Ember sílécen, és nélkülük.

Laza havon az ember nagy nehezen megy, minden lépésnél mélyen süllyed. De miután sílécet vett fel, tud járni, szinte anélkül, hogy beleesne. Miért? Síléceken vagy síléc nélkül az ember a saját súlyával megegyező erővel hat a havon. Ennek az erőnek a hatása azonban mindkét esetben eltérő, mert más a felület, amelyen az ember nyomja, síléccel és anélkül. A síléc felülete közel 20-szorosa a talp felületének. Ezért síléceken állva az ember a hófelület minden négyzetcentiméterére 20-szor kisebb erővel hat, mint ha síléc nélkül áll havon.

A diák, aki gombokkal újságot tűz a táblára, minden gombra ugyanolyan erővel hat. Azonban egy élesebb végű gombot könnyebben be lehet vinni a fába.

Ez azt jelenti, hogy egy erő hatásának eredménye nem csak az erő modulusától, irányától és alkalmazási pontjától függ, hanem annak a felületnek a területétől is, amelyre az erőt alkalmazzák (amelyre merőlegesen hat).

Ezt a következtetést fizikai kísérletek is megerősítik.

Tapasztalat. Ennek az erőnek az eredménye attól függ, hogy mekkora erő hat a felület egységnyi területére.

A szögeket egy kis deszka sarkaiba kell beütni. Először a deszkába vert szögeket hegyükkel felfelé helyezzük a homokra, és súlyt helyezünk a táblára. Ebben az esetben a szögfejek csak kissé nyomódnak a homokba. Ezután fordítsa meg a táblát, és tegye a szögeket a hegyére. Ebben az esetben a támasztó terület kisebb, és ugyanazon erő hatására a szögek mélyen a homokba kerülnek.

Tapasztalat. Második illusztráció.

Ennek az erőnek az eredménye attól függ, hogy milyen erő hat az egyes felületegységekre.

A vizsgált példákban az erők a test felületére merőlegesen hatnak. A személy súlya merőleges volt a hó felszínére; a gombra ható erő merőleges a tábla felületére.

érték, egyenlő az aránnyal a felületre, ennek a felületnek a területére merőlegesen ható erőt nyomásnak nevezzük.

A nyomás meghatározásához a felületre merőlegesen ható erőt el kell osztani a felülettel:

nyomás = erő / terület.

Jelöljük a kifejezésben szereplő mennyiségeket: nyomás - p, a felületre ható erő, - Fés a felület S.

Ezután megkapjuk a képletet:

p = F/S

Nyilvánvaló, hogy az ugyanazon a területen ható nagyobb erő nagyobb nyomást eredményez.

Nyomásegységnek azt a nyomást kell tekinteni, amely 1 N erőt hoz létre, amely 1 m 2 -es felületre ható merőlegesen erre a felületre.

Nyomás mértékegysége - newton per négyzetméter (1 N/m2). A francia tudós tiszteletére Blaise Pascal pascalnak hívják Pa). És így,

1 Pa = 1 N / m 2.

Más nyomásegységeket is használnak: hektopaskális (hPa) És kilopascal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Írjuk fel a probléma feltételét és oldjuk meg.

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

SI mértékegységben: S = 0,03 m 2

Megoldás:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,

p\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

"Válasz": p = 15000 Pa = 15 kPa

A nyomás csökkentésének és növelésének módjai.

Egy nehéz hernyótraktor 40-50 kPa nyomást fejt ki a talajra, vagyis csak 2-3-szor nagyobb, mint egy 45 kg-os fiú nyomása. A traktor tömege ugyanis a lánctalpas hajtás miatt nagyobb területen oszlik el. És ezt megállapítottuk hogyan több területet annál kisebb nyomást fejt ki ugyanaz az erő erre a támasztékra .

Attól függően, hogy kicsi vagy nagy nyomást kell elérnie, a támasztó terület növekszik vagy csökken. Például annak érdekében, hogy a talaj ellenálljon egy épülő épület nyomásának, meg kell növelni az alapozás alsó részének területét.

A teherautók gumiabroncsait és a repülőgépek alvázát sokkal szélesebbre készítik, mint a személygépkocsiké. A különösen széles gumiabroncsokat a sivatagokban való utazásra tervezett autókhoz gyártják.

A nehéz gépek, mint például a traktor, a tank vagy a mocsár, amelyeknek nagy a sínek felfekvése, olyan mocsaras terepen haladnak át, amelyen az ember nem tud áthaladni.

Másrészt kis felülettel kis erővel nagy nyomás generálható. Például egy táblába nyomva egy gombot körülbelül 50 N erővel hatunk rá. Mivel a gomb hegyének területe körülbelül 1 mm 2, az általa keltett nyomás egyenlő:

p = 50 N / 0,000001 m 2 = 50 000 000 Pa \u003d 50 000 kPa.

Összehasonlításképpen: ez a nyomás 1000-szer nagyobb, mint a lánctalpas traktor által a talajra gyakorolt ​​nyomás. Még sok ilyen példát lehet találni.

A vágó- és szúrószerszámok (kések, ollók, marók, fűrészek, tűk stb.) pengéje speciálisan élezett. Az éles penge kihegyezett éle kis területű, így kis erő is nagy nyomást hoz létre, és ilyen szerszámmal könnyű dolgozni.

A vágó- és szúróeszközök a vadon élő állatokban is megtalálhatók: ezek a fogak, karmok, csőrök, tüskék stb. - mindegyik kemény anyagból készült, sima és nagyon éles.

Nyomás

Ismeretes, hogy a gázmolekulák véletlenszerűen mozognak.

Azt már tudjuk, hogy a gázok, ellentétben szilárd anyagokés folyadékokkal töltse fel az egész edényt, amelyben vannak. Például egy acélhenger a gázok tárolására, egy autógumi cső vagy egy röplabda. Ebben az esetben a gáz nyomást gyakorol a henger falára, aljára és fedelére, a kamrára vagy bármely más testre, amelyben található. A gáznyomás más okokból adódik, mint a szilárd test nyomása a hordozóra.

Ismeretes, hogy a gázmolekulák véletlenszerűen mozognak. Mozgásuk során ütköznek egymással, valamint annak az edénynek a falával, amelyben a gáz található. A gázban sok molekula található, ezért becsapódásuk száma igen nagy. Például a levegőmolekulák becsapódásainak számát egy helyiségben 1 cm 2 -es felületen 1 másodperc alatt egy huszonhárom számjegyű számmal fejezzük ki. Bár az egyes molekulák becsapódási ereje kicsi, az összes molekula hatása az edény falára jelentős - gáznyomást hoz létre.

Így, az edény falára (és a gázba helyezett testre) a gáznyomást a gázmolekulák becsapódása okozza .

Vegye figyelembe a következő tapasztalatot. Helyezzen egy gumilabdát a légszivattyú harangja alá. Kis mennyiségű levegőt tartalmaz, és van szabálytalan alakú. Ezután pumpával kiszivattyúzzuk a levegőt a harang alól. A labda héja, amely körül a levegő egyre ritkább lesz, fokozatosan megduzzad, és szabályos labda formát ölt.

Hogyan magyarázható ez az élmény?

A sűrített gáz tárolására és szállítására speciális, tartós acélpalackokat használnak.

Kísérletünkben mozgó gázmolekulák folyamatosan ütik a labda falait kívül-belül. A levegő kiszivattyúzásakor a golyó héja körüli harangban lévő molekulák száma csökken. De a labdán belül a számuk nem változik. Ezért a molekuláknak a héj külső falaira gyakorolt ​​​​ütéseinek száma kisebb lesz, mint a belső falakra gyakorolt ​​​​ütések száma. A ballont addig fújják fel, amíg gumihéjának rugalmassági ereje egyenlővé nem válik a gáz nyomó erejével. A labda héja labda alakját veszi fel. Ez azt mutatja a gáz minden irányban egyformán nyomja a falait. Más szóval, a felület négyzetcentiméterére eső molekuláris hatások száma minden irányban azonos. Minden irányban azonos nyomás jellemző a gázra, és hatalmas számú molekula véletlenszerű mozgásának következménye.

Próbáljuk meg csökkenteni a gáz térfogatát, de úgy, hogy a tömege változatlan maradjon. Ez azt jelenti, hogy a gáz minden köbcentiméterében több molekula lesz, a gáz sűrűsége nő. Ekkor megnő a molekulák falakra gyakorolt ​​hatásainak száma, azaz nő a gáznyomás. Ezt a tapasztalatok igazolhatják.

A képen A Egy üvegcső látható, amelynek egyik végét vékony gumifilm borítja. A csőbe dugattyút helyeznek. A dugattyú benyomásakor a csőben lévő levegő térfogata csökken, azaz a gáz összenyomódik. A gumifólia kidudorodik, jelezve, hogy a légnyomás a csőben megnőtt.

Éppen ellenkezőleg, az azonos tömegű gáz térfogatának növekedésével a molekulák száma minden köbcentiméterben csökken. Ez csökkenti az edény falait érő ütések számát - a gáz nyomása csökken. Valójában, amikor a dugattyút kihúzzák a csőből, a levegő mennyisége megnő, a film meghajlik az edényben. Ez a légnyomás csökkenését jelzi a csőben. Ugyanez a jelenség figyelhető meg, ha a csőben levegő helyett más gáz lenne.

Így, ha a gáz térfogata csökken, a nyomása nő, a térfogat növekedésével a nyomás csökken, feltéve, hogy a gáz tömege és hőmérséklete változatlan marad.

Hogyan változik egy gáz nyomása, ha állandó térfogatra hevítjük? Ismeretes, hogy a gázmolekulák mozgási sebessége melegítés hatására nő. Ha gyorsabban mozognak, a molekulák gyakrabban ütköznek az edény falaiba. Ezenkívül a molekula minden egyes falra gyakorolt ​​hatása erősebb lesz. Ennek eredményeként az edény falai nagyobb nyomást gyakorolnak.

Ennélfogva, A zárt edényben lévő gáz nyomása annál nagyobb, minél magasabb a gáz hőmérséklete, feltéve, hogy a gáz tömege és térfogata nem változik.

Ezekből a kísérletekből arra lehet következtetni annál nagyobb a gáz nyomása, minél gyakrabban és erősebben érik a molekulák az edény falát .

