Pentru echipamente frigorifice. Tensiunea arterială - enciclopedia SportWiki
FIZICĂ. 1. Subiectul și structura fizicii Fizica este o știință care studiază cel mai simplu și în același timp și cel mai important. proprietăţile generale şi legile de mişcare ale obiectelor lumii materiale din jurul nostru. Ca urmare a acestei comunități, nu există fenomene naturale care să nu aibă proprietăți fizice. proprietati... Enciclopedie fizică
O știință care studiază cele mai simple și în același timp cele mai generale tipare ale fenomenelor naturale, sacrul și structura materiei și legile mișcării ei. Conceptele de fiziologie și legile ei stau la baza tuturor științelor naturale. F. aparține științelor exacte și studiază cantitățile... Enciclopedie fizică
FIZICĂ- FIZICA, știință care studiază, împreună cu chimia, legile generale de transformare a energiei și materiei. Ambele științe se bazează pe două legi de bază ale științei naturii: legea conservării masei (legea lui Lomonosov, Lavoisier) și legea conservării energiei (R. Mayer, Jaul... ... Marea Enciclopedie Medicală
Fizica stelară este una dintre ramurile astrofizicii care studiază latura fizică a stelelor (masă, densitate, ...). Cuprins 1 Dimensiuni, mase, densitate, luminozitate a stelelor 1.1 Masa stelelor ... Wikipedia
I. Subiectul și structura fizicii Fizica este o știință care studiază cele mai simple și în același timp cele mai generale legi ale fenomenelor naturale, proprietățile și structura materiei și legile mișcării ei. Prin urmare, conceptele lui F. și alte legi stau la baza tuturor... ...
În sens larg, presiune mai mare decât presiunea atmosferică; în sarcini tehnice și științifice specifice, presiunea care depășește valoarea caracteristică fiecărei sarcini. Divizarea lui D. v., care se regăsește la fel de convențional în literatură. la sus și... Marea Enciclopedie Sovietică
- (din greaca veche physis nature). Anticii numeau fizică orice studiu al lumii înconjurătoare și al fenomenelor naturale. Această înțelegere a termenului de fizică a rămas până la sfârșitul secolului al XVII-lea. Ulterior au apărut o serie de discipline speciale: chimia, care studiază proprietățile... ... Enciclopedia lui Collier
Studiul influenței exercitate asupra materiei de presiuni foarte mari, precum și realizarea de metode de obținere și măsurare a unor astfel de presiuni. Istoria dezvoltării fizicii presiuni mari un exemplu uimitor de progres neobișnuit de rapid în știință,... ... Enciclopedia lui Collier
Fizica stării solide este o ramură a fizicii materiei condensate a cărei sarcină este de a descrie proprietăți fizice solide din punct de vedere al structurii lor atomice. S-a dezvoltat intens în secolul al XX-lea după descoperirea mecanicii cuantice.... ... Wikipedia
Cuprins 1 Metode de preparare 1.1 Evaporarea lichidelor ... Wikipedia
Cărți
- Fizică. clasa a 7-a. Caiet de lucru cu sarcini de testare Unified State Exam. Vertical. Standardul educațional de stat federal, Khannanova Tatyana Andreevna, Khannanov Nail Kutdusovich. Manualul este o parte integrantă a complexului de predare și învățare a fizicii lui A. V. Peryshkin. clasele 7-9, care a fost revizuită în conformitate cu cerințele noului standard educațional de stat federal. ÎN…
- Fizică. clasa a 7-a. Materiale didactice pentru manual de A. V. Peryshkin. Vertical. Standardul educațional de stat federal, Maron Abram Evseevich, Maron Evgeniy Abramovici. Acest manual include sarcini de instruire, teste pentru autocontrol, muncă independentă, hârtii de testși exemple de rezolvare a unor probleme tipice. În total, setul propus de didactice...
Tensiunea arterială se referă cel mai adesea la tensiunea arterială. Pe lângă aceasta, se disting următoarele tipuri de tensiune arterială: intracardiacă, capilară, venoasă. Cu fiecare bătaie a inimii, tensiunea arterială fluctuează între cea mai scăzută (diastolic din grecescul diastole - rarefacție) și cea mai mare (sistolic din grecescul sustolḗ - compresie).
