sa zero division ng scale.

Piston liquid pump.

Sa eksperimento na tinalakay natin kanina (§ 40), napagtibay na ang tubig sa glass tube, sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric pressure, ay tumaas paitaas sa likod ng piston. Ito ang batayan ng aksyon. piston mga bomba

Ang pump ay ipinapakita sa schematically sa figure. Binubuo ito ng isang silindro, sa loob kung saan ang isang piston ay gumagalaw pataas at pababa, mahigpit na katabi ng mga dingding ng sisidlan 1 . Ang mga balbula ay naka-install sa ilalim ng silindro at sa piston mismo 2 , nagbubukas lamang pataas. Kapag ang piston ay gumagalaw paitaas, ang tubig sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric pressure ay pumapasok sa tubo, itinataas ang mas mababang balbula at gumagalaw sa likod ng piston.

Habang ang piston ay gumagalaw pababa, ang tubig sa ilalim ng piston ay pumipindot sa ibabang balbula at ito ay nagsasara. Kasabay nito, sa ilalim ng presyon ng tubig, isang balbula sa loob ng piston ay bubukas, at ang tubig ay dumadaloy sa espasyo sa itaas ng piston. Sa susunod na ang piston ay gumagalaw paitaas, ang tubig sa itaas nito ay tumataas din at bumubuhos sa outlet pipe. Kasabay nito, ang isang bagong bahagi ng tubig ay tumataas sa likod ng piston, na, kapag ang piston ay kasunod na ibinaba, ay lilitaw sa itaas nito, at ang buong pamamaraan na ito ay paulit-ulit na paulit-ulit habang tumatakbo ang bomba.

Hydraulic press.

Ipinapaliwanag ng batas ni Pascal ang aksyon haydroliko na makina (mula sa Greek haydrolika- tubig). Ito ang mga makina na ang operasyon ay nakabatay sa mga batas ng paggalaw at ekwilibriyo ng mga likido.

Ang pangunahing bahagi ng isang hydraulic machine ay dalawang cylinders ng iba't ibang diameters, nilagyan ng mga piston at isang connecting tube. Ang puwang sa ilalim ng mga piston at ang tubo ay puno ng likido (karaniwan ay mineral na langis). Ang taas ng mga likidong haligi sa parehong mga cylinder ay pareho hangga't walang puwersa na kumikilos sa mga piston.

Ipagpalagay natin ngayon na ang mga pwersa F 1 at F 2 - mga puwersa na kumikilos sa mga piston, S 1 at S 2 - mga lugar ng piston. Ang presyon sa ilalim ng unang (maliit) piston ay katumbas ng p 1 = F 1 / S 1, at sa ilalim ng pangalawa (malaki) p 2 = F 2 / S 2. Ayon sa batas ni Pascal, ang presyon ay ipinapadala nang pantay sa lahat ng direksyon sa pamamagitan ng isang likido sa pamamahinga, i.e. p 1 = p 2 o F 1 / S 1 = F 2 / S 2, mula sa:

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

Samakatuwid, ang lakas F 2 kaya maraming beses na mas maraming kapangyarihan F 1 , Ilang beses mas malaki ang lugar ng malaking piston kaysa sa lugar ng maliit na piston?. Halimbawa, kung ang lugar ng malaking piston ay 500 cm2, at ang maliit ay 5 cm2, at ang puwersa ng 100 N ay kumikilos sa maliit na piston, kung gayon ang isang puwersa na 100 beses na mas malaki, iyon ay, 10,000 N, ay kumilos sa mas malaking piston.

Kaya, sa tulong ng isang haydroliko na makina, posible na balansehin ang isang mas malaking puwersa na may maliit na puwersa.

Saloobin F 1 / F 2 ay nagpapakita ng pagtaas sa lakas. Halimbawa, sa halimbawang ibinigay, ang nakuha sa lakas ay 10,000 N / 100 N = 100.

Ang isang hydraulic machine na ginagamit para sa pagpindot (pagpipiga) ay tinatawag haydroliko pindutin .

Ginagamit ang mga hydraulic press kung saan kailangan ang mas malaking puwersa. Halimbawa, para sa pagpiga ng langis mula sa mga buto sa mga gilingan ng langis, para sa pagpindot ng playwud, karton, dayami. Sa mga plantang metalurhiko, ang mga hydraulic press ay ginagamit upang gumawa ng mga steel machine shaft, mga gulong ng riles, at marami pang ibang produkto. Ang mga modernong hydraulic press ay maaaring bumuo ng mga puwersa ng sampu at daan-daang milyong mga newton.

Ang istraktura ng isang hydraulic press ay ipinapakita sa schematically sa figure. Ang pinindot na katawan 1 (A) ay inilalagay sa isang platform na konektado sa malaking piston 2 (B). Sa tulong ng isang maliit na piston 3 (D), nalikha ang mataas na presyon sa likido. Ang presyon na ito ay ipinapadala sa bawat punto ng likido na pumupuno sa mga silindro. Samakatuwid, ang parehong presyon ay kumikilos sa pangalawa, mas malaking piston. Ngunit dahil ang lugar ng 2nd (malaking) piston ay mas malaki kaysa sa lugar ng maliit, ang puwersa na kumikilos dito ay mas malaki kaysa sa puwersa na kumikilos sa piston 3 (D). Sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito, tataas ang piston 2 (B). Kapag tumaas ang piston 2 (B), ang katawan (A) ay nakasandal sa nakatigil na itaas na platform at na-compress. Ang pressure gauge 4 (M) ay sumusukat sa fluid pressure. Awtomatikong bubukas ang safety valve 5 (P) kapag ang fluid pressure ay lumampas sa pinahihintulutang halaga.

Mula sa maliit na silindro hanggang sa malaki, ang likido ay binomba ng paulit-ulit na paggalaw ng maliit na piston 3 (D). Ginagawa ito bilang mga sumusunod. Kapag tumaas ang maliit na piston (D), bubukas ang balbula 6 (K) at sinisipsip ang likido sa espasyo sa ilalim ng piston. Kapag ang maliit na piston ay ibinaba sa ilalim ng impluwensya ng likidong presyon, ang balbula 6 (K) ay nagsasara, at ang balbula 7 (K") ay bubukas, at ang likido ay dumadaloy sa malaking sisidlan.

Ang epekto ng tubig at gas sa isang katawan na nakalubog sa kanila.

Sa ilalim ng tubig ay madali nating maiangat ang isang bato na mahirap buhatin sa hangin. Kung maglalagay ka ng isang tapon sa ilalim ng tubig at bitawan ito mula sa iyong mga kamay, ito ay lulutang. Paano maipapaliwanag ang mga phenomena na ito?

Alam natin (§ 38) na ang likido ay pumipindot sa ilalim at mga dingding ng sisidlan. At kung ang ilang solidong katawan ay inilagay sa loob ng likido, ito ay sasailalim din sa presyon, tulad ng mga dingding ng sisidlan.

Isaalang-alang natin ang mga puwersa na kumikilos mula sa likido sa isang katawan na nakalubog dito. Upang mas madaling mangatuwiran, pumili tayo ng isang katawan na may hugis ng parallelepiped na may mga base na kahanay sa ibabaw ng likido (Fig.). Ang mga puwersa na kumikilos sa mga lateral na mukha ng katawan ay pantay sa mga pares at balanse sa bawat isa. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang ito, ang katawan ay nagkontrata. Ngunit ang mga puwersa na kumikilos sa itaas at ibabang mga gilid ng katawan ay hindi pareho. Ang tuktok na gilid ay pinindot ng puwersa mula sa itaas F 1 haligi ng likido mataas h 1. Sa antas ng mas mababang gilid, ang presyon ay gumagawa ng isang haligi ng likido na may taas h 2. Ang presyon na ito, tulad ng alam natin (§ 37), ay ipinapadala sa loob ng likido sa lahat ng direksyon. Dahil dito, sa ibabang mukha ng katawan mula sa ibaba hanggang sa itaas na may puwersa F 2 pinindot ang isang column ng likido na mataas h 2. Pero h 2 pa h 1, samakatuwid, ang modulus ng puwersa F 2 pang power module F 1. Samakatuwid, ang katawan ay itinulak palabas ng likido nang may lakas F Vt, katumbas ng pagkakaiba sa mga puwersa F 2 - F 1, ibig sabihin.