A gázok tárolására és szállítására erősen sűrítik. Ugyanakkor nyomásuk nő, a gázokat speciális, nagyon tartós palackokba kell zárni. Az ilyen hengerek például tengeralattjárókban sűrített levegőt, fémhegesztéshez használt oxigént tartalmaznak. Természetesen mindig emlékeznünk kell arra, hogy a gázpalackokat nem lehet fűteni, különösen akkor, ha gázzal vannak feltöltve. Mert, mint már tudjuk, egy robbanás nagyon kellemetlen következményekkel járhat.

Pascal törvénye.

A nyomást a folyadék vagy a gáz minden pontjára továbbítják.

A dugattyú nyomása a golyót megtöltő folyadék minden pontjára továbbítja.

Most gáz.

A szilárd anyagokkal ellentétben az egyes rétegek és kis folyadék- és gázrészecskék minden irányban szabadon mozoghatnak egymáshoz képest. Elég például egy pohárban enyhén a víz felszínére fújni, hogy a víz megmozduljon. Folyók jelennek meg a folyón vagy a tavon a legkisebb szellőre.

A gáz- és folyadékrészecskék mobilitása magyarázza ezt a rajtuk keletkező nyomás nemcsak az erő irányában, hanem minden ponton továbbítódik. Tekintsük ezt a jelenséget részletesebben.

A képen, A gázt (vagy folyadékot) tartalmazó edényt ábrázolunk. A részecskék egyenletesen oszlanak el az edényben. Az edényt egy dugattyú zárja le, amely fel-le mozoghat.

Némi erő kifejtésével mozdítsuk el a dugattyút egy kicsit befelé, és nyomjuk össze közvetlenül alatta a gázt (folyadékot). Ekkor a részecskék (molekulák) a korábbinál sűrűbben helyezkednek el ezen a helyen (b. ábra). A gázrészecskék mobilitása miatt minden irányba mozognak. Ennek eredményeként elrendezésük ismét egységes lesz, de a korábbinál sűrűbb lesz (c. ábra). Ezért a gáz nyomása mindenhol növekedni fog. Ez azt jelenti, hogy a gáz vagy folyadék összes részecskéje további nyomást gyakorol. Tehát, ha magának a dugattyúnak a közelében a gázra (folyadékra) ható nyomás 1 Pa-val nő, akkor minden ponton belül a gáz vagy folyadék nyomása ugyanannyival nagyobb lesz, mint korábban. A nyomás az edény falán, az alján és a dugattyún 1 Pa-val nő.

A folyadékra vagy gázra kifejtett nyomás minden irányban egyformán terjed bármely pontra .

Ezt az állítást ún Pascal törvénye.

Pascal törvénye alapján könnyen megmagyarázható a következő kísérlet.

Az ábrán egy üreges gömb látható, különböző helyeken kis lyukakkal. A labdához egy cső van rögzítve, amelybe dugattyút helyeznek. Ha vizet szív a labdába, és a dugattyút belenyomja a csőbe, akkor a golyóban lévő összes lyukból víz fog kifolyni. Ebben a kísérletben a dugattyú megnyomja a csőben lévő víz felszínét. A dugattyú alatti vízrészecskék kondenzálva átadják nyomásukat más, mélyebben fekvő rétegekre. Így a dugattyú nyomása a labdát megtöltő folyadék minden pontjára továbbítódik. Ennek eredményeként a víz egy része kiszorul a labdából az összes lyukból kifolyó azonos patakok formájában.

Ha a golyó meg van töltve füsttel, akkor amikor a dugattyút a csőbe nyomják, azonos füstfolyamok kezdenek kijönni a golyó összes lyukából. Ez megerősíti, hogy és a gázok a rajtuk keletkező nyomást minden irányban egyformán továbbítják.

Nyomás folyadékban és gázban.

A folyadék súlya alatt a cső gumi alja megereszkedik.

A folyadékokra, mint minden testre a Földön, hatással van a gravitációs erő. Ezért minden edénybe öntött folyadékréteg a súlyával nyomást hoz létre, amely Pascal törvénye szerint minden irányban továbbítódik. Ezért a folyadék belsejében nyomás van. Ez tapasztalattal igazolható.

Öntsön vizet egy üvegcsőbe, amelynek alsó nyílása vékony gumifóliával van lezárva. A folyadék súlya alatt a cső alja meghajlik.

A tapasztalat azt mutatja, hogy minél magasabban van a vízoszlop a gumifilm felett, annál jobban megereszkedik. De minden alkalommal, amikor a gumifenék megereszkedik, a csőben lévő víz egyensúlyba kerül (leáll), mert a gravitáció mellett a megfeszített gumifilm rugalmas ereje is hat a vízre.

Ábra.

Az alja eltávolodik a hengertől a gravitáció miatti nyomás miatt.

Egy másik, szélesebb vízzel ellátott edénybe engedjünk le egy gumifenekű csövet, amibe vizet öntenek. Látni fogjuk, hogy ahogy a csövet leengedjük, a gumifólia fokozatosan kiegyenesedik. A film teljes kiegyenesítése azt mutatja, hogy a felülről és alulról rá ható erők egyenlőek. A film teljes kiegyenesedése akkor következik be, amikor a csőben és az edényben a vízszint egybeesik.

Ugyanez a kísérlet elvégezhető egy csővel is, amelyben gumifólia zárja le az oldalnyílást, amint az a ábrán látható. Merítse ezt a vízcsövet egy másik vízedénybe az ábrán látható módon, b. Észre fogjuk venni, hogy a fólia újra kiegyenesedik, amint a vízszint a csőben és az edényben egyenlő lesz. Ez azt jelenti, hogy a gumifóliára ható erők minden oldalról azonosak.

Vegyünk egy edényt, amelynek az alja leeshet. Tegyük egy üveg vízbe. Ebben az esetben az alja szorosan hozzá van nyomva az edény széléhez, és nem esik le. A víznyomás ereje nyomja, alulról felfelé irányítva.

Óvatosan vizet öntünk az edénybe, és figyeljük az alját. Amint az edényben lévő víz szintje egybeesik az edényben lévő víz szintjével, az leesik az edényről.

A leválás pillanatában az edényben lévő folyadékoszlop lenyomja az alját, és a nyomás alulról felfelé halad át egy azonos magasságú, de az edényben található folyadékoszlop aljára. Mindkét nyomás azonos, de a fenék eltávolodik a hengertől a saját gravitációjának hatására.

A vízzel végzett kísérleteket fentebb leírtuk, de ha víz helyett bármilyen más folyadékot veszünk, akkor a kísérlet eredménye ugyanaz lesz.

Tehát a kísérletek ezt mutatják a folyadék belsejében nyomás van, és ugyanazon a szinten minden irányban azonos. A nyomás a mélységgel nő.

A gázok ebben a tekintetben nem különböznek a folyadékoktól, mert súlyuk is van. De emlékeznünk kell arra, hogy a gáz sűrűsége több százszor kisebb, mint a folyadék sűrűsége. Az edényben lévő gáz tömege kicsi, és sok esetben figyelmen kívül hagyható a "súly" nyomása.

A folyadéknyomás kiszámítása az edény alján és falán.

A folyadéknyomás kiszámítása az edény alján és falán.

Fontolja meg, hogyan számíthatja ki a folyadék nyomását az edény alján és falán. Először oldjuk meg a feladatot egy négyszögletes paralelepipedon alakú edényre.

Kényszerítés F, amellyel az ebbe az edénybe öntött folyadék az alját nyomja, egyenlő a súllyal P a folyadékot az edényben. A folyadék tömege a tömegének ismeretében határozható meg. m. A tömeg, mint tudod, a következő képlettel számítható ki: m = ρ V. Az általunk választott edénybe öntött folyadék térfogata könnyen kiszámítható. Ha az edényben lévő folyadékoszlop magasságát betűvel jelöljük hés az edény aljának területe S, Azt V = S h.

Folyékony tömeg m = ρ V, vagy m = ρ S h .

Ennek a folyadéknak a súlya P = gm, vagy P = g ρ S h.

Mivel a folyadékoszlop súlya megegyezik azzal az erővel, amellyel a folyadék az edény alját nyomja, akkor a súlyt elosztva P A térre S, megkapjuk a folyadéknyomást p:

p = P/S vagy p = g ρ S h/S,

Kaptunk egy képletet az edény alján lévő folyadék nyomásának kiszámítására. Ebből a képletből látható, hogy az edény alján lévő folyadék nyomása csak a folyadékoszlop sűrűségétől és magasságától függ.

Ezért a származtatott képlet szerint ki lehet számítani az edénybe öntött folyadék nyomását bármilyen formában(Szigorúan véve számításunk csak olyan edényekre alkalmas, amelyeknek egyenes prizma és henger alakúak. Az intézet fizika kurzusain bebizonyosodott, hogy a képlet tetszőleges alakú edényre is igaz). Ezenkívül az edény falára nehezedő nyomás kiszámítására is használható. A folyadékon belüli nyomást, beleértve az alulról felfelé irányuló nyomást is, szintén ezzel a képlettel számítjuk ki, mivel a nyomás azonos mélységben minden irányban azonos.

A nyomás kiszámításakor a képlet segítségével p = gph sűrűségre van szükség ρ kilogramm per köbméter(kg / m 3), és a folyadékoszlop magassága h- méterben (m), g\u003d 9,8 N / kg, akkor a nyomást pascalban (Pa) fejezzük ki.

Példa. Határozza meg az olajnyomást a tartály alján, ha az olajoszlop magassága 10 m és sűrűsége 800 kg/m 3 .

Írjuk fel a probléma állapotát, és írjuk le.

Adott :

ρ \u003d 800 kg / m 3

Megoldás :

p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.

Válasz : p ≈ 80 kPa.

Kommunikációs erek.

Kommunikációs erek.

Az ábrán két edény látható, amelyek gumicsővel vannak összekötve egymással. Az ilyen hajókat hívják kommunikál. Egy öntözőkanna, egy teáskanna, egy kávéskanna példák a kommunikáló edényekre. Tapasztalatból tudjuk, hogy például egy öntözőkannába öntött víz mindig egy szinten áll a kifolyócsőben és a belsejében.

Kommunikáló erekkel a következő egyszerű kísérlet végezhető el. A kísérlet elején a gumicsövet a közepébe szorítjuk, és az egyik csőbe vizet öntünk. Ezután kinyitjuk a bilincset, és a víz azonnal befolyik a másik csőbe, amíg a vízfelület mindkét csőben egy szintre nem kerül. Rögzítheti az egyik csövet egy állványon, a másikat pedig felemelheti, leengedheti vagy döntheti különböző irányba. És ebben az esetben, amint a folyadék megnyugszik, szintje mindkét csőben kiegyenlítődik.

Bármilyen alakú és keresztmetszetű összekötő edényekben a homogén folyadék felületei azonos szintre vannak állítva(feltéve, hogy a folyadék feletti légnyomás azonos) (109. ábra).

Ez a következőképpen igazolható. A folyadék nyugalomban van anélkül, hogy egyik edényből a másikba mozogna. Ez azt jelenti, hogy a nyomás mindkét edényben minden szinten azonos. A folyadék mindkét edényben azonos, azaz azonos a sűrűsége. Ezért a magasságának is azonosnak kell lennie. Amikor felemelünk egy edényt vagy folyadékot adunk hozzá, megnő a nyomás abban, és a folyadék egy másik edénybe kerül, amíg a nyomások ki nem egyensúlyoznak.

Ha egy sűrűségű folyadékot öntünk az egyik összekötő edénybe, és egy másik sűrűségű folyadékot öntünk a másodikba, akkor egyensúlyi állapotban ezeknek a folyadékoknak a szintje nem lesz azonos. És ez érthető. Tudjuk, hogy a folyadék nyomása az edény fenekén egyenesen arányos az oszlop magasságával és a folyadék sűrűségével. És ebben az esetben a folyadékok sűrűsége eltérő lesz.

Egyenlő nyomás mellett a nagyobb sűrűségű folyadékoszlop magassága kisebb lesz, mint egy kisebb sűrűségű folyadékoszlop magassága (ábra).

Tapasztalat. Hogyan határozzuk meg a levegő tömegét.

Levegősúly. Légköri nyomás.

légköri nyomás fennállása.

A légköri nyomás nagyobb, mint a ritkított levegő nyomása egy edényben.

A gravitációs erő hat a levegőre, valamint a Földön található bármely testre, ezért a levegőnek súlya van. A levegő tömegét könnyű kiszámítani, ismerve a tömegét.

Tapasztalatból megmutatjuk, hogyan kell kiszámítani a levegő tömegét. Ehhez vegyen egy erős üveggolyót parafával és egy gumicsövet egy bilinccsel. Szivattyúval kiszivattyúzzuk belőle a levegőt, bilinccsel leszorítjuk a csövet és egyensúlyozzuk a mérlegen. Ezután a gumicsövön lévő bilincset kinyitva engedjen bele levegőt. Ebben az esetben a mérleg egyensúlya felborul. A helyreállításhoz súlyokat kell helyeznie a másik mérleg serpenyőjére, amelyek tömege megegyezik a labda térfogatában lévő levegő tömegével.

A kísérletek kimutatták, hogy 0 ° C hőmérsékleten és normál légköri nyomáson az 1 m 3 térfogatú levegő tömege 1,29 kg. Ennek a levegőnek a tömege könnyen kiszámítható:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

A Földet körülvevő levegőburkot ún légkör (görögből. légkör gőz, levegő és gömb- labda).

A légkör a repülési megfigyelések szerint mesterséges műholdak Föld, több ezer kilométeres magasságig terjed.

A gravitáció hatására a légkör felső rétegei az óceánvízhez hasonlóan összenyomják az alsóbb rétegeket. A közvetlenül a Földdel szomszédos légréteg sűríti össze a legjobban, és Pascal törvénye szerint minden irányban továbbítja a rajta keletkező nyomást.

Ennek eredményeként a Föld felszíne a rajta lévő testek pedig a levegő teljes vastagságában tapasztalják a nyomást, vagy ahogy ilyenkor mondani szokták, tapasztalják Légköri nyomás .

A légköri nyomás létezése számos olyan jelenséggel magyarázható, amellyel az életben találkozunk. Nézzünk meg néhányat közülük.

Az ábrán egy üvegcső látható, amiben egy dugattyú található, amely szorosan illeszkedik a cső falaihoz. A cső végét vízbe mártjuk. Ha felemeli a dugattyút, akkor a víz felemelkedik mögötte.

Ezt a jelenséget vízszivattyúkban és néhány más készülékben használják.

Az ábrán egy hengeres edény látható. Parafával van lezárva, amelybe egy csapos csövet helyeznek. A levegőt egy szivattyú pumpálja ki az edényből. Ezután a cső végét vízbe helyezzük. Ha most kinyitja a csapot, akkor a víz egy szökőkútban az edény belsejébe fröccsen. A víz azért kerül az edénybe, mert a légköri nyomás nagyobb, mint a ritkított levegő nyomása az edényben.

Miért létezik a Föld léghéja?

Mint minden test, a Föld légburokát alkotó gázmolekulák is vonzódnak a Földhöz.

De akkor miért nem esnek mind a Föld felszínére? Hogyan őrzi meg a Föld léghéját, légkörét? Ennek megértéséhez figyelembe kell vennünk, hogy a gázok molekulái folyamatos és véletlenszerű mozgásban vannak. De ekkor egy másik kérdés is felmerül: miért nem repülnek el ezek a molekulák a világtérbe, vagyis az űrbe.

Annak érdekében, hogy teljesen elhagyja a Földet, a molekula, mint űrhajó vagy egy rakéta, nagyon nagy sebességgel kell rendelkeznie (legalább 11,2 km/s). Ez az ún második menekülési sebesség. A legtöbb molekula sebessége a Föld légburkában sokkal kisebb, mint ez a kozmikus sebesség. Ezért legtöbbjüket a gravitáció köti a Földhöz, csak elenyésző számú molekula repül a Földön túl az űrbe.

A molekulák véletlenszerű mozgása és a gravitáció rájuk gyakorolt ​​hatása azt eredményezi, hogy a Föld közelében lévő űrben gázmolekulák "lebegnek", légburkot, vagy az általunk ismert légkört alkotva.

A mérések azt mutatják, hogy a levegő sűrűsége gyorsan csökken a magassággal. Tehát a Föld felett 5,5 km-es magasságban a levegő sűrűsége kétszer kisebb, mint a Föld felszínén, 11 km-es magasságban - 4-szer kisebb stb. Minél magasabb, annál ritkább a levegő. És végül a legfelső rétegekben (a Föld felett több száz és ezer kilométerrel) a légkör fokozatosan levegőtlen térré változik. A Föld léghéjának nincs egyértelmű határa.

Szigorúan véve a gravitáció hatására a gáz sűrűsége egyetlen zárt edényben sem azonos az edény teljes térfogatában. Az edény alján a gáz sűrűsége nagyobb, mint a felső részein, ezért a nyomás az edényben nem azonos. Az edény alján nagyobb, mint a tetején. Az edényben lévő gáz esetében azonban ez a sűrűség- és nyomáskülönbség olyan kicsi, hogy sok esetben teljesen figyelmen kívül hagyható, csak ügyeljen rá. De a több ezer kilométeres légkörben a különbség jelentős.

Légköri nyomás mérése. A Torricelli élmény.

Lehetetlen a légköri nyomás kiszámítása a folyadékoszlop nyomásának kiszámítására szolgáló képlet segítségével (38. §). Egy ilyen számításhoz ismernie kell a légkör magasságát és a levegő sűrűségét. De a légkörnek nincs határozott határa, és a levegő sűrűsége különböző magasságokban eltérő. A légköri nyomást azonban meg lehet mérni egy olasz tudós 17. századi kísérletével. Evangelista Torricelli Galilei tanítványa.

Torricelli kísérlete a következő: egy körülbelül 1 m hosszú, egyik végén lezárt üvegcsövet megtöltenek higannyal. Ezután a cső második végét szorosan lezárva megfordítják és leengedik egy higannyos csészébe, ahol a csőnek ezt a végét a higanyszint alatt kinyitják. Mint minden folyadékkísérletben, a higany egy részét a csészébe öntik, egy része pedig a csőben marad. A csőben maradó higanyoszlop magassága körülbelül 760 mm. A cső belsejében a higany felett nincs levegő, levegőtlen tér van, így a cső belsejében lévő higanyoszlopra felülről gáz nem gyakorol nyomást, és nem befolyásolja a méréseket.

Torricelli, aki a fent leírt tapasztalatot javasolta, szintén megmagyarázta. A légkör megnyomja a csészében lévő higany felületét. A Merkúr egyensúlyban van. Ez azt jelenti, hogy a nyomás a csőben aa 1 (lásd az ábrát) egyenlő a légköri nyomással. A légköri nyomás változásával a csőben lévő higanyoszlop magassága is megváltozik. A nyomás növekedésével az oszlop meghosszabbodik. A nyomás csökkenésével a higanyoszlop magassága csökken.

A csőben az aa1 szinten lévő nyomást a csőben lévő higanyoszlop súlya hozza létre, mivel a cső felső részében nincs levegő a higany felett. Ebből következik tehát légköri nyomás megegyezik a csőben lévő higanyoszlop nyomásával , azaz

p atm = p higany.

Minél nagyobb a légköri nyomás, annál magasabb a higanyoszlop Torricelli kísérletében. Ezért a gyakorlatban a légköri nyomás a higanyoszlop magasságával mérhető (milliméterben vagy centiméterben). Ha például a légköri nyomás 780 Hgmm. Művészet. (higanymilliméternek mondják), ez azt jelenti, hogy a levegő ugyanolyan nyomást termel, mint egy 780 mm magas függőleges higanyoszlop.

Ezért ebben az esetben 1 higanymillimétert (1 Hgmm) veszünk a légköri nyomás mértékegységének. Keressük meg az egység és az általunk ismert egység közötti kapcsolatot - pascal(Pa).

Az 1 mm magas ρ higanyoszlop nyomása:

p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13 600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Tehát 1 Hgmm. Művészet. = 133,3 Pa.

Jelenleg a légköri nyomást általában hektopascalban mérik (1 hPa = 100 Pa). Például az időjárás-jelentések bejelenthetik, hogy a nyomás 1013 hPa, ami megegyezik 760 Hgmm-rel. Művészet.

A csőben lévő higanyoszlop magasságát naponta megfigyelve Torricelli felfedezte, hogy ez a magasság változik, vagyis a légköri nyomás nem állandó, növekedhet és csökkenhet. Torricelli azt is észrevette, hogy a légköri nyomás összefügg az időjárás változásaival.

Ha függőleges skálát rögzít a Torricelli-kísérletben használt higanycsőhöz, akkor a legegyszerűbb eszközt kapja - higany barométer (görögből. baros- nehézkedés, metreo- mérték). A légköri nyomás mérésére szolgál.

Barométer - aneroid.

A gyakorlatban a légköri nyomás mérésére fém barométert használnak, ún aneroid (görögről fordítva - aneroid). A barométert azért hívják így, mert nem tartalmaz higanyt.

Az aneroid megjelenése az ábrán látható. Fő része egy hullámos (hullámos) felületű fémdoboz 1 (lásd a másik ábrát). Ebből a dobozból levegőt pumpálnak ki, és hogy a légköri nyomás ne törje össze a dobozt, a 2 fedelét egy rugó felhúzza. A légköri nyomás növekedésével a fedél lefelé hajlik, és megfeszíti a rugót. Amikor a nyomás csökken, a rugó kiegyenesíti a fedelet. A rugóra egy 4 nyílmutató van rögzítve egy 3 erőátviteli mechanizmussal, amely a nyomás változása esetén jobbra vagy balra mozdul el. A nyíl alá egy skála van rögzítve, melynek osztásait a higanybarométer jelzései szerint jelöljük. Tehát a 750-es szám, amellyel szemben az aneroid tű áll (lásd az ábrát), azt mutatja, hogy az adott pillanatban a higanybarométerben a higanyoszlop magassága 750 mm.

Ezért a légköri nyomás 750 Hgmm. Művészet. vagy ≈ 1000 hPa.

A légköri nyomás értéke nagyon fontos az elkövetkező napok időjárásának előrejelzéséhez, mivel a légköri nyomás változása az időjárás változásaival függ össze. A barométer a meteorológiai megfigyelések elengedhetetlen eszköze.

Légköri nyomás különböző magasságokban.

Folyadékban a nyomás, mint tudjuk, a folyadék sűrűségétől és oszlopának magasságától függ. Az alacsony összenyomhatóság miatt a folyadék sűrűsége különböző mélységekben közel azonos. Ezért a nyomás kiszámításakor a sűrűségét állandónak tekintjük, és csak a magasság változását vesszük figyelembe.

A gázokkal bonyolultabb a helyzet. A gázok erősen összenyomhatóak. És minél jobban összenyomják a gázt, annál nagyobb a sűrűsége, és annál nagyobb a nyomás is. Hiszen egy gáz nyomását molekuláinak a test felületére való becsapódása hozza létre.

A Föld felszínéhez közeli levegőrétegeket a felettük lévő összes levegőréteg összenyomja. De minél magasabb a levegőréteg a felszíntől, annál gyengébb az összenyomódás, annál kisebb a sűrűsége. Ezért annál kisebb nyomást produkál. Ha például egy léggömb a Föld felszíne fölé emelkedik, akkor a léggömbre nehezedő légnyomás csökken. Ez nem csak azért történik, mert a felette lévő légoszlop magassága csökken, hanem azért is, mert csökken a levegő sűrűsége. Felül kisebb, mint alul. Ezért a légnyomás magasságtól való függése bonyolultabb, mint a folyadékoké.

A megfigyelések azt mutatják, hogy a tengerszinten fekvő területeken a légköri nyomás átlagosan 760 Hgmm. Művészet.

A 760 mm magas higanyoszlop nyomásával megegyező légköri nyomást 0 ° C hőmérsékleten normál légköri nyomásnak nevezzük..

normál légköri nyomás egyenlő 101 300 Pa = 1013 hPa.

Minél nagyobb a magasság, annál kisebb a nyomás.

Kis emelkedéseknél átlagosan minden 12 m emelkedésnél a nyomás 1 Hgmm-rel csökken. Művészet. (vagy 1,33 hPa).

A nyomás magasságtól való függésének ismeretében a barométer leolvasásának változtatásával meg lehet határozni a tengerszint feletti magasságot. Olyan aneroidokat hívnak, amelyeknek skálája közvetlenül megmérheti a tengerszint feletti magasságot magasságmérők . A repülésben és hegymászásnál használják.

Nyomásmérő.

Azt már tudjuk, hogy barométereket használnak a légköri nyomás mérésére. A légköri nyomásnál nagyobb vagy kisebb nyomás mérésére a nyomásmérő (görögből. manos- ritka, nem feltűnő metreo- mérték). A nyomásmérők azok folyékonyÉs fém.

Először fontolja meg az eszközt és a műveletet nyitott folyadék manométer. Kétlábú üvegcsőből áll, amelybe némi folyadékot öntenek. A folyadékot mindkét térdbe azonos szinten helyezik el, mivel az edény térdeiben csak a légköri nyomás hat a felületére.

Az ilyen nyomásmérő működésének megértéséhez gumicsővel csatlakoztatható egy kerek lapos dobozhoz, amelynek egyik oldalát gumifólia borítja. Ha megnyomja az ujját a fólián, akkor a folyadékszint a dobozba csatlakoztatott manométer térdében csökken, a másik térdben pedig nő. Mi magyarázza ezt?

A fólia megnyomása növeli a légnyomást a dobozban. Pascal törvénye szerint ez a nyomásnövekedés a nyomásmérő azon térdében lévő folyadékra kerül át, amely a dobozhoz van rögzítve. Ezért ebben a térdben a folyadékra nehezedő nyomás nagyobb lesz, mint a másikban, ahol csak a légköri nyomás hat a folyadékra. A túlnyomás hatására a folyadék elkezd mozogni. A sűrített levegővel rendelkező térdben a folyadék leesik, a másikban felemelkedik. A folyadék akkor kerül egyensúlyba (leáll), ha a sűrített levegő túlnyomását kiegyenlíti az a nyomás, amelyet a felesleges folyadékoszlop a manométer másik lábában termel.

Minél erősebb a nyomás a filmre, annál nagyobb a felesleges folyadékoszlop, annál nagyobb a nyomása. Ennélfogva, a nyomás változása ennek a többletoszlopnak a magasságából ítélhető meg.

Az ábra azt mutatja, hogy egy ilyen nyomásmérő hogyan tudja mérni a nyomást egy folyadékban. Minél mélyebbre merül a cső a folyadékba, annál nagyobb a nyomáskülönbség a folyadékoszlopok magasságában a manométer térdeiben., tehát, ezért, és a folyadék nagyobb nyomást termel.

Ha a készülékdobozt bizonyos mélységben a folyadék belsejébe helyezi, és fóliával felfelé, oldalra és lefelé fordítja, akkor a nyomásmérő állása nem változik. Ennek így kell lennie, mert folyadék belsejében azonos szinten a nyomás minden irányban azonos.

A képen látható fém manométer . Az ilyen nyomásmérő fő része egy csőbe hajlított fémcső 1 , melynek egyik vége zárva van. A cső másik vége csappal 4 kommunikál azzal az edénnyel, amelyben a nyomást mérik. A nyomás növekedésével a cső meghajlik. Zárt végének mozgatása karral 5 és fogaskerekek 3 átadta a lövésznek 2 mozog a hangszer skáláján. Amikor a nyomás csökken, a cső rugalmassága miatt visszatér korábbi helyzetébe, és a nyíl a skála nulla osztásába.

Dugattyús folyadékszivattyú.

A korábban tárgyalt kísérletben (40. §) azt találták, hogy egy üvegcsőben a légköri nyomás hatására víz emelkedett fel a dugattyú mögött. Ez a művelet alapja dugattyú szivattyúk.

A szivattyú sematikusan látható az ábrán. Egy hengerből áll, amely felfelé és lefelé halad, szorosan tapadva az edény falához, a dugattyúhoz 1 . A szelepek a henger alsó részébe és magában a dugattyúban vannak felszerelve. 2 csak felfelé nyílik. Amikor a dugattyú felfelé mozog, a víz légköri nyomás hatására belép a csőbe, felemeli az alsó szelepet, és a dugattyú mögé mozog.

Amikor a dugattyú lefelé mozog, a dugattyú alatti víz megnyomja az alsó szelepet, és az bezáródik. Ugyanakkor a víz nyomása alatt a dugattyú belsejében lévő szelep kinyílik, és a víz a dugattyú feletti térbe áramlik. A dugattyú következő felfelé mozdulatával a felette lévő víz is felemelkedik a vele együtt lévő helyen, ami kiömlik a kifolyócsőbe. Ugyanakkor a dugattyú mögé emelkedik egy új vízrész, amely a dugattyú későbbi leengedésekor a dugattyú fölött lesz, és ez az egész eljárás újra és újra megismétlődik, miközben a szivattyú jár.

Hidraulikus nyomás.

Pascal törvénye lehetővé teszi a cselekvés magyarázatát hidraulikus gép (görögből. hidraulikus- víz). Ezek olyan gépek, amelyek működése a folyadékok mozgásának és egyensúlyának törvényein alapul.

A hidraulikus gép fő része két különböző átmérőjű henger, amelyek dugattyúkkal és összekötő csővel vannak felszerelve. A dugattyúk és a cső alatti tér folyadékkal (általában ásványolajjal) van feltöltve. A folyadékoszlopok magassága mindkét hengerben azonos mindaddig, amíg a dugattyúkra nem hatnak erők.

Tegyük fel most, hogy az erők F 1 és F 2 - a dugattyúkra ható erők, S 1 és S 2 - a dugattyúk területei. Az első (kis) dugattyú alatti nyomás az p 1 = F 1 / S 1 , és a második alatt (nagy) p 2 = F 2 / S 2. Pascal törvénye szerint a nyugalmi folyadék nyomása minden irányban egyformán közvetítődik, azaz. p 1 = p 2 vagy F 1 / S 1 = F 2 / S 2, honnan:

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

Ezért az erő F 2 sokkal több erő F 1 , Hányszor nagyobb a nagy dugattyú területe, mint a kis dugattyúé?. Például, ha a nagy dugattyú területe 500 cm 2, a kicsié pedig 5 cm 2, és a kis dugattyúra 100 N erő hat, akkor a nagyobb dugattyúra 100-szor nagyobb erő, azaz 10 000 N erő hat.

Így egy hidraulikus gép segítségével lehetséges a nagy erőt kis erővel kiegyenlíteni.

Hozzáállás F 1 / F A 2 az erőnövekedést mutatja. Például a fenti példában az érvényben lévő erősítés 10 000 N / 100 N = 100.

A préselésre (préselésre) használt hidraulikus gépet ún hidraulikus nyomás .

A hidraulikus préseket ott használják, ahol nagy teljesítményre van szükség. Például olajpréseléshez magvakból olajmalmokban, rétegelt lemez, karton, széna sajtolására. Az acélgyárak hidraulikus préseket használnak acélgép tengelyek, vasúti kerekek és sok más termék előállításához. A modern hidraulikus prések tíz- és százmillió newtonos erőt képesek kifejteni.

A hidraulikus prés berendezése vázlatosan látható az ábrán. Az 1 (A) préselendő testet egy nagyméretű 2 dugattyúhoz (B) csatlakoztatott platformra helyezzük. A kis dugattyú 3 (D) nagy nyomást hoz létre a folyadékon. Ez a nyomás a hengereket töltő folyadék minden pontjára továbbítja. Ezért ugyanaz a nyomás hat a második, nagy dugattyúra. De mivel a 2. (nagy) dugattyú területe nagyobb, mint a kicsi, akkor a rá ható erő nagyobb lesz, mint a 3 (D) dugattyúra ható erő. Ezen erő hatására a 2 (B) dugattyú felemelkedik. Amikor a 2 (B) dugattyú felemelkedik, az (A) test a rögzített felső platformra támaszkodik és összenyomódik. A 4 (M) nyomásmérő a folyadéknyomást méri. Az 5. biztonsági szelep (P) automatikusan kinyílik, ha a folyadéknyomás meghaladja a megengedett értéket.

A kis hengerből a nagy folyadékba a 3 kis dugattyú (D) ismételt mozgása szivattyúzza. Ez a következő módon történik. A kis dugattyú (D) felemelésekor a 6 (K) szelep kinyílik, és folyadék szívódik be a dugattyú alatti térbe. Amikor a kis dugattyút folyadéknyomás hatására leengedik, a 6 (K) szelep bezárul, a 7 (K") szelep kinyílik, és a folyadék egy nagy edénybe kerül.

A víz és a gáz hatása a beléjük merült testre.

Víz alatt könnyen felemelhetünk egy olyan követ, amelyet a levegőben alig lehet felemelni. Ha a parafát víz alá meríti és kiengedi a kezéből, akkor lebeg. Hogyan magyarázhatók ezek a jelenségek?

Tudjuk (38. §), hogy a folyadék megnyomja az edény fenekét és falait. És ha valamilyen szilárd testet helyezünk a folyadékba, akkor az is nyomásnak lesz kitéve, mint az edény falai.

Tekintsük azokat az erőket, amelyek a folyadék oldaláról hatnak a belemerült testre. Az érvelés megkönnyítése érdekében olyan testet választunk, amely paralelepipedon alakú, amelynek alapjai párhuzamosak a folyadék felszínével (ábra). A ható erők oldalsó arcok a testek párban egyenlőek és kiegyensúlyozzák egymást. Ezen erők hatására a test összenyomódik. De a test felső és alsó felületére ható erők nem azonosak. A felső felületet felülről nyomja erővel F 1 oszlop folyadék magas h 1 . Az alsó felület szintjén a nyomás magas folyadékoszlopot hoz létre h 2. Ez a nyomás, mint tudjuk (37. §), a folyadék belsejében minden irányban továbbítódik. Ezért a test alsó oldalán alulról felfelé erővel F 2 magasra nyom egy folyadékoszlopot h 2. De h még 2 h 1 , tehát az erőmodulus F 2 további tápmodul F 1 . Ezért a testet erővel kiszorítják a folyadékból F vyt, egyenlő az erők különbségével F 2 - F 1 , azaz

De S·h = V, ahol V a paralelepipedon térfogata, és ρ W ·V = m W a folyadék tömege a paralelepipedon térfogatában. Ennélfogva, F vyt \u003d g m well \u003d P well, azaz felhajtóerő egyenlő a folyadék tömegével a belemerült test térfogatában(A felhajtóerő egyenlő a belemerült test térfogatával azonos térfogatú folyadék tömegével). Kísérletileg könnyű felfedezni egy olyan erő létezését, amely kiszorítja a testet a folyadékból. A képen A rugóra felfüggesztett testet mutat be nyílmutatóval a végén. A nyíl az állványon lévő rugó feszességét jelöli. Amikor a testet a vízbe engedik, a forrás összehúzódik (ábra. b). A rugó ugyanolyan összehúzódása érhető el, ha bizonyos erővel alulról felfelé hat a testre, például megnyomja a kezével (emelje fel). Ezért a tapasztalatok ezt igazolják a folyadékban lévő testre ható erő kiszorítja a testet a folyadékból. A gázokra, mint tudjuk, a Pascal-törvény is érvényes. Ezért A gázban lévő testek olyan erőhatásnak vannak kitéve, amely kiszorítja őket a gázból. Ennek az erőnek a hatására a léggömbök felemelkednek. Kísérletileg is megfigyelhető a testet gázból kiszorító erő létezése. Üveggolyót vagy parafával lezárt nagy lombikot akasztunk egy rövidített pikkelyes serpenyőre. A mérleg kiegyensúlyozott. Ezután egy széles edényt helyezünk a lombik (vagy golyó) alá úgy, hogy az az egész lombikot körülvegye. Az edény meg van töltve szén-dioxiddal, amelynek sűrűsége nagyobb, mint a levegő sűrűsége (ezért szén-dioxid leereszkedik és kitölti az edényt, kiszorítva belőle a levegőt). Ilyenkor a mérleg egyensúlya megbomlik. Felemelkedik egy csésze felfüggesztett lombikkal (ábra). A szén-dioxidba merített lombik nagyobb felhajtóerőt fejt ki, mint ami a levegőben hat rá. Az az erő, amely egy testet kiszorít egy folyadékból vagy gázból, ellentétes a testre ható gravitációs erővel. Ezért prolkozmosz). Ez magyarázza, hogy a vízben néha könnyen felemelünk olyan testeket, amelyeket alig tudunk a levegőben tartani. Egy kis vödör és egy hengeres test van felfüggesztve a rugóra (ábra, a). Az állványon lévő nyíl a rugó meghosszabbítását jelzi. Megmutatja a test súlyát a levegőben. A test felemelése után egy leeresztő edényt helyeznek alá, amelyet folyadékkal töltenek meg a lefolyócső szintjéig. Ezt követően a test teljesen elmerül a folyadékban (b. ábra). Ahol a folyadék egy részét, amelynek térfogata megegyezik a test térfogatával, kiöntik kiöntőedényből pohárba. A rugó összehúzódik, és a rugó mutatója felemelkedik, jelezve a test súlyának csökkenését a folyadékban. Ilyenkor a gravitációs erőn kívül egy másik erő hat a testre, kiszorítva azt a folyadékból. Ha az üvegből a folyadékot a felső vödörbe öntik (azaz abba, amelyet a test elmozdított), akkor a rugómutató visszatér a kiindulási helyzetébe (c ábra). Ezen tapasztalatok alapján megállapítható, hogy az az erő, amely egy folyadékba teljesen elmerült testet lök, egyenlő a folyadék tömegével a test térfogatában . A 48. §-ban ugyanerre a következtetésre jutottunk. Ha egy hasonló kísérletet végeznének valamilyen gázba merített testtel, ez azt mutatná a testet a gázból kinyomó erő is megegyezik a test térfogatában vett gáz tömegével . Azt az erőt, amely a testet folyadékból vagy gázból kilöki, ún Arkhimédeszi erő, a tudós tiszteletére Archimedes aki először mutatott rá a létezésére és számította ki jelentőségét. Tehát a tapasztalat megerősítette, hogy az arkhimédeszi (vagy felhajtó) erő egyenlő a folyadék tömegével a test térfogatában, azaz. F A = P f = g més. A test által kiszorított folyadék tömege m f kifejezhető a ρ w sűrűségével és a folyadékba merített test térfogatával V t (mivel V f - a test által kiszorított folyadék térfogata megegyezik V t - a folyadékba merült test térfogatával), azaz m f = ρ f V t kapjuk. F A= g ρés · V T Ezért az arkhimédeszi erő annak a folyadéknak a sűrűségétől függ, amelybe a test belemerül, és ennek a testnek a térfogatától. De ez nem függ például a folyadékba merített test anyagának sűrűségétől, mivel ez a mennyiség nem szerepel a kapott képletben. Határozzuk meg most egy folyadékba (vagy gázba) merített test súlyát. Mivel a testre ható két erő ebben az esetben befelé irányul ellentétes oldalak(a gravitáció csökken, az arkhimédészi erő pedig nő), akkor a test tömege P 1 folyadékban kisebb lesz, mint a vákuumban lévő test tömege P = gm az arkhimédeszi erőnek F A = g m w (hol m w a test által kiszorított folyadék vagy gáz tömege). És így, ha egy testet folyadékba vagy gázba merítünk, akkor annyit veszít a súlyából, amennyit az általa kiszorított folyadék vagy gáz súlya. Példa. Határozza meg a tengervízben 1,6 m 3 térfogatú kőre ható felhajtóerőt! Írjuk fel a probléma feltételét és oldjuk meg. Amikor az úszó test eléri a folyadék felszínét, akkor további felfelé mozgásával az arkhimédeszi erő csökken. Miért? Hanem azért, mert a folyadékba merült testrész térfogata csökkenni fog, és az arkhimédeszi erő megegyezik a folyadék súlyával a belemerült testrész térfogatában. Amikor az arkhimédészi erő egyenlővé válik a gravitációs erővel, a test megáll és a folyadék felszínén lebeg, részben belemerülve. Az így kapott következtetést könnyű kísérletileg ellenőrizni. Öntsön vizet a leeresztő edénybe a lefolyócső szintjéig. Ezt követően merítsük az úszótestet az edénybe, előzetesen lemérjük a levegőben. A vízbe ereszkedés után a test a benne elmerült testrész térfogatával megegyező mennyiségű vizet kiszorít. A víz lemérése után azt találjuk, hogy súlya (Archimédesi erő) megegyezik a lebegő testre ható gravitációs erővel, vagy ennek a testnek a levegőben lévő tömegével. Miután elvégezte ugyanazokat a kísérleteket bármely más, különböző folyadékokban – vízben, alkoholban, sóoldatban – lebegő testtel, megbizonyosodhat arról, hogy ha egy test folyadékban lebeg, akkor az általa kiszorított folyadék tömege megegyezik a test tömegével a levegőben. Ezt könnyű bizonyítani ha a szilárd anyag sűrűsége nagyobb, mint a folyadék sűrűsége, akkor a test elsüllyed egy ilyen folyadékban. Ebben a folyadékban egy kisebb sűrűségű test úszik. Egy vasdarab például elsüllyed a vízben, de lebeg a higanyban. A test viszont, amelynek sűrűsége megegyezik a folyadék sűrűségével, egyensúlyban marad a folyadék belsejében. A jég lebeg a víz felszínén, mert sűrűsége kisebb, mint a vízé. Minél kisebb a test sűrűsége a folyadék sűrűségéhez képest, a test annál kisebb része merül el a folyadékban . A test és a folyadék azonos sűrűsége mellett a test bármilyen mélységben lebeg a folyadékban. Két nem elegyedő folyadék, például víz és kerozin található az edényben sűrűségüknek megfelelően: az edény alsó részében - sűrűbb víz (ρ = 1000 kg / m 3), felül - könnyebb kerozin (ρ = 800 kg / m 3). A lakott élőlények átlagos sűrűsége vízi környezet, alig térnek el a víz sűrűségétől, így súlyukat szinte teljesen kiegyenlíti az arkhimédeszi erő. Ennek köszönhetően a vízi állatoknak nincs szükségük olyan erős és masszív csontvázakra, mint a szárazföldieknek. Ugyanezen okból a vízinövények törzse rugalmas. A hal úszóhólyagja könnyen változtatja a térfogatát. Amikor a hal az izmok segítségével nagy mélységbe ereszkedik, és megnő a rá nehezedő víznyomás, a buborék összehúzódik, a hal testének térfogata csökken, és nem nyomul felfelé, hanem úszik a mélyben. Így a hal bizonyos határokon belül szabályozhatja merülésének mélységét. A bálnák tüdőkapacitásuk összehúzásával és bővítésével szabályozzák merülési mélységüket. Vitorláshajók. A folyókon, tavakon, tengereken és óceánokon közlekedő hajókból épülnek különböző anyagok különböző sűrűséggel. A hajók törzse általában acéllemezekből készül. Minden belső rögzítőelem, amely a hajók szilárdságát adja, szintén fémből készül. A hajók építéséhez különféle anyagokat használnak, amelyek a vízzel összehasonlítva nagyobb és kisebb sűrűségűek. Hogyan úsznak, vesznek fel és szállítanak nagy terheket a hajók? Egy úszó testtel végzett kísérlet (50. §) kimutatta, hogy a test a víz alatti részével annyi vizet szorít ki, hogy ez a víz súlya megegyezik a levegőben lévő test tömegével. Ez minden hajóra igaz. A hajó víz alatti része által kiszorított víz tömege megegyezik a levegőben lévő rakományt tartalmazó hajó súlyával vagy a rakományt tartalmazó hajóra ható gravitációs erővel. Azt a mélységet, ameddig a hajó vízbe merül, nevezzük tervezet . A hajótesten a megengedett legnagyobb merülést piros vonallal jelöljük víz vonal (hollandból. víz- víz). a víz súlya, amelyet a hajó a vízvonalig elmerített, erőben egyenlő a teherrel rendelkező hajóra ható gravitációt a hajó elmozdulásának nevezzük. Jelenleg 5 000 000 kN (5 10 6 kN) és ennél nagyobb vízkiszorítású hajókat építenek kőolaj szállítására, azaz a rakománnyal együtt 500 000 tonna (5 10 5 t) vagy annál nagyobb tömegű hajókat. Ha kivonjuk magának a hajónak a súlyát az elmozdulásból, akkor megkapjuk ennek a hajónak a teherbírását. A teherbírás a hajó által szállított rakomány tömegét mutatja. A hajógyártás azóta is létezik Az ókori Egyiptom, Föníciában (úgy tartják, hogy a föníciaiak voltak az egyik legjobb hajóépítők), az ókori Kínában. Oroszországban a hajóépítés a 17. és 18. század fordulóján kezdődött. Főleg hadihajókat építettek, de Oroszországban készült az első jégtörő, belső égésű motorral szerelt hajók és az Arktika atomjégtörő. Repülés. A Montgolfier testvérek 1783-as labdáját leíró rajz: „A léggömb nézete és pontos méretei föld– Melyik volt az első. 1786 Ősidők óta az emberek arról álmodoztak, hogy a tengeren hajózva a felhők felett repülhetnek, úszhatnak a levegő óceánjában. A repüléshez Eleinte léggömböket használtak, amelyeket vagy felmelegített levegővel, vagy hidrogénnel vagy héliummal töltöttek meg. Ahhoz, hogy egy léggömb a levegőbe emelkedjen, szükséges, hogy az arkhimédeszi erő (felhajtóerő) F A labdára ható A több volt, mint a gravitáció F nehéz, azaz. F A > F nehéz Ahogy a golyó felemelkedik, a rá ható arkhimédészi erő csökken ( F A = gρV), mivel a felső légkör sűrűsége kisebb, mint a Föld felszínének sűrűsége. Ahhoz, hogy magasabbra emelkedjen, egy speciális ballasztot (súlyt) ejtenek le a labdáról, és ez megkönnyíti a labdát. Végül a labda eléri a maximális emelési magasságát. A labda leengedéséhez a gáz egy részét egy speciális szelep segítségével kiengedik a héjából. Vízszintes irányban a léggömb csak a szél hatására mozog, ezért nevezik ballon (görögből levegő- levegő, stato- állva). Nem is olyan régen hatalmas léggömbökkel vizsgálták a légkör felső rétegeit, a sztratoszférát - sztrasztoszták . Mielőtt megtanulták, hogyan kell nagy repülőgépeket építeni az utasok és a rakomány légi szállítására, irányított léggömböket használtak - léghajók. Hosszúkás formájúak, a karosszéria alatt egy motoros gondola van felfüggesztve, amely meghajtja a légcsavart. A léggömb nem csak magától emelkedik fel, hanem néhány rakományt is fel tud emelni: kabint, embereket, műszereket. Ezért annak megállapításához, hogy egy léggömb milyen terhelést képes felemelni, meg kell határozni. emelőerő. Például egy 40 m 3 térfogatú, héliummal töltött léggömböt indítsunk a levegőbe. A golyó héját kitöltő hélium tömege egyenlő lesz: m Ge \u003d ρ Ge V \u003d 0,1890 kg / m 3 40 m 3 = 7,2 kg, a súlya pedig: P Ge = g m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N. A levegőben erre a labdára ható felhajtóerő (archimédeszi) megegyezik a 40 m 3 térfogatú levegő tömegével, azaz. F A \u003d g ρ levegő V; F A \u003d 9,8 N / kg 1,3 kg / m 3 40 m 3 \u003d 520 N. Ez azt jelenti, hogy ez a labda 520 N - 71 N = 449 N súlyú terhet képes felemelni. Ez az emelőereje. Egy azonos térfogatú, de hidrogénnel töltött ballon 479 N terhelést képes felemelni. Ez azt jelenti, hogy az emelőereje nagyobb, mint a héliummal töltött balloné. Ennek ellenére a héliumot gyakrabban használják, mivel nem ég, ezért biztonságosabb. A hidrogén éghető gáz. A forró levegővel töltött léggömböt sokkal könnyebb felemelni és leengedni. Ehhez egy égő található a golyó alsó részén található lyuk alatt. Gázégő segítségével szabályozható a labda belsejében lévő levegő hőmérséklete, ami a sűrűségét és felhajtóképességét jelenti. Ahhoz, hogy a labda magasabbra emelkedjen, elegendő a benne lévő levegőt erősebben felmelegíteni, növelve az égő lángját. Amikor az égő lángja csökken, a golyóban lévő levegő hőmérséklete csökken, és a labda leesik. Lehetőség van a labda olyan hőmérsékletének megválasztására, amelynél a labda és a fülke súlya megegyezik a felhajtóerővel. Ekkor a labda a levegőben fog lógni, és könnyű lesz megfigyelni belőle. A tudomány fejlődésével a repüléstechnikában is jelentős változások következtek be. Lehetővé vált új héjak használata léggömbökhöz, amelyek tartósak, fagyállóak és könnyűek lettek. A rádiótechnika, elektronika, automatizálás terén elért eredmények lehetővé tették a pilóta nélküli léggömbök tervezését. Ezeket a ballonokat légáramlatok tanulmányozására, földrajzi és orvosbiológiai kutatásokra használják a légkör alsóbb rétegeiben. A nyomás nagyon fontos fizikai mennyiség, ami óriási szerepet játszik abban természet valamint az emberi élet. Az emberi szem számára külsőleg észrevehetetlen nyomást mindannyian nagyon jól érezhetünk. Ezt különösen jól megtanulták az idősebbek, akik gyakran szenvednek magas vérnyomástól (vagy fordítva, alacsony vérnyomástól). De cikkünkben többet fogunk beszélni a fizika nyomásáról, arról, hogyan mérik és számítják ki, milyen képletek vannak a különböző anyagok nyomásának kiszámításához: levegő, folyékony vagy szilárd. A nyomás meghatározása a fizikában A fizikában nyomás alatt termodinamikai mennyiséget értünk, amely a merőleges nyomóerő és a ráható felület arányában van kifejezve. Sőt, Pascal törvénye szerint, ha a rendszer egyensúlyi állapotban van, akkor a rá nehezedő nyomás a rendszer minden pontjában azonos lesz. A fizikában és a kémiában a nyomást nagy P betűvel jelölik, amely innen származik Latin szó"pressura" - nyomás. (BAN BEN angol nyelv nyomás szinte változatlan maradt - nyomás). Általános nyomásképlet Tól től klasszikus meghatározás hogy az ilyen nyomás kiszámításához általános képlet származtatható. Így fog kinézni: Ahol F a nyomáserő, S pedig az a felület, amelyre hat. Más szóval, a nyomás megállapításának képlete egy bizonyos felületre ható erő, osztva ennek a felületnek a területével. A képletből látható, hogy a nyomás kiszámításakor mindig a következő elv érvényesül: minél kisebb az erő által érintett tér, nagy mennyiség erőt nyomva rá és fordítva. Ezt egy egyszerű életszerű példával szemléltethetjük: a kenyeret a legegyszerűbb éles késsel vágni, mert az éles késnek éles a pengéje, vagyis a képletből vett S felülete minimális, ami azt jelenti, hogy a kés nyomása a kenyérre a lehető legnagyobb mértékben megegyezik a kést tartó F erővel. De tompa késsel már nehezebb kenyeret vágni, mivel a pengéje nagy S felületű, és kisebb lesz a kés nyomása a kenyérre, ami azt jelenti, hogy egy darab kenyér levágásához nagyobb F erőt kell kifejteni. A nyomás általános képlete valójában tökéletesen leírja a szilárd test nyomásának képletét. Nyomásegységek A Nemzetközi Metrikus Rendszer szerint a nyomást pascalban mérik. A klasszikus képletből egy pascal egyenlő egy Newtonnal (mint tudjuk, Newton az erőegységünk), osztva egy négyzetméterrel. De sajnos a gyakorlatban a pascal nagyon kicsi egységnek bizonyul, és nem mindig kényelmes használni a nyomás mérésére, ezért gyakran más mértékegységeket használnak a nyomás mérésére: Bars - egy sáv 105 pascal Milliméteres vízoszlop Vízoszlop mérők Technikai és fizikai légkör Hidrosztatikus nyomás képlete Mint tudjuk, más aggregált állapotok az anyagok eltérőek fizikai tulajdonságok. A folyadékok tulajdonságaikban különböznek a szilárd anyagoktól, a gázok pedig mindegyiktől. Ezért teljesen logikus, hogy a folyadékok, szilárd anyagok és gázok nyomásának meghatározására szolgáló módszerek is eltérőek lesznek. Így például a víznyomás (vagy hidrosztatikus nyomás) képlete így fog kinézni: Ahol kicsi p az anyag sűrűsége, g a szabadesési gyorsulás, h a magasság. Ez a képlet különösen azt magyarázza, hogy amikor a búvárok (vagy egy batiszkaf vagy egy tengeralattjáró) mélyre merülnek, a környező víz nyomása miért nő egyre jobban. Ebből a képletből az is világos, hogy egy valamilyen zselébe merített tárgyra miért lesz nagyobb nyomás hatással, mint egy egyszerűen vízbe merített tárgyra, hiszen a zselé sűrűsége (p) nagyobb, mint a vízé, és minél nagyobb a folyadék sűrűsége, annál nagyobb a hidrosztatikai nyomása. Az általunk megadott hidrosztatikus nyomásképlet nem csak folyadékokra, hanem gázokra is érvényes. Ezért a hegyekbe magasra felmenni (ahol ritkább a levegő, ami kisebb nyomást jelent), valamint a víz alatti mélységbe való leszálláskor az embernek, búvárnak vagy hegymászónak speciális alkalmazkodáson kell keresztülmennie, hozzá kell szoknia ahhoz, hogy más nyomás éri. A nyomás hirtelen változása keszonbetegséghez (búvárok esetében) vagy hegyi betegséghez (mászók esetében) vezethet. Mind a „keszont”, mind a „gornyashkát”, ahogy a búvárok és a hegymászók szlengnek nevezik, a nyomás éles változása okozza. környezet. Vagyis ha egy felkészületlen ember hirtelen elkezdi felmászni az Everestet, akkor gyorsan elkap egy „bányászt”, és ha ugyanaz a személy elkezd leereszkedni a Mariinszkij-árok aljára, akkor garantáltan kap egy „keszont”. Az első esetben az ok nem a test alkalmazkodása az alacsony nyomáshoz, hanem a második - a megnövekedett nyomáshoz. Amerikai búvárok egy dekompressziós kamrában, amelyet arra terveztek, hogy felkészítsék őket a mélymerülésre, és hozzáigazítsák testüket az óceán mélyének magas nyomásához. Parciális nyomás és képlete Bár a hidrosztatikus nyomás képlete alkalmazható gázokra, kényelmesebb a nyomást egy másik képlet, a parciális nyomás képlet segítségével kiszámítani. A tény az, hogy teljesen tiszta anyagok ritkán találhatók a természetben, és ez vonatkozik mind a folyadékokra, mind a gázokra. Általában a gyakorlatban különféle keverékek uralkodnak a környező világban, és logikus, hogy egy ilyen keverék minden egyes komponense eltérő nyomást fejthet ki, az ilyen eltérő nyomást parciálisnak nevezzük. A parciális nyomás meghatározása egyszerű - egyenlő a vizsgált keverék egyes komponenseinek nyomásainak összegével. Innentől kezdve a parciális nyomás képlete a következő formában lesz: P = P 1 + P 2 + P 3 Ahol P 1 , P 2 és P 3 a gázkeverék egyes komponenseinek nyomása, az úgynevezett "ideális gáz". Például a légnyomás meghatározásához nem elegendő a hidrosztatikus nyomás szokásos képlete, mivel a levegő valójában különböző gázok keveréke, ahol az oxigén fő komponense mellett, amelyet mindannyian belélegzünk, van még más: nitrogén, argon stb. Az ilyen számításokat a parciális nyomás képletével kell elvégezni. Ideális gáznyomás képlet Azt is érdemes megjegyezni, hogy az ideális gáz nyomása, vagyis a gázelegy egyes komponenseinek nyomása kényelmesen kiszámítható a molekuláris kinetikai elmélet képletével. Ahol n a gázmolekulák koncentrációja, T a gáz abszolút hőmérséklete, k a Boltzmann-állandó (a gázrészecske kinetikus energiája és a részecske közötti összefüggést jelzi abszolút hőmérséklet), ez egyenlő 1,38 * 10 -23 J/K. Nyomásmérő műszerek Természetesen az emberiség sok olyan eszközt talált fel, amelyek lehetővé teszik a nyomásszint gyors és kényelmes mérését. A környezeti nyomás mérése a légköri nyomás is egy olyan műszerrel, mint például manométer vagy barométer. Az emberben gyakran betegségeket okozó vérnyomás kiderítésére a legtöbbek által non-invazív tonométer néven ismert készüléket használnak. Sokféle ilyen eszköz létezik. A biológusok kutatásaik során az ozmotikus nyomás számításaival is foglalkoznak - ez a nyomás a sejten belül és kívül. A meteorológusok pedig különösen a környezeti nyomásesések alapján jósolják meg nekünk az időjárást. Kuznetsov VN nyomás. Nagy orosz enciklopédia. Letöltve: 2016. augusztus 27. E.R. Cohen és munkatársai, "Mennyiségek, mértékegységek és szimbólumok a fizikai kémiában", IUPAC Green Book, 3. kiadás, 2. nyomtatás, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008). - p. 14. A folyadéknyomás kiszámítása az edény alján és falán, videó A nyomás olyan fizikai mennyiség, amely különleges szerepet játszik a természetben és az emberi életben. Ez a szemmel észrevehetetlen jelenség nem csak a környezet állapotát befolyásolja, hanem mindenki nagyon jól érzi. Nézzük meg, mi ez, milyen típusai léteznek, és hogyan találjuk meg a nyomást (képletet) különböző környezetekben. Amit nyomásnak neveznek a fizikában és a kémiában Ez a kifejezés egy fontos termodinamikai mennyiségre utal, amelyet a merőlegesen kifejtett nyomóerő és az a felület arányában fejeznek ki, amelyre hat. Ez a jelenség nem függ a rendszer méretétől, amelyben működik, ezért intenzív mennyiségekre utal. Egyensúlyi állapotban a nyomás a rendszer minden pontjában azonos. A fizikában és a kémiában ezt a "P" betűvel jelölik, amely a kifejezés latin nevének - pressūra - rövidítése. Ha egy folyadék ozmotikus nyomásáról beszélünk (a cellán belüli és kívüli nyomás egyensúlya), akkor a "P" betűt használjuk. Nyomásegységek A Nemzetközi SI-rendszer szabványai szerint a vizsgált fizikai jelenséget pascalban mérik (cirill betűvel - Pa, latinul - Ra). A nyomásképlet alapján kiderül, hogy egy Pa egyenlő egy N-vel (newton - osztva egy négyzetméterrel (területegység). A gyakorlatban azonban meglehetősen nehéz pascalokat használni, mivel ez az egység nagyon kicsi. Ebben a tekintetben az SI-rendszer szabványai mellett ez az érték más módon is mérhető. Az alábbiakban bemutatjuk leghíresebb analógjait. Legtöbbjüket széles körben használják a volt Szovjetunióban. bárok. Egy rúd 105 Pa-nak felel meg. Torres, vagy higanymilliméter. Körülbelül egy Torr 133,3223684 Pa-nak felel meg. milliméter vízoszlop. Vízoszlop méter. technikai légkör. fizikai atmoszférák. Egy atm egyenlő 101 325 Pa és 1,033233 at. Kilogramm-erő négyzetcentiméterenként. Van még ton-erő és gramm-erő is. Ezen kívül van egy analóg font-erő négyzethüvelykenként. Általános nyomásképlet (7. osztályos fizika) Egy adott fizikai mennyiség definíciójából meghatározható a megtalálásának módja. Úgy néz ki, mint az alábbi fotó. Ebben F az erő, S pedig a terület. Más szóval, a nyomás megállapításának képlete az erő elosztva azzal a felülettel, amelyre hat. A következőképpen is felírható: P = mg / S vagy P = pVg / S. Így ez a fizikai mennyiség más termodinamikai változókhoz kapcsolódik: a térfogathoz és a tömeghez. Nyomás esetén a következő elv érvényesül: minél kisebb teret érint az erő, annál nagyobb a nyomóerő. Ha azonban a terület növekszik (ugyanolyan erővel) - a kívánt érték csökken. Hidrosztatikus nyomás képlete Az anyagok különböző halmazállapotai biztosítják egymástól eltérő tulajdonságaik jelenlétét. Ez alapján a P meghatározásának módszerei is eltérőek lesznek bennük. Például a víznyomás (hidrosztatikus) képlete így néz ki: P = pgh. Ez vonatkozik a gázokra is. Ugyanakkor nem használható a légköri nyomás kiszámítására, a magassági és levegősűrűség-különbség miatt. Ebben a képletben p a sűrűség, g a gravitációs gyorsulás, h pedig a magasság. Ennek alapján minél mélyebbre süllyed a tárgy vagy tárgy, annál nagyobb nyomás nehezedik rá a folyadékban (gázban). A vizsgált változat a P = F / S klasszikus példa adaptációja. Ha emlékezünk arra, hogy az erő egyenlő a tömegnek a szabadesési sebesség deriváltjával (F = mg), és a folyadék tömege a térfogat sűrűség szerinti deriváltja (m = pV), akkor a nyomásképlet a következőképpen írható fel: P = pVg / S. Ebben az esetben a térfogat a magasság és a terület szorzata (V = Sh). Ha beszúrja ezeket az adatokat, kiderül, hogy a számlálóban és a nevezőben lévő terület csökkenthető, és a kimenet a fenti képlet: P \u003d pgh. Figyelembe véve a folyadékok nyomását, érdemes megjegyezni, hogy a szilárd anyagokkal ellentétben bennük gyakran lehetséges a felületi réteg görbülete. Ez pedig hozzájárul a további nyomás kialakulásához. Ilyen helyzetekben kissé eltérő nyomásképletet használnak: P \u003d P 0 + 2QH. Ebben az esetben P 0 egy nem görbült réteg nyomása, Q pedig a folyadék feszültségi felülete. H a felület átlagos görbülete, amelyet a Laplace-törvény határoz meg: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Az R 1 és R 2 komponensek a fő görbületi sugarak. Parciális nyomás és képlete Bár a P = pgh módszer folyadékokra és gázokra is alkalmazható, az utóbbiak nyomását célszerű kicsit másképp kiszámítani. Az a tény, hogy a természetben az abszolút tiszta anyagok általában nem túl gyakoriak, mivel a keverékek dominálnak benne. És ez nem csak a folyadékokra vonatkozik, hanem a gázokra is. És mint tudják, ezek az összetevők mindegyike eltérő nyomást fejt ki, ezt parciális nyomásnak nevezik. Meglehetősen könnyű meghatározni. Ez egyenlő a vizsgált keverék (ideális gáz) egyes összetevőinek nyomásának összegével. Ebből az következik, hogy a parciális nyomás képlete így néz ki: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... és így tovább, az alkotóelemek számától függően. Gyakran előfordul, hogy meg kell határozni a légnyomást. Néhányan azonban tévesen csak oxigénnel végeznek számításokat a P = pgh séma szerint. De a levegő különböző gázok keveréke. Nitrogént, argont, oxigént és egyéb anyagokat tartalmaz. A jelenlegi helyzet alapján a légnyomás képlete az összes összetevője nyomásának összege. Tehát vegye a fent említett P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... A leggyakoribb nyomásmérő műszerek Annak ellenére, hogy a vizsgált termodinamikai mennyiséget nem nehéz kiszámítani a fenti képletekkel, néha egyszerűen nincs idő a számítás elvégzésére. Végül is mindig figyelembe kell vennie számos árnyalatot. Ezért a kényelem kedvéért több évszázadon keresztül számos eszközt fejlesztettek ki arra, hogy ezt az emberek helyett megtegyék. Valójában szinte minden ilyen eszköz a nyomásmérő fajtája (segít meghatározni a gázok és folyadékok nyomását). Mindazonáltal eltérnek a tervezésben, a pontosságban és a terjedelemben. A légköri nyomást egy nyomásmérővel, úgynevezett barométerrel mérik. Ha meg kell határozni a vákuumot (vagyis a légköri nyomás alatti nyomást), akkor ennek másik változatát, a vákuummérőt használják. Annak érdekében, hogy megtudja a vérnyomást egy személyben, vérnyomásmérőt használnak. A legtöbb számára nem invazív tonométerként ismert. Sokféle ilyen eszköz létezik: a higanyos mechanikustól a teljesen automatikus digitálisig. Pontosságuk függ az anyagoktól, amelyekből készültek, és a mérés helyétől. A környezet nyomásesését (angolul - nyomásesés) difnamométerekkel határozzák meg (nem tévesztendő össze a dinamométerekkel). A nyomás fajtái Figyelembe véve a nyomást, a megtalálási képletet és a különböző anyagokra vonatkozó variációit, érdemes megismerni ennek a mennyiségnek a fajtáit. Öten vannak. Abszolút. barometrikus Felesleg. Vákuum. Differenciális. Abszolút Ez annak a teljes nyomásnak a neve, amely alatt egy anyag vagy tárgy található, anélkül, hogy figyelembe vennénk a légkör egyéb gáznemű összetevőinek hatását. Pascalban mérik, és a többlet és a légköri nyomás összege. Ez a különbség a barometrikus és a vákuum típusok között is. Kiszámítása a következő képlettel történik: P = P 2 + P 3 vagy P = P 2 - P 4. A Föld bolygó körülményei között az abszolút nyomás referenciapontjaként a levegőt eltávolító tartályon belüli nyomást (vagyis a klasszikus vákuumot) vesszük. A legtöbb termodinamikai képletben csak ezt a nyomástípust alkalmazzák. barometrikus Ez a kifejezés a légkör nyomására (gravitációra) utal minden tárgyra és benne található tárgyra, beleértve magát a Föld felszínét is. A legtöbben atmoszférikus néven is ismerik. Hivatkozik rá, és értéke a mérés helyétől és időpontjától, valamint az időjárási viszonyoktól és a tengerszint feletti/alatti helyzettől függően változik. A légnyomás értéke megegyezik a légkör egységnyi területre eső erőmodulusával a normálérték mentén. Stabil légkörben ennek a fizikai jelenségnek a nagysága megegyezik egy légoszlop súlyával egy alapterületű alapon. A légnyomás normája 101 325 Pa (760 Hgmm 0 Celsius fokon). Sőt, minél magasabban van az objektum a Föld felszínétől, annál alacsonyabb lesz a légnyomás. 8 km-enként 100 Pa-val csökken. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a hegyekben a vízforralókban sokkal gyorsabban felforr a víz, mint otthon a tűzhelyen. A helyzet az, hogy a nyomás befolyásolja a forráspontot: csökkenésével az utóbbi csökken. És fordítva. Ezen az ingatlanon épül fel olyan konyhai berendezések munkája, mint a kukta és az autokláv. A bennük lévő nyomásnövekedés hozzájárul az edényekben magasabb hőmérséklet kialakulásához, mint a tűzhelyen lévő szokásos serpenyőkben. A légköri nyomás kiszámításához a barometrikus magassági képletet használják. Úgy néz ki, mint az alábbi fotó. P a kívánt érték egy magasságban, P 0 a levegő sűrűsége a felszín közelében, g a szabadesési gyorsulás, h a Föld feletti magasság, m - moláris tömeg gáz, t a rendszer hőmérséklete, r a 8,3144598 J⁄(mol x K) univerzális gázállandó, e pedig a 2,71828 Euclair-szám. A légköri nyomás fenti képletében gyakran R helyett K-t használnak - Boltzmann-állandót. Az univerzális gázállandót gyakran az Avogadro-számmal fejezik ki szorzatában. Kényelmesebb a számításokhoz, ha a részecskék számát mólokban adják meg. A számítások végzésekor mindig érdemes figyelembe venni a léghőmérséklet változásának lehetőségét a meteorológiai helyzet változása vagy a tengerszint fölé való mászás során, valamint a földrajzi szélesség. Mérő és vákuum A légköri és a mért környezeti nyomás közötti különbséget túlnyomásnak nevezzük. Az eredménytől függően az érték neve megváltozik. Ha pozitív, akkor azt túlnyomásnak nevezzük. Ha a kapott eredmény mínusz előjelű, akkor azt vákuummérőnek nevezzük. Érdemes megjegyezni, hogy ez nem lehet több, mint barometrikus. differenciális Ez az érték a különböző mérési pontok nyomáskülönbsége. Általában bármely berendezés nyomásesésének meghatározására szolgál. Ez különösen igaz az olajiparra. Miután rájöttünk, hogy milyen termodinamikai mennyiséget nevezünk nyomásnak, és milyen képletek segítségével találjuk meg, arra a következtetésre juthatunk, hogy ez a jelenség nagyon fontos, ezért a róla való tudás soha nem lesz felesleges. 16. kiadás A Szórakoztató Tudományok Akadémia fizika leckéjén Daniil Edisonovics professzor egy új fizikai mennyiséget – a Pascalt – ismerteti meg a fiatal nézőkkel, amely a nyomás mérésére szolgál. A program megtekintése után megtanulja a szilárd test támasztóterületének fontosságát, hogyan ne essen át jégen vagy havon, valamint megismerkedjen a szilárd testek nyomásának képletével. Szilárd testnyomás formula Valószínűleg emlékszik rá az utolsó programból, a súly az az erő, amellyel a test rányomja a támasztékot. Miért van az, hogy ugyanaz az ember, aki bakancsban a hóban sétál, átesik, de síeléskor nem? A probléma megértéséhez Daniil Edisonovics professzor megtanítja Önnek a szilárd anyagok nyomásának képletét. A traktor súlya sokkal nagyobb, mint az autóé, és nem ragad bele a laza talajba. Ugyanakkor egy ilyen talajba ütköző könnyű jármű valószínűleg elakad, és traktorral kell kihúzni. A felületre ható erő eredménye nem csak ennek az erőnek a nagyságától függ, hanem attól a területtől is, amelyre ez az erő hat. Amikor az ember a hóba lép, testének súlya eloszlik a lábai között. És ha valaki sílécet visel, akkor a súly eloszlik a területén, amely sokkal nagyobb, mint a láb területe. Mivel az alkalmazási terület nagyobb lett, az ember nem esik a hóba. A nyomás egy skaláris fizikai mennyiség, amely egyenlő az adott felületre kifejtett nyomáserő és a felület területének arányával. A nyomás meghatározásához el kell osztani a felületre merőlegesen ható erőt ennek a felületnek a területével. A szilárd anyagok nyomásának képlete a következőképpen van felírva: p = F / S, ahol p a nyomás, F a nyomóerő, S a hordozó területe. A nyomás mértékegysége az a nyomás, amelyet az erre a felületre merőleges 1 m2-es felületre ható 1 newton erő hoz létre. A nyomást pascalban mérik. Így a szilárd anyagok nyomásának képlete szerint 1 pascal egyenlő 1 newtonnal négyzetméterenként. A nyomás és a nyomás között egyenesen arányos összefüggés van, vagyis minél nagyobb az erő, annál nagyobb a nyomás, és fordítva, minél kisebb az erő, annál kisebb a nyomás. Ha a nyomásnak a támasz területétől való függéséről beszélünk, akkor fordítottan arányos összefüggés van, vagyis minél nagyobb a támasz területe, annál kisebb a nyomás, és fordítva, minél kisebb a testek érintkezési felülete, annál nagyobb a nyomás. A nyomásérték rendelkezik nagyon fontos nemcsak az emberi életben, hanem az állatok életében is. Például egy 1,2 kPa nyomást kifejtő nyúl viszonylag könnyen megszökhet a laza havon 12 kPa nyomást kifejtő farkas elől, de szilárd talajon nem menekül előle. Lehet, hogy érdekel Érvek a "közömbösség és reagálás" témakörhöz Orosz nyelvtudási szintek Miért nem lehet sírni vagy tüsszenteni az űrben – tudományos magyarázat, sírhatnak az űrhajósok a világűrben Miért kék az ég nappal és piros éjjel?