Presiunea arterială[ | ]
Fiziologia parametrilor măsurați[ | ]
Presiunea arterială- unul dintre cei mai importanți parametri care caracterizează funcționarea sistemului circulator. Tensiunea arterială este determinată de volumul de sânge pompat pe unitatea de timp de către inimă și de rezistența patului vascular. Deoarece sângele se mișcă sub influența gradientului de presiune în vasele create de inimă, cea mai mare tensiune arterială va fi la ieșirea sângelui din inimă (în ventriculul stâng), presiunea puțin mai mică va fi în artere, chiar mai mică în capilarele, iar cea mai joasă în vene și la intrarea inimii (în atriul drept). Presiunea la ieșirea inimii, în aortă și în artere mari diferă ușor (cu 5-10), deoarece datorită diametrului mare al acestor vase rezistența lor hidrodinamică este mică. În același mod, presiunea în venele mari și în atriul drept diferă ușor. Cea mai mare scădere a tensiunii arteriale are loc în vasele mici: arteriole, capilare și venule.
Numărul de sus este presiune sistolica a sangelui, arată presiunea din artere în momentul în care inima se contractă și împinge sângele în artere, depinde de forța de contracție a inimii, de rezistența pe care o oferă pereții vase de sânge, și numărul de contracții pe unitatea de timp.
Numărul de jos este tensiune arteriala diastolica, arată presiunea din artere în momentul în care mușchiul inimii se relaxează. Aceasta este presiunea minimă în artere și reflectă rezistența vaselor periferice. Pe măsură ce sângele se deplasează prin patul vascular, amplitudinea fluctuațiilor tensiunii arteriale scade; presiunea venoasă și capilară depind puțin de faza ciclului cardiac.
Valoarea tipică a tensiunii arteriale persoana sanatoasa(sistolic/diastolic) - 120 și 80, presiunea în venele mari cu câțiva mm Hg. Artă. sub zero (sub atmosferă). Diferența dintre tensiunea arterială sistolică și diastolică se numește și este în mod normal 35-55
Procedura de măsurare[ | ]
Vezi si: Vezi și: metoda KorotkoffMăsurarea tensiunii arteriale: 1 - manșetă pentru tensiometru, 2 - fonendoscop
Tensiunea arterială este cea mai ușor de măsurat. Poate fi măsurat cu ajutorul unui tensiometru (tonometru). Aceasta este ceea ce se înțelege de obicei prin tensiune arterială. Metoda standard de măsurare a tensiunii arteriale este metoda Korotkoff, realizată cu ajutorul tensiometrului și stetoscopului neautomat.
Tonometrele digitale semi-automate moderne vă permit să vă limitați doar la un set de presiune (până la un semnal sonor), eliberarea ulterioară a presiunii, înregistrarea presiunii sistolice și diastolice, uneori - puls și aritmie, dispozitivul se desfășoară singur.
Monitoarele automate ale tensiunii arteriale pompează aer în manșetă; uneori pot produce date în formă digitală pentru a fi transmise la un computer sau alte dispozitive.
Cea mai recentă invenție a oamenilor de știință este un implant, în formă de fluture, care este conceput pentru a măsura tensiunea arterială în timp real. Dimensiunea dispozitivului este de aproximativ 1,5 cm.Conform autorilor studiului, dispozitivul va reduce frecvența de spitalizare a pacienților cu 40%. Implantul măsoară constant tensiunea arterială și transmite un semnal către un senzor special. Datele înregistrate de senzor sunt trimise automat către un site web accesibil medicului curant al pacientului.
Pentru implantarea dispozitivului, se face o mică incizie în zona inghinală a pacientului și se introduce un cateter cu dispozitivul în arteră. Trecând prin sistem vascular, aparatul ajunge in artera pulmonara si este asigurat cu doua bucle metalice. Operația se efectuează cu anestezie locală timp de 20 de minute.
Influența diverșilor factori[ | ]
Tensiunea arterială depinde de mulți factori: ora din zi, stare psihologică o persoană (sub stres, tensiunea arterială crește), luând diverse stimulente (cafea, ceai, amfetamine) sau medicamente care cresc sau scad tensiunea arterială.