Ngunit ang S·h = V, kung saan ang V ay ang volume ng parallelepiped, at ang ρ f ·V = m f ay ang mass ng likido sa volume ng parallelepiped. Kaya naman,

F out = g m w = P w,

i.e. ang buoyant force ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng katawan na nakalubog dito(ang buoyant force ay katumbas ng bigat ng likido ng parehong dami ng dami ng katawan na nahuhulog dito).

Ang pagkakaroon ng puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang likido ay madaling matukoy sa eksperimento.

Sa larawan A ay nagpapakita ng isang katawan na nasuspinde mula sa isang spring na may isang arrow pointer sa dulo. Ang arrow ay nagmamarka ng pag-igting ng spring sa tripod. Kapag ang katawan ay inilabas sa tubig, ang tagsibol ay nagkontrata (Fig. b). Ang parehong pag-urong ng tagsibol ay makukuha kung kumilos ka sa katawan mula sa ibaba hanggang sa itaas na may ilang puwersa, halimbawa, pindutin ang iyong kamay (angat).

Samakatuwid, ang karanasan ay nagpapatunay na ang isang katawan sa isang likido ay kumikilos sa pamamagitan ng isang puwersa na nagtutulak sa katawan palabas ng likido.

Tulad ng alam natin, ang batas ni Pascal ay nalalapat din sa mga gas. kaya lang ang mga katawan sa gas ay napapailalim sa isang puwersa na nagtutulak sa kanila palabas ng gas. Sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito, ang mga lobo ay tumaas paitaas. Ang pagkakaroon ng puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang gas ay maaari ding maobserbahan sa eksperimento.

Nagsabit kami ng isang glass ball o isang malaking prasko na sarado na may takip mula sa pinaikling scale pan. Ang mga timbangan ay balanse. Pagkatapos ay inilalagay ang isang malawak na sisidlan sa ilalim ng prasko (o bola) upang mapalibutan nito ang buong prasko. Ang sisidlan ay puno ng carbon dioxide, ang density ng kung saan ay mas malaki kaysa sa density ng hangin (samakatuwid, ang carbon dioxide ay lumubog at pinupuno ang sisidlan, na inilipat ang hangin mula dito). Sa kasong ito, ang balanse ng mga kaliskis ay nabalisa. Ang tasa na may nakasuspinde na prasko ay tumataas paitaas (Fig.). Ang isang prasko na nakalubog sa carbon dioxide ay nakakaranas ng mas malaking puwersa ng buoyancy kaysa sa puwersa na kumikilos dito sa hangin.

Ang puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang likido o gas ay nakadirekta sa tapat ng puwersa ng grabidad na inilapat sa katawan na ito.

Samakatuwid, prolkosmos). Ito ay tiyak kung bakit sa tubig kung minsan madali nating iangat ang mga katawan na nahihirapan tayong hawakan sa hangin.

Ang isang maliit na balde at isang cylindrical na katawan ay sinuspinde mula sa spring (Fig., a). Ang isang arrow sa tripod ay nagmamarka ng kahabaan ng tagsibol. Ipinapakita nito ang bigat ng katawan sa hangin. Ang pag-angat ng katawan, ang isang sisidlan ng paghahagis na puno ng likido sa antas ng tubo ng paghahagis ay inilalagay sa ilalim nito. Pagkatapos nito ang katawan ay ganap na nahuhulog sa likido (Larawan, b). Kasabay nito bahagi ng likido, ang dami nito ay katumbas ng dami ng katawan, ay ibinubuhos mula sa sisidlan ng pagbuhos sa baso. Ang spring contracts at ang spring pointer ay tumataas, na nagpapahiwatig ng pagbaba ng body weight sa fluid. Sa kasong ito, bilang karagdagan sa grabidad, ang isa pang puwersa ay kumikilos sa katawan, na itinutulak ito palabas ng likido. Kung ang likido mula sa isang baso ay ibinuhos sa itaas na balde (ibig sabihin, ang likido na inilipat ng katawan), kung gayon ang spring pointer ay babalik sa paunang posisyon nito (Fig., c).

Batay sa karanasang ito ay mahihinuha na ang puwersang nagtutulak palabas ng isang katawan na ganap na nakalubog sa isang likido ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng katawan na ito . Nakatanggap kami ng parehong konklusyon sa § 48.

Kung ang isang katulad na eksperimento ay isinagawa sa isang katawan na nakalubog sa ilang gas, ito ay magpapakita na ang puwersang nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang gas ay katumbas din ng bigat ng gas na kinuha sa dami ng katawan .

Ang puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang likido o gas ay tinatawag Lakas ng archimedean, bilang parangal sa siyentipiko Archimedes , na unang nagturo ng pagkakaroon nito at kinakalkula ang halaga nito.

Kaya, kinumpirma ng karanasan na ang puwersa ng Archimedean (o buoyant) ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng katawan, i.e. F A = P f = g m at. Ang masa ng likido mf na inilipat ng isang katawan ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng densidad nito ρf at ang dami ng katawan na Vt na inilubog sa likido (dahil Vf - ang dami ng likido na inilipat ng katawan ay katumbas ng Vt - ang dami ng katawan na nalubog sa likido), ibig sabihin, m f = ρ f ·V t.

F A= g·ρ at · V T

Dahil dito, ang puwersa ng Archimedean ay nakasalalay sa density ng likido kung saan ang katawan ay nahuhulog at sa dami ng katawan na ito. Ngunit hindi ito nakasalalay, halimbawa, sa density ng sangkap ng katawan na nahuhulog sa likido, dahil ang dami na ito ay hindi kasama sa nagresultang formula.

Alamin natin ngayon ang bigat ng isang katawan na nakalubog sa isang likido (o gas). Dahil ang dalawang puwersa na kumikilos sa katawan sa kasong ito ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon (ang puwersa ng grabidad ay pababa, at ang puwersa ng Archimedean ay pataas), kung gayon ang bigat ng katawan sa likidong P 1 ay magiging mas mababa kaysa sa bigat ng ang katawan sa vacuum P = g m sa puwersa ng Archimedean F A = g m w (saan m g - masa ng likido o gas na inilipat ng katawan).

kaya, kung ang isang katawan ay nahuhulog sa isang likido o gas, kung gayon ito ay nawalan ng timbang gaya ng bigat ng likido o gas na inilipat nito.

Halimbawa. Tukuyin ang buoyant force na kumikilos sa isang bato na may volume na 1.6 m 3 sa tubig dagat.

Isulat natin ang mga kondisyon ng problema at lutasin ito.

Kapag ang lumulutang na katawan ay umabot sa ibabaw ng likido, pagkatapos ay sa karagdagang paitaas na paggalaw nito ay bababa ang puwersa ng Archimedean. Bakit? Ngunit dahil bababa ang volume ng bahagi ng katawan na nakalubog sa likido, at ang puwersa ng Archimedean ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng bahagi ng katawan na nahuhulog dito.

Kapag ang puwersa ng Archimedean ay naging katumbas ng puwersa ng grabidad, ang katawan ay titigil at lulutang sa ibabaw ng likido, na bahagyang nalulubog dito.

Ang resultang konklusyon ay madaling ma-verify sa eksperimentong paraan.

Ibuhos ang tubig sa sisidlan ng paagusan sa antas ng tubo ng paagusan. Pagkatapos nito, ilulubog namin ang lumulutang na katawan sa sisidlan, na dati nang natimbang sa hangin. Pagbaba sa tubig, inilipat ng isang katawan ang isang dami ng tubig na katumbas ng dami ng bahagi ng katawan na nahuhulog dito. Sa pamamagitan ng pagtimbang sa tubig na ito, nakita natin na ang bigat nito (Archimedean force) ay katumbas ng puwersa ng grabidad na kumikilos sa isang lumulutang na katawan, o ang bigat ng katawan na ito sa hangin.

Ang pagkakaroon ng parehong mga eksperimento sa anumang iba pang mga katawan na lumulutang sa iba't ibang mga likido - tubig, alkohol, solusyon sa asin, maaari kang kumbinsido na kung ang isang katawan ay lumulutang sa isang likido, kung gayon ang bigat ng likidong inilipat nito ay katumbas ng bigat ng katawan na ito sa hangin.

Madaling patunayan iyon kung ang density ng isang solid solid ay mas malaki kaysa sa density ng isang likido, kung gayon ang katawan ay lumulubog sa naturang likido. Ang isang katawan na may mas mababang density ay lumulutang sa likidong ito. Ang isang piraso ng bakal, halimbawa, ay lumulubog sa tubig ngunit lumulutang sa mercury. Ang isang katawan na ang density ay katumbas ng density ng likido ay nananatiling balanse sa loob ng likido.

Ang yelo ay lumulutang sa ibabaw ng tubig dahil ang density nito ay mas mababa kaysa sa density ng tubig.

Kung mas mababa ang density ng katawan kumpara sa density ng likido, mas kaunting bahagi ng katawan ang nalulubog sa likido .

Sa pantay na densidad ng katawan at ng likido, lumulutang ang katawan sa loob ng likido sa anumang lalim.

Dalawang hindi mapaghalo na likido, halimbawa tubig at kerosene, ay matatagpuan sa isang sisidlan alinsunod sa kanilang mga densidad: sa ibabang bahagi ng sisidlan - mas siksik na tubig (ρ = 1000 kg/m3), sa itaas - mas magaan na kerosene (ρ = 800 kg /m3) .

Ang average na density ng mga nabubuhay na organismo na naninirahan sa kapaligiran ng tubig ay naiiba nang kaunti sa density ng tubig, kaya ang kanilang timbang ay halos ganap na balanse ng puwersa ng Archimedean. Dahil dito, ang mga hayop sa tubig ay hindi nangangailangan ng gayong malakas at napakalaking balangkas tulad ng mga terrestrial. Para sa parehong dahilan, ang mga putot ng mga halaman sa tubig ay nababanat.

Ang swim bladder ng isda ay madaling nagbabago ng volume nito. Kapag ang isang isda, sa tulong ng mga kalamnan, ay bumaba sa isang mas malalim na lalim, at ang presyon ng tubig dito ay tumataas, ang bula ay nagkontrata, ang dami ng katawan ng isda ay bumababa, at hindi ito itinutulak, ngunit lumulutang sa kalaliman. Kaya, ang isda ay maaaring umayos sa lalim ng pagsisid nito sa loob ng ilang mga limitasyon. Kinokontrol ng mga balyena ang lalim ng kanilang pagsisid sa pamamagitan ng pagbaba at pagtaas ng kapasidad ng kanilang baga.

Paglalayag ng mga barko.

Ang mga sasakyang-dagat na naglalakbay sa mga ilog, lawa, dagat at karagatan ay ginawa mula sa iba't ibang materyales na may iba't ibang densidad. Ang katawan ng barko ay kadalasang gawa sa bakal. Ang lahat ng mga panloob na pangkabit na nagbibigay ng lakas sa mga barko ay gawa rin sa mga metal. Upang makabuo ng mga barko, iba't ibang materyales ang ginagamit na may parehong mas mataas at mas mababang densidad kumpara sa tubig.

Paano lumulutang ang mga barko, sumasakay at nagdadala ng malalaking kargamento?

Ang isang eksperimento sa isang lumulutang na katawan (§ 50) ay nagpakita na ang katawan ay nag-aalis ng napakaraming tubig sa ilalim ng tubig na bahagi nito na ang bigat ng tubig na ito ay katumbas ng bigat ng katawan sa hangin. Totoo rin ito para sa anumang sisidlan.

Ang bigat ng tubig na inilipat sa ilalim ng tubig na bahagi ng sisidlan ay katumbas ng bigat ng sisidlan na may kargamento sa hangin o ang puwersa ng grabidad na kumikilos sa sisidlan na may kargamento.

Ang lalim kung saan ang isang barko ay nahuhulog sa tubig ay tinatawag burador . Ang maximum na pinahihintulutang draft ay minarkahan sa katawan ng barko na may pulang linya na tinatawag linya ng tubig (mula sa Dutch. tubig- tubig).

Ang bigat ng tubig na inilipat ng isang barko kapag lumubog sa linya ng tubig, katumbas ng puwersa ng gravity na kumikilos sa punong barko, ay tinatawag na displacement ng barko.

Sa kasalukuyan, ang mga barko na may displacement na 5,000,000 kN (5 × 10 6 kN) o higit pa ay itinatayo para sa transportasyon ng langis, iyon ay, may bigat na 500,000 tonelada (5 × 10 5 t) o higit pa kasama ng kargamento.

Kung ibawas natin ang bigat ng sisidlan mismo mula sa displacement, makukuha natin ang kapasidad ng pagdadala ng sisidlan na ito. Ang kapasidad ng pagdadala ay nagpapakita ng bigat ng kargamento na dala ng barko.

Ang paggawa ng mga barko ay umiral sa Sinaunang Ehipto, Phoenicia (pinaniniwalaan na ang mga Phoenician ay isa sa mga pinakamahusay na gumagawa ng barko), at Sinaunang Tsina.

Sa Russia, ang paggawa ng mga barko ay nagmula sa pagliko ng ika-17 at ika-18 na siglo. Karamihan sa mga barkong pandigma ay itinayo, ngunit ito ay sa Russia na ang unang icebreaker, mga barko na may panloob na combustion engine, at ang nuclear icebreaker Arktika ay itinayo.

Aeronautics.

Pagguhit na naglalarawan sa lobo ng magkapatid na Montgolfier mula 1783: "Tingnan at eksaktong sukat ng 'Balloon Terrestrial', na siyang una." 1786

Mula noong sinaunang panahon, pinangarap ng mga tao ang pagkakataong lumipad sa itaas ng mga ulap, upang lumangoy sa karagatan ng hangin, habang sila ay lumangoy sa dagat. Para sa aeronautics

Noong una, gumamit sila ng mga lobo na nilagyan ng alinman sa pinainit na hangin, hydrogen o helium.

Upang ang isang lobo ay tumaas sa hangin, kinakailangan na ang puwersa ng Archimedean (buoyancy) F Ang isang pagkilos sa bola ay mas malaki kaysa sa puwersa ng grabidad F mabigat, i.e. F A > F mabigat

Habang tumataas ang bola, bumababa ang puwersa ng Archimedean na kumikilos dito ( F A = gρV), dahil ang density ng itaas na mga layer ng atmospera ay mas mababa kaysa sa ibabaw ng Earth. Upang tumaas nang mas mataas, ang isang espesyal na ballast (timbang) ay ibinaba mula sa bola at ito ay nagpapagaan sa bola. Sa kalaunan ang bola ay umabot sa pinakamataas na taas ng pag-angat. Upang palabasin ang bola mula sa shell nito, ang isang bahagi ng gas ay inilabas gamit ang isang espesyal na balbula.

Sa pahalang na direksyon, ang isang lobo ay gumagalaw lamang sa ilalim ng impluwensya ng hangin, kung kaya't ito ay tinawag lobo (mula sa Greek aer- hangin, stato- nakatayo). Hindi pa katagal, ang malalaking lobo ay ginamit upang pag-aralan ang itaas na mga layer ng atmospera at stratosphere - stratospheric balloon .

Bago nila natutunan kung paano gumawa ng malalaking eroplano upang maghatid ng mga pasahero at kargamento sa pamamagitan ng hangin, ginamit ang mga controlled balloon - mga airship. Mayroon silang isang pinahabang hugis; isang gondola na may makina ay nasuspinde sa ilalim ng katawan, na nagtutulak sa propeller.

Ang lobo ay hindi lamang bumangon sa sarili nitong, ngunit maaari ring iangat ang ilang mga kargamento: ang cabin, mga tao, mga instrumento. Samakatuwid, upang malaman kung anong uri ng pagkarga ang maaaring iangat ng lobo, kinakailangan upang matukoy ito angat.

Hayaan, halimbawa, hayaan ang isang lobo na may volume na 40 m 3 na puno ng helium ay ilunsad sa hangin. Ang masa ng helium na pumupuno sa shell ng bola ay magiging katumbas ng:
m Ge = ρ Ge V = 0.1890 kg/m 3 40 m 3 = 7.2 kg,
at ang bigat nito ay:
P Ge = g m Ge; P Ge = 9.8 N/kg · 7.2 kg = 71 N.
Ang buoyant force (Archimedean) na kumikilos sa bolang ito sa hangin ay katumbas ng bigat ng hangin na may dami na 40 m 3, i.e.
F A = g·ρ hangin V; F A = 9.8 N/kg · 1.3 kg/m3 · 40 m3 = 520 N.

Nangangahulugan ito na kayang buhatin ng bolang ito ang isang load na tumitimbang ng 520 N - 71 N = 449 N. Ito ang puwersang nakakataas nito.

Ang isang lobo na may parehong volume, ngunit puno ng hydrogen, ay maaaring magbuhat ng isang load na 479 N. Nangangahulugan ito na ang lakas ng pag-angat nito ay mas malaki kaysa sa isang lobo na puno ng helium. Ngunit ang helium ay mas madalas pa ring ginagamit, dahil hindi ito nasusunog at samakatuwid ay mas ligtas. Ang hydrogen ay isang nasusunog na gas.

Mas madaling iangat at ibaba ang isang lobo na puno ng mainit na hangin. Upang gawin ito, ang isang burner ay matatagpuan sa ilalim ng butas na matatagpuan sa ibabang bahagi ng bola. Gamit ang isang gas burner, maaari mong i-regulate ang temperatura ng hangin sa loob ng bola, at samakatuwid ang density at buoyant na puwersa nito. Upang gawing mas mataas ang bola, sapat na upang painitin ang hangin sa loob nito nang mas malakas sa pamamagitan ng pagtaas ng apoy ng burner. Habang bumababa ang apoy ng burner, bumababa ang temperatura ng hangin sa bola at bumababa ang bola.

Maaari kang pumili ng temperatura ng bola kung saan ang bigat ng bola at ang cabin ay magiging katumbas ng buoyant force. Pagkatapos ang bola ay mag-hang sa hangin, at ito ay magiging madali upang gumawa ng mga obserbasyon mula dito.

Sa pag-unlad ng agham, ang mga makabuluhang pagbabago ay naganap sa aeronautical technology. Naging posible na gumamit ng mga bagong shell para sa mga lobo, na naging matibay, lumalaban sa hamog na nagyelo at magaan.

Ang mga pag-unlad sa larangan ng radio engineering, electronics, at automation ay naging posible na magdisenyo ng mga unmanned balloon. Ang mga lobo na ito ay ginagamit upang pag-aralan ang mga agos ng hangin, para sa heograpikal at biomedical na pananaliksik sa mas mababang mga layer ng atmospera.

Ang presyon ay isang pisikal na dami na gumaganap ng isang espesyal na papel sa kalikasan at buhay ng tao. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na hindi nakikita ng mata, ay hindi lamang nakakaapekto sa estado ng kapaligiran, ngunit napakahusay din na nararamdaman ng lahat. Alamin natin kung ano ito, anong mga uri ang umiiral at kung paano makahanap ng presyon (formula) sa iba't ibang mga kapaligiran.

Ano ang presyon sa pisika at kimika?

Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang mahalagang termodinamikong dami, na ipinahayag sa ratio ng puwersa ng presyon na ipinatupad nang patayo sa ibabaw na lugar kung saan ito kumikilos. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi nakasalalay sa laki ng sistema kung saan ito nagpapatakbo, at samakatuwid ay tumutukoy sa masinsinang dami.

Sa isang estado ng balanse, ang presyon ay pareho para sa lahat ng mga punto ng system.

Sa pisika at kimika, ito ay tinutukoy ng titik na "P", na isang pagdadaglat mula sa Latin na pangalan ng termino - pressūra.

Kapag pinag-uusapan ang osmotic pressure ng isang likido (ang balanse sa pagitan ng presyon sa loob at labas ng cell), ang titik na "P" ay ginagamit.

Mga yunit ng presyon

Ayon sa mga pamantayan ng International SI System, ang pisikal na kababalaghan na pinag-uusapan ay sinusukat sa pascals (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).

Batay sa formula ng presyon, lumalabas na ang isang Pa ay katumbas ng isang N (newton - hinati sa isang metro kuwadrado (unit ng lugar).

Gayunpaman, sa pagsasagawa medyo mahirap gamitin ang mga pascals, dahil ang yunit na ito ay napakaliit. Sa pagsasaalang-alang na ito, bilang karagdagan sa mga pamantayan ng SI, ang dami na ito ay maaaring masukat nang iba.

Nasa ibaba ang pinakasikat na mga analogue nito. Karamihan sa kanila ay malawakang ginagamit sa dating USSR.

Mga bar. Ang isang bar ay katumbas ng 105 Pa.
Torrs, o millimeters ng mercury. Tinatayang isang torr ang katumbas ng 133.3223684 Pa.
Milimetro ng haligi ng tubig.
Mga metro ng haligi ng tubig.
Mga teknikal na kapaligiran.
Mga pisikal na kapaligiran. Ang isang atm ay katumbas ng 101,325 Pa at 1.033233 atm.
Kilogram-force kada square centimeter. Nakikilala rin ang tonelada-force at gram-force. Bilang karagdagan, mayroong isang analogue sa pound-force bawat square inch.

Pangkalahatang formula para sa presyon (7th grade physics)

Mula sa kahulugan ng isang ibinigay na pisikal na dami, matutukoy ng isa ang paraan para sa paghahanap nito. Parang nasa larawan sa ibaba.

Sa loob nito, ang F ay puwersa at ang S ay lugar. Sa madaling salita, ang pormula para sa paghahanap ng presyon ay ang puwersa nito na hinati sa ibabaw na lugar kung saan ito kumikilos.

Maaari rin itong isulat bilang mga sumusunod: P = mg / S o P = pVg / S. Kaya, ang pisikal na dami na ito ay lumalabas na nauugnay sa iba pang mga variable na thermodynamic: volume at mass.

Para sa presyur, ang sumusunod na prinsipyo ay nalalapat: mas maliit ang puwang na apektado ng puwersa, mas malaki ang dami ng puwersa ng pagpindot na nahuhulog dito. Kung tumaas ang lugar (na may parehong puwersa), bababa ang nais na halaga.

Formula ng Hydrostatic Pressure

Ang iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama ng mga sangkap ay nagbibigay para sa pagkakaroon ng mga katangian na naiiba sa bawat isa. Batay dito, ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng P sa kanila ay magkakaiba din.

Halimbawa, ang formula para sa presyon ng tubig (hydrostatic) ay ganito ang hitsura: P = pgh. Nalalapat din ito sa mga gas. Gayunpaman, hindi ito magagamit upang kalkulahin ang presyon ng atmospera dahil sa pagkakaiba sa altitude at density ng hangin.

Sa formula na ito, ang p ay ang density, ang g ay ang acceleration dahil sa gravity, at ang h ay ang taas. Batay dito, ang mas malalim na bagay o bagay ay nalulubog, mas mataas ang presyon na ibinibigay dito sa loob ng likido (gas).

Ang opsyon na isinasaalang-alang ay isang adaptasyon ng klasikong halimbawa P = F / S.

Kung naaalala natin na ang puwersa ay katumbas ng derivative ng masa sa pamamagitan ng bilis ng libreng pagkahulog (F = mg), at ang masa ng likido ay ang hinango ng volume sa pamamagitan ng density (m = pV), kung gayon ang presyon ng formula ay maaaring nakasulat bilang P = pVg / S. Sa kasong ito, ang volume ay area na pinarami ng taas (V = Sh).

Kung ipasok natin ang data na ito, lumalabas na ang lugar sa numerator at denominator ay maaaring mabawasan sa output - ang formula sa itaas: P = pgh.

Kung isinasaalang-alang ang presyon sa mga likido, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na, hindi katulad ng mga solido, ang kurbada ng layer ng ibabaw ay madalas na posible sa kanila. At ito naman, ay nag-aambag sa pagbuo ng karagdagang presyon.

Para sa mga ganitong sitwasyon, ginagamit ang isang bahagyang naiibang formula ng presyon: P = P 0 + 2QH. Sa kasong ito, ang P 0 ay ang presyon ng hindi hubog na layer, at ang Q ay ang pag-igting na ibabaw ng likido. Ang H ay ang average na curvature ng surface, na tinutukoy ayon sa Laplace's Law: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Ang mga sangkap na R 1 at R 2 ay ang radii ng principal curvature.

Bahagyang presyon at ang formula nito

Bagaman ang P = pgh na paraan ay naaangkop para sa parehong mga likido at gas, mas mahusay na kalkulahin ang presyon sa huli sa isang bahagyang naiibang paraan.

Ang katotohanan ay sa likas na katangian, bilang isang panuntunan, ang ganap na purong mga sangkap ay hindi madalas na matatagpuan, dahil ang mga mixtures ay namamayani dito. At nalalapat ito hindi lamang sa mga likido, kundi pati na rin sa mga gas. At tulad ng alam mo, ang bawat isa sa mga sangkap na ito ay nagsasagawa ng iba't ibang presyon, na tinatawag na bahagyang.

Ito ay medyo madaling tukuyin. Ito ay katumbas ng kabuuan ng presyon ng bawat bahagi ng pinaghalong isinasaalang-alang (ideal na gas).

Ito ay sumusunod mula dito na ang partial pressure formula ay ganito ang hitsura: P = P 1 + P 2 + P 3 ... at iba pa, ayon sa bilang ng mga sangkap na bumubuo.

Kadalasan mayroong mga kaso kung kinakailangan upang matukoy ang presyon ng hangin. Gayunpaman, ang ilang mga tao ay nagkakamali na nagsasagawa ng mga kalkulasyon lamang sa oxygen ayon sa scheme P = pgh. Ngunit ang hangin ay pinaghalong iba't ibang mga gas. Naglalaman ito ng nitrogen, argon, oxygen at iba pang mga sangkap. Batay sa kasalukuyang sitwasyon, ang pormula ng presyon ng hangin ay ang kabuuan ng mga presyon ng lahat ng mga bahagi nito. Nangangahulugan ito na dapat nating kunin ang nabanggit na P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Ang pinakakaraniwang mga instrumento para sa pagsukat ng presyon

Sa kabila ng katotohanan na hindi mahirap kalkulahin ang termodinamikong dami na pinag-uusapan gamit ang mga nabanggit na formula, kung minsan ay walang oras upang isagawa ang pagkalkula. Pagkatapos ng lahat, dapat mong palaging isaalang-alang ang maraming mga nuances. Samakatuwid, para sa kaginhawahan, sa paglipas ng maraming siglo, maraming mga aparato ang binuo na gumagawa nito sa halip na mga tao.

Sa katunayan, halos lahat ng device ng ganitong uri ay isang uri ng pressure gauge (tumutulong sa pagtukoy ng presyon sa mga gas at likido). Gayunpaman, naiiba ang mga ito sa disenyo, katumpakan at saklaw ng aplikasyon.

Ang presyon ng atmospera ay sinusukat gamit ang pressure gauge na tinatawag na barometer. Kung kinakailangan upang matukoy ang vacuum (iyon ay, presyon sa ibaba ng atmospheric), isa pang uri nito ang ginagamit, isang vacuum gauge.
Upang malaman ang presyon ng dugo ng isang tao, ginagamit ang isang sphygmomanometer. Ito ay mas kilala sa karamihan ng mga tao bilang isang non-invasive blood pressure monitor. Mayroong maraming mga uri ng naturang mga aparato: mula sa mercury mechanical hanggang sa ganap na awtomatikong digital. Ang kanilang katumpakan ay depende sa mga materyales kung saan sila ginawa at sa lokasyon ng pagsukat.
Ang mga pagbaba ng presyon sa kapaligiran (sa Ingles - pagbaba ng presyon) ay tinutukoy gamit ang mga differential pressure meter (hindi dapat malito sa mga dynamometer).

Mga uri ng presyon

Isinasaalang-alang ang presyon, ang formula para sa paghahanap nito at ang mga pagkakaiba-iba nito para sa iba't ibang mga sangkap, ito ay nagkakahalaga ng pag-aaral tungkol sa mga varieties ng dami na ito. Lima sila.

Ganap.
Barometric
Sobra-sobra.
Vacuum na sukatan.
Differential.

Ganap

Ito ang pangalan ng kabuuang presyon kung saan matatagpuan ang isang sangkap o bagay, nang hindi isinasaalang-alang ang impluwensya ng iba pang mga gas na bahagi ng atmospera.

Ito ay sinusukat sa pascals at ang kabuuan ng labis at atmospheric pressure. Ito rin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng barometric at vacuum.

Kinakalkula ito gamit ang formula na P = P 2 + P 3 o P = P 2 - P 4.

Ang panimulang punto para sa ganap na presyon sa ilalim ng mga kondisyon ng planetang Earth ay ang presyon sa loob ng lalagyan kung saan naalis ang hangin (iyon ay, isang klasikong vacuum).

Tanging ang ganitong uri ng presyon ang ginagamit sa karamihan ng mga thermodynamic formula.

Barometric

Ang terminong ito ay tumutukoy sa presyon ng atmospera (gravity) sa lahat ng mga bagay at bagay na matatagpuan dito, kabilang ang ibabaw ng Earth mismo. Alam din ito ng karamihan bilang atmospheric.

Ito ay inuri bilang isa at ang halaga nito ay nag-iiba depende sa lugar at oras ng pagsukat, pati na rin sa mga kondisyon ng panahon at lokasyon sa itaas/sa ibaba ng antas ng dagat.

Ang magnitude ng barometric pressure ay katumbas ng modulus ng atmospheric force sa isang lugar ng isang unit na normal dito.

Sa isang matatag na kapaligiran, ang magnitude ng pisikal na hindi pangkaraniwang bagay na ito ay katumbas ng bigat ng isang haligi ng hangin sa isang base na may isang lugar na katumbas ng isa.

Ang normal na barometric pressure ay 101,325 Pa (760 mm Hg sa 0 degrees Celsius). Bukod dito, mas mataas ang bagay mula sa ibabaw ng Earth, mas mababa ang presyon ng hangin dito. Bawat 8 km ay bumababa ito ng 100 Pa.

Salamat sa ari-arian na ito, ang tubig sa mga takure ay kumukulo nang mas mabilis sa mga bundok kaysa sa kalan sa bahay. Ang katotohanan ay ang presyon ay nakakaapekto sa kumukulo: habang bumababa ito, bumababa ang huli. At vice versa. Ang pagpapatakbo ng naturang mga kagamitan sa kusina bilang pressure cooker at autoclave ay nakabatay sa property na ito. Ang pagtaas ng presyon sa loob ng mga ito ay nag-aambag sa pagbuo ng mas mataas na temperatura sa mga sisidlan kaysa sa mga ordinaryong kawali sa kalan.

Ang barometric altitude formula ay ginagamit upang kalkulahin ang atmospheric pressure. Parang nasa larawan sa ibaba.

Ang P ay ang nais na halaga sa altitude, ang P 0 ay ang density ng hangin na malapit sa ibabaw, ang g ay ang libreng pagbagsak ng acceleration, ang h ay ang taas sa ibabaw ng Earth, ang m ay ang molar mass ng gas, t ang temperatura ng system, Ang r ay ang unibersal na gas constant na 8.3144598 J⁄( mol x K), at ang e ay ang Eichler number na katumbas ng 2.71828.

Kadalasan sa formula sa itaas para sa presyur sa atmospera, ang K - Boltzmann's constant ay ginagamit sa halip na R. Ang unibersal na pare-pareho ng gas ay madalas na ipinahayag sa pamamagitan ng produkto nito sa pamamagitan ng numero ni Avogadro. Ito ay mas maginhawa para sa mga kalkulasyon kapag ang bilang ng mga particle ay ibinibigay sa mga moles.

Kapag gumagawa ng mga kalkulasyon, dapat mong palaging isaalang-alang ang posibilidad ng mga pagbabago sa temperatura ng hangin dahil sa isang pagbabago sa meteorolohiko sitwasyon o kapag nakakakuha ng altitude sa itaas ng antas ng dagat, pati na rin ang geographic na latitude.

Gauge at vacuum

Ang pagkakaiba sa pagitan ng atmospheric at sinusukat na ambient pressure ay tinatawag na labis na presyon. Depende sa resulta, nagbabago ang pangalan ng dami.

Kung ito ay positibo, ito ay tinatawag na gauge pressure.

Kung ang resulta na nakuha ay may minus sign, ito ay tinatawag na vacuummetric. Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na hindi ito maaaring mas malaki kaysa sa barometric.

Differential

Ang halagang ito ay ang pagkakaiba sa presyon sa iba't ibang mga punto ng pagsukat. Bilang isang tuntunin, ginagamit ito upang matukoy ang pagbaba ng presyon sa anumang kagamitan. Ito ay totoo lalo na sa industriya ng langis.

Ang pagkakaroon ng korte kung anong uri ng thermodynamic na dami ang tinatawag na presyon at kung anong mga formula ang natagpuan, maaari nating tapusin na ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay napakahalaga, at samakatuwid ang kaalaman tungkol dito ay hindi kailanman magiging labis.

7. Problema sa pagkalkula ng presyon ng mga solidong katawan

Problema: Ang isang makina na tumitimbang ng 12,000 N ay may suportadong lugar na 2.5 m2. Tukuyin ang presyon ng makina sa pundasyon.

Ibinigay:
P=12000 N
S=2.5 m2

p - ?

Solusyon:

p=P/S

=> p=P/S

p=12000 N/2.5 m2=4.8 kPa

Sagot. p=4.8 kPa

Problema: Ang isang kahon na tumitimbang ng 960 N ay nagbibigay ng presyon na 5 kPa sa isang suporta. Ano ang lugar ng suporta ng kahon?

Ibinigay:
P=960 N
p=5 kPa

S - ?

5*103 Pa

Solusyon:

p=F/S

=> p=P/S

=> S=P/p

S=960 N/5*103 Pa=0.192 m2

Sagot. S= 0.192 m 2

Problema: Ang dalawang-axle na trailer na may kargada ay may bigat na 2.5 tonelada.

Ibinigay:
m=2.5 t
S=125 cm2
2 ehe;
4 na gulong
g=10 N/kg

p - ?

2.5*103kg

125*10-4m2

Solusyon:

p=F/S

F=m*g

S=4S hanggang

=> p=m*g/4Sк

p=2.5*103kg*10N/kg/4*125*10-4m2=5*105Pa

Sagot. p= 5*10 5 Pa

Ang isang batang lalaki na tumitimbang ng 48 kg ay nagdiin sa isang suporta. Kalkulahin kung gaano kalaki ang presyon nito kung ang kabuuang lugar ng mga talampakan nito ay 320 cm 2 .

Ang pagkakaroon ng pagsusuri sa kondisyon, isinulat namin ito sa isang maikling anyo, na nagpapahiwatig ng masa ng batang lalaki at ang lugar ng kanyang talampakan (Larawan 1). Pagkatapos, sa isang hiwalay na column, isinusulat namin sa SI system ang mga dami na ibinibigay sa mga non-system unit sa kondisyon. Ang masa ng batang lalaki ay ibinibigay sa sistema ng SI, ngunit ang lugar, na ipinahayag sa square centimeters, ay dapat ipahayag sa square meters:

320 cm 2 = 320∙(0.01 m) 2 = 320∙0.0001 m 2 = 0.032 m 2.

kanin. 1. Maikling kondisyon ng gawain Blg

Upang mahanap ang presyon, kailangan nating hatiin ang puwersa kung saan kumikilos ang batang lalaki sa suporta sa pamamagitan ng lugar ng suporta:

Hindi namin alam ang halaga ng puwersa, ngunit ang mga kondisyon ng problema ay kinabibilangan ng masa ng batang lalaki. Ang puwersa kung saan ito kumikilos sa suporta ay ang bigat nito. Ipagpalagay na ang batang lalaki ay hindi gumagalaw, maaari nating ipagpalagay na ang kanyang timbang ay katumbas ng puwersa ng grabidad, na katumbas ng produkto ng masa ng batang lalaki at ang pagbilis ng grabidad.

Ngayon ay maaari nating pagsamahin ang parehong mga formula sa isang huling isa. Upang gawin ito, sa halip na ang puwersa F, pinapalitan namin ang produkto mg mula sa pangalawang formula sa unang formula. Pagkatapos ang formula ng pagkalkula ay magiging ganito:

Ang susunod na yugto ay suriin ang dimensionality ng resulta na nakuha. Dimensyon ng masa [m] = kg, dimensyon ng gravity acceleration [g] = N/kg, sukat ng lugar [S] = m 2. Pagkatapos

Panghuli, palitan natin ang numerical data mula sa problem statement sa final formula:

Huwag kalimutang isulat ang sagot. Maaari tayong gumamit ng maramihan sa ating sagot

Sagot: p= 15 kPa.

(Kung isusulat mo ang = 15,000 Pa sa iyong sagot, magiging tama rin iyon.)

Ang kumpletong solusyon sa huling anyo nito ay magiging ganito (Larawan 2):

kanin. 2. Kumpletong solusyon sa problema No. 1

2. Gawain Blg. 2

Ang bloke ay kumikilos sa suporta na may lakas na 200 N, habang ito ay nagsasagawa ng presyon ng 4 kPa. Ano ang lugar ng suporta ng bloke?

Isulat natin ang isang maikling kondisyon at ipahayag ang presyon sa sistema ng SI (4 kPa = 4000 Pa) (Larawan 3).

kanin. 3. Maikling kondisyon ng gawain Blg. 2

Ang lugar sa ibabaw ay kasama sa formula na alam natin para sa pagkalkula ng presyon.

Mula sa formula na ito kailangan nating ipahayag ang lugar ng suporta. Alalahanin natin ang mga tuntunin sa matematika. Ang Force F ay ang dibidendo, ang lugar ng suporta S ay ang divisor, ang pressure p ay ang quotient. Upang makahanap ng hindi kilalang divisor, kailangan mong hatiin ang dibidendo sa quotient. Makakatanggap kami ng:

Suriin natin ang sukat ng resulta na nakuha. Ang lugar ay dapat ipahayag sa square meters.

Kapag sinusuri, pinalitan namin ang mga pascals ng mga newton bawat metro kuwadrado, at ang fractional na linya na may isang tanda ng dibisyon. Alalahanin na ang paghahati ng mga fraction ay pinapalitan ng multiplikasyon. Sa kasong ito, ang fraction na ang divisor ay binabaligtad, iyon ay, ang numerator at denominator nito ay nagbabago ng mga lugar. Pagkatapos nito, ang newton sa numerator (bago ang fraction) at ang newton sa denominator ng fraction ay kinansela, na nag-iiwan ng square meters.

Tandaan na ang pagsuri sa dimensionality ay isang napakahalagang yugto sa paglutas ng problema, dahil pinapayagan ka nitong makita ang mga error na hindi sinasadyang ginawa kapag nagsasagawa ng mga pagbabagong matematikal.

Pagkatapos suriin ang dimensionality ng resulta, kakalkulahin namin ang numerical value ng lugar, papalitan ang data mula sa maikling kundisyon:

Huwag kalimutang itala ang sagot.

Sagot: S = 0.05 m2.

Ang isang ganap na kumpletong solusyon sa problema ay magiging ganito (Larawan 4):

Fig 4. Kumpletong solusyon sa problema No. 2

Solid na presyon

/Artikulo para sa mga mag-aaral sa ika-7 baitang/

§ Nilalaman:

1. Ano ang pressure?

2. Mga paraan upang taasan at bawasan ang presyon.

3. Presyon sa buhay na kalikasan.

4. Presyon sa teknolohiya.

5. Paglutas ng mga problema para sa pagkalkula ng presyon.

6. Mga gawaing pang-eksperimento.

7. Mga kawili-wiling problema lang.

1.Ano ang pressure?

Isipin na pupunta ka sa isang ski trip. Ang mga ski ay dumadausdos sa snow, na nag-iiwan ng napakababaw na marka. Ano ang mangyayari kung aalisin mo ang iyong ski? Siyempre, mahuhulog ka kaagad sa niyebe. Alamin natin kung bakit ito nangyayari. Ang bigat, iyon ay, ang puwersa kung saan pinindot ng isang tao ang niyebe, ay nananatiling pareho. Ano ang nagbago? Support area lang (ihambing ang boot soles at ski soles). Nangangahulugan ito na maaari nating ipagpalagay na ang resulta ng puwersa ay nakasalalay hindi lamang sa puwersa mismo - ang punto ng aplikasyon, direksyon, modulus - kundi pati na rin sa lugar ng contact.

Upang subukan ito, magsagawa tayo ng isang eksperimento. Kumuha ng foam sponge at isang bar ng sabon. Ilagay ang sabon sa espongha na may pinakamalaking gilid. Pansinin ang pagpapapangit ng espongha. Ngayon, baligtarin ang sabon sa gilid nito. Ano ang nagbago? Ngayon ay maaari nating tapusin: ang resulta ng isang puwersa ay nakasalalay sa parehong puwersa mismo at sa lugar ng impluwensya nito. Samakatuwid, kailangan natin ng pisikal na dami na isinasaalang-alang ang parehong mga salik. Ang dami na ito ay tinatawag na presyon Ang ratio ng puwersa F sa ibabaw na lugar S, sa kondisyon na ang puwersa ay kumikilos nang patayo sa ibabaw, ay tinatawag na presyon.

p = F/S

Ang mga yunit ng presyon ay kinakalkula gamit ang formula: 1 N/sq.m = 1 Pa (pascal). Bilang karagdagan sa mga pangunahing yunit, ginagamit din ang mga prefix:

1 kPa = 1000 Pa, 1 MPa = 1,000,000 Pa

Isipin kung ang mga prefix na "millie" at "micro" ay ginagamit? Bakit?

2.Mga paraan ng pagtaas at pagbaba ng presyon.

Una, sagutin natin ang tanong: bakit kailangan ito? Nakita mo na ba ang mga markang iniwan ng mabibigat na sasakyan at traktora sa lupa? Ang gayong malalim na mga ruts ay lumitaw nang tumpak dahil sa mataas na presyon. Nangangahulugan ito na sa mga ganitong kaso kailangan itong bawasan. Dahil ang presyon ay nakasalalay sa puwersa at lugar, maaari itong baguhin sa pamamagitan ng pagbabago ng mga halagang ito.

Bakit tataas ang presyon? Subukang maghiwa ng tinapay gamit ang mapurol na kutsilyo. Paano naiiba ang isang mapurol na kutsilyo mula sa isang matalim, siyempre, ang lugar ng talim at ang presyon na nilikha. Samakatuwid, ang lahat ng mga instrumento sa pagputol at pagbubutas ay dapat na napakatalas.

3. Presyon sa buhay na kalikasan. 4. Presyon sa teknolohiya

Dapat isaalang-alang ang presyon sa mechanical engineering, arkitektura, at transportasyon Napag-usapan na natin sa itaas ang tungkol sa mga makina na nagpapa-deform sa lupa. Nagdudulot sila ng hindi na mapananauli na pinsala sa kapaligiran. Halimbawa, sa panahon ng pag-unlad ng Far North, ang malalaking lugar ng reindeer moss, ang pangunahing pagkain para sa reindeer, ay nawasak ng mga traktor ng uod, na negatibong nakakaapekto sa kanilang populasyon. Upang maiwasan ito, kinakailangan upang bawasan ang presyon, iyon ay, bawasan ang puwersa ng presyon o dagdagan ang lugar. Ang pagbabawas ng puwersa ay mahirap: upang gawin ito kailangan mong bawasan ang masa sa pamamagitan ng paggamit ng mas magaan na materyales. Ngunit ang mga sangkap na ito ay maaaring marupok o napakamahal. Samakatuwid, ito ay pinaka-madalas na ginagamit upang madagdagan ang lugar na ito ay maaaring gawin sa iba't ibang paraan: gamit ang mga track sa mga traktora, pagdaragdag ng diameter ng mga gulong, gamit ang kung paano ang mga gulong ay napalaki ay napakahalaga din, dahil ang lugar ng contact Ang mga uod ay nakadepende din dito. Ang pundasyon ng isang gusali ay ginagamit upang mapawi ang presyon Mula noong sinaunang panahon, ang mga guwang na haligi ay ginagamit sa pagtatayo. Ang pagkakaroon ng sapat na lakas, ang mga ito ay mas magaan kaysa sa mga solid, at samakatuwid ang presyon na nilikha ay mas mababa din.

Mekanismo

Presyon, kPa

Crawler tractors (swamp) na may pinalawak na mga track

20 -30

Sinusubaybayan ang mga traktor

40 -50

Mga gulong ng kotse

230 -300

Mga gulong ng isang railway car sa riles

300 000

5. Paglutas ng mga problema para sa pagkalkula ng presyon.

§ 1) May isang brick sa sahig na may mga sukat: taas - 5 cm, lapad - 10 cm, haba - 20 cm Ang bigat nito ay 2 kg.

§ 2) Ano ang haba ng skis kung ang isang taong tumitimbang ng 80 kg na nakatayo sa mga ito ay nagdudulot ng presyon ng 2.5 kPa sa snow? Ski lapad 8 cm.

§ 3) Anong pressure ang ibinibigay ng caterpillar tractor sa lupa kung ang bigat ng tractor ay 3.2 tonelada at ang area ng isang caterpillar ay 0.8 sq.m?

6.Mga gawaing pang-eksperimento.

§ 1) Tukuyin ang presyon ng baso ng tsaa sa mesa. Magbabago ba ang presyon ng dugo ko kung umiinom ako ng tsaa? ilang beses?

§ 2) Ilang beses magbabago ang pressure ng isang physics textbook sa mesa kung ito ay ilalagay sa gilid nito? Paano kung ang aklat-aralin sa pisika ay mapalitan ng kasaysayan?

7.Simply kawili-wiling mga gawain.

§ 1) Ang scout ay dapat tumawid sa ilog sa manipis na yelo. Bumuo ng isang aparato na nagbabawas sa panganib ng pagtawid.

§ 2) Bakit hindi direktang inilatag ang mga riles sa lupa?

§ 3) Bakit mas madaling maputol ang iyong sarili nang hindi sinasadya gamit ang isang matalim na labaha kaysa sa isang kutsilyo?

§ 4) Ang kahoy na dingding ay pinindot ng lakas na 200 N, una gamit ang isang palad, pagkatapos ay may parehong puwersa na may isang awl. Ang mga puwersa ay pantay sa magnitude, bakit iba ang resulta?

Ang presyon ay isang napakahalagang pisikal na dami na gumaganap ng malaking papel kapwa sa nakapaligid na kalikasan at sa buhay ng tao. Sa panlabas na hindi nakikita ng mata ng tao, ang presyon ay napakalinaw na mararamdaman ng bawat isa sa atin. Ito ay natutunan lalo na ng mga matatandang tao na kadalasang dumaranas ng mataas na presyon ng dugo (o kabaligtaran mula sa mababang presyon ng dugo). Ngunit sa aming artikulo ay pag-uusapan natin ang higit pa tungkol sa presyon sa pisika, kung paano ito sinusukat at kinakalkula, kung anong mga formula ang mayroon para sa pagkalkula ng presyon ng iba't ibang mga sangkap: hangin, likido o solid.

Kahulugan ng presyon sa pisika

Sa pisika, ang presyur ay nauunawaan bilang isang termodinamikong dami na ipinahayag bilang ratio ng perpendicular pressure force sa surface area kung saan ito kumikilos. Bukod dito, ayon sa batas ni Pascal, kung ang sistema ay nasa isang estado ng balanse, kung gayon ang presyon dito ay magiging pareho para sa lahat ng mga punto ng sistema.

Sa pisika, pati na rin sa kimika, ang presyon ay tinutukoy ng malaking titik P, na nagmula sa salitang Latin na "pressura" - presyon. (Sa Ingles, ang presyon ay nanatiling halos hindi nagbabago - presyon).

Pangkalahatang formula ng presyon

Mula sa klasikal na kahulugan ng kung ano ang presyon, isang pangkalahatang pormula para sa pagkalkula nito ay maaaring makuha. Magiging ganito ang hitsura:

Kung saan ang F ay ang pressure force, at ang S ay ang surface area kung saan ito kumikilos. Iyon ay, sa madaling salita, ang formula para sa paghahanap ng presyon ay ang puwersa na kumikilos sa isang tiyak na ibabaw, na hinati sa lugar ng mismong ibabaw na ito.

Tulad ng makikita mula sa formula, kapag kinakalkula ang presyon ang sumusunod na prinsipyo ay palaging nalalapat: mas maliit ang puwang na apektado ng puwersa, mas malaki ang dami ng puwersa ng pagpindot dito at vice versa.

Maaari itong mailarawan sa isang simpleng halimbawa sa totoong buhay: pinakamadaling maghiwa ng tinapay gamit ang isang matalim na kutsilyo, dahil ang isang matalim na kutsilyo ay may matalas na talim, iyon ay, ang ibabaw na lugar S mula sa formula ay minimal, na nangangahulugan na ang presyon ng kutsilyo sa tinapay ay magiging pinakamataas na katumbas ng inilapat na puwersa F ng may hawak ng kutsilyo. Ngunit mas mahirap ang pagputol ng tinapay gamit ang isang mapurol na kutsilyo, dahil ang talim nito ay may malaking ibabaw na lugar S, at ang presyon ng kutsilyo sa tinapay ay magiging mas mababa, na nangangahulugan na upang maputol ang isang piraso ng tinapay kailangan mo. upang maglapat ng mas malaking halaga ng puwersa F.

Ang pangkalahatang formula para sa presyon, sa katunayan, ay perpektong naglalarawan ng formula para sa presyon ng isang solidong katawan.

Mga yunit ng presyon

Ayon sa mga pamantayan ng International Metric System, ang presyon ay sinusukat sa pascals. Ang isang pascal mula sa klasikal na pormula ay katumbas ng isang Newton (Tulad ng alam natin, ang Newton ay ang ating yunit ng pagsukat ng puwersa) na hinati sa isang metro kuwadrado.

Ngunit sayang, sa pagsasagawa ang pascal ay lumalabas na isang napakaliit na yunit at hindi palaging maginhawang gamitin ito upang sukatin ang presyon, kaya ang iba pang mga yunit ay kadalasang ginagamit upang sukatin ang presyon:

Mga Bar – ang isang bar ay katumbas ng 105 pascals
Milimetro ng haligi ng tubig
Mga metro ng haligi ng tubig
Teknikal at pisikal na kapaligiran

Formula ng Hydrostatic Pressure

Tulad ng alam natin, ang iba't ibang estado ng bagay ay may iba't ibang pisikal na katangian. Ang mga likido ay naiiba sa kanilang mga katangian mula sa mga solido, at ang mga gas, sa turn, ay naiiba sa lahat ng mga ito. Samakatuwid, lohikal na ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng presyon para sa mga likido, solido at gas ay magkakaiba din. Kaya, halimbawa, ang formula para sa presyon ng tubig (o hydrostatic pressure) ay magiging ganito:

Kung saan ang maliit na p ay ang density ng sangkap, ang g ay ang acceleration ng gravity, ang h ay ang taas.

Sa partikular, ang formula na ito ay nagpapaliwanag kung bakit kapag ang mga maninisid (o isang bathyscaphe o isang submarino) ay sumisid sa lalim, ang presyon ng nakapalibot na tubig ay tumataas at higit pa. Malinaw din sa formula na ito kung bakit ang isang bagay na nalulubog sa ilang uri ng halaya ay sasailalim sa mas malaking presyon kaysa sa isang bagay na inilubog lamang sa tubig, dahil ang density ng jelly (p) ay mas mataas kaysa sa tubig, at mas mataas ang density ng likido, mas mataas ang hydrostatic pressure nito.

Ang formula na ibinigay namin para sa hydrostatic pressure ay may bisa hindi lamang para sa mga likido, kundi pati na rin para sa mga gas. Samakatuwid, kapag umakyat sa matataas na bundok (kung saan ang hangin ay mas manipis, na nangangahulugang mas kaunting presyon), pati na rin kapag bumababa sa kalaliman sa ilalim ng tubig, ang isang tao, maninisid o umaakyat ay dapat sumailalim sa espesyal na pagbagay, masanay sa katotohanan na ang ibang maaapektuhan siya ng pressure.

Ang biglaang pagbabago sa presyon ay maaaring humantong sa decompression sickness (sa kaso ng mga diver) o "mountain sickness" (sa kaso ng mga umaakyat). Ang parehong "queson" at "gornyashka", bilang sila ay slangly na tinatawag ng mga diver at climber, ay sanhi ng isang matalim na pagbabago sa presyon sa kapaligiran. Iyon ay, kung ang isang hindi handa na tao ay biglang nagsimulang umakyat sa Everest, mabilis niyang mahuhuli ang isang "miner," at kung ang parehong tao ay nagsimulang bumaba sa ilalim ng Mariinskaya Trench, siya ay garantisadong makakatanggap ng isang "caisson." Sa unang kaso, ang dahilan ay hindi ang pagbagay ng katawan sa mababang presyon ng dugo, ngunit sa pangalawa, sa mataas na presyon ng dugo.

American divers sa isang decompression chamber na idinisenyo upang ihanda sila para sa deep-sea diving at iakma ang kanilang mga katawan sa mataas na presyon ng kalaliman ng karagatan.

Bahagyang presyon at ang formula nito

Kahit na ang hydrostatic pressure formula ay naaangkop para sa mga gas, ito ay mas maginhawa upang kalkulahin ang presyon para sa kanila gamit ang isa pang formula, ang partial pressure formula.

Ang katotohanan ay ang ganap na dalisay na mga sangkap ay bihirang matatagpuan sa kalikasan, at ito ay nalalapat sa parehong mga likido at gas. Karaniwan, sa pagsasanay, ang iba't ibang mga mixtures ay nangingibabaw sa nakapaligid na mundo, at ito ay lohikal na ang bawat isa sa mga bahagi ng naturang timpla ay maaaring magbigay ng iba't ibang mga presyon ay tinatawag na bahagyang; Ang pagtukoy sa bahagyang presyon ay simple - ito ay katumbas ng kabuuan ng mga presyon ng bawat bahagi ng pinag-uusapang pinaghalong. Samakatuwid, ang formula ng bahagyang presyon ay magkakaroon ng sumusunod na anyo:

P = P 1 + P 2 + P 3

Kung saan ang P 1 , P 2 at P 3 ay ang mga presyon ng bawat isa sa mga bahagi ng pinaghalong gas, ang tinatawag na "ideal na gas".

Halimbawa, upang matukoy ang presyon ng hangin, ang karaniwang pormula para sa hydrostatic pressure na ginawa lamang ay hindi sapat, dahil ang hangin sa katotohanan ay pinaghalong iba't ibang mga gas, kung saan bilang karagdagan sa pangunahing bahagi ng oxygen, na kung saan lahat tayo ay huminga, mayroong iba pa. : nitrogen, argon, atbp.

Ang ganitong mga kalkulasyon ay dapat gawin gamit ang partial pressure formula.

Ang perpektong formula ng presyon ng gas

Kapansin-pansin din na ang presyon ng isang perpektong gas, iyon ay, ang bawat indibidwal na bahagi ng isang halo ng gas, ay maaaring maginhawang kalkulahin gamit ang formula ng molecular kinetic theory.

Kung saan ang n ay ang konsentrasyon ng mga molekula ng gas, ang T ay ang ganap na temperatura ng gas, ang k ay ang pare-pareho ng Boltzmann (nagpapahiwatig ng ugnayan sa pagitan ng kinetic energy ng isang particle ng gas at ang ganap na temperatura nito), ito ay katumbas ng 1.38*10 -23 J /K.

Mga instrumento sa pagsukat ng presyon

Siyempre, ang sangkatauhan ay nag-imbento ng maraming mga aparato na nagbibigay-daan sa iyo upang mabilis at maginhawang sukatin ang mga antas ng presyon. Upang sukatin ang ambient pressure, na kilala rin bilang atmospheric pressure, ginagamit ang isang device gaya ng pressure gauge o barometer.

Upang malaman ang presyon ng dugo ng isang tao, na kadalasang sanhi ng mga karamdaman, ginagamit ang isang aparato na kilala sa karamihan ng mga tao na tinatawag na non-invasive tonometer. Mayroong maraming mga uri ng naturang mga aparato.

Sa kanilang pananaliksik, kinakalkula din ng mga biologist ang osmotic pressure - ito ang pressure sa loob at labas ng cell. At ang mga meteorologist, lalo na batay sa mga pagbabago sa presyon sa kapaligiran, ay hinuhulaan ang lagay ng panahon para sa atin.

Kuznetsov V. N. Presyon. Mahusay na Russian Encyclopedia. Nakuha noong Agosto 27, 2016.
E.R. Cohen et al, "Mga Dami, Yunit at Simbolo sa Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008). - p. 14.