Variația indicatorilor în condiții normale și patologice[ | ]
Creșterea persistentă a tensiunii arteriale peste 140/90 mmHg. Artă. (hipertensiune arterială) sau o scădere persistentă a tensiunii arteriale sub 90/60 (hipotensiune arterială) pot fi simptome ale diferitelor boli (în cel mai simplu caz, hipertensiune arterială și respectiv hipotensiune arterială).
Dependența fiziologică a tensiunii arteriale de vârstă sub forma unei formule a fost determinată pentru persoanele „practic sănătoase în condițiile URSS” cu vârsta cuprinsă între 17 și 79 de ani, după cum urmează:
- presiunea sistolica = 109 + (0,5 × varsta) + (0,1 × greutate);
- presiunea diastolică = 63 + (0,1 × vârstă) + (0,15 × greutate).
Aceste date au fost caracterizate în trecut drept „presiune ideală”, ținând cont de povara „normală” a bolilor legate de vârstă. Dar mai departe idei moderne in toate grupe de vârstă peste 17 ani, tensiunea arterială ideală este sub 120/80 (optimă) și hipertensiune arteriala iar prehipertensiunea nu sunt ideale la orice vârstă.
Pentru adolescenții cu vârsta între 14-16 ani cu dezvoltare fizică normală, limita superioară a normei trebuie considerată nivelul presiune sistolică 129 mmHg Art., diastolică - 69 mm Hg. Artă.
La persoanele cu vârsta peste 50 de ani, tensiunea arterială sistolica mai mare de 140 mmHg este un factor de risc important pentru bolile cardiovasculare.
Persoanele cu tensiune arterială sistolică 120-139 mm Hg. Artă. sau tensiunea arterială diastolică 80-89 mm Hg. Artă. ar trebui considerat ca având „prehipertensiune arterială”.
Pornind de la tensiunea arterială 115/75 mm Hg. Artă. cu o creștere a tensiunii arteriale la fiecare 20/10 mm Hg. Artă. riscul bolilor cardiovasculare crește.
Pentru a preveni bolile cardiovasculare, au nevoie de schimbări ale stilului de viață care să le îmbunătățească sănătatea. Anterior, se credea că cel mai periculos în ceea ce privește dezvoltarea accidentelor cardiovasculare era creșterea presiunii diastolice, dar s-a dovedit că acest pericol este asociat cu afectarea rinichilor, iar hipertensiunea sistolica izolată a fost adesea considerată o variantă a normei, „presiune ideală”. Aceste opinii au fost acum abandonate.
Schimbări rapide, zilnice și pe termen lung[ | ]
Tensiunea arterială nu este o valoare constantă. Conform poziției actuale a grupurilor de lucru ale diferitelor societăți internaționale privind hipertensiunea arterială, pe termen scurt (bătăi la bătăi, minut la minut, oră la oră), pe termen mediu (între măsurători în zile diferite) și lung -se disting variabilitatea pe termen (între vizitele la clinică pe o perioadă de săptămâni), luni sau ani). Variabilitatea pe termen lung include și variabilitatea sezonieră. Orice variabilitate este asociată cu mecanisme adaptative pentru menținerea homeostaziei. Cu toate acestea, o creștere susținută a variabilității tensiunii arteriale poate reflecta, de asemenea, modificări ale reglementării care au implicații prognostice, și anume, poate prezice riscul de evenimente cardiovasculare dincolo de nivelurile medii ale TA.
Una dintre ipotezele pentru originea variabilității tensiunii arteriale este asociată cu undele Mayer, care au fost descoperite în 1876 de un fiziolog german. . La oameni, frecvența undelor Mayer este de aproximativ 0,1 Hz, sau de aproximativ șase ori pe minut. La câini și pisici, frecvența undelor Mayer este, de asemenea, de aproximativ 0,1 Hz, la un iepure - 0,3 Hz, la un șobolan - 0,4 Hz. S-a stabilit că această frecvență este constantă pentru o persoană sau pentru un animal dintr-o anumită specie. Nu depinde de vârstă, sex sau poziția corpului. Studii experimentale arată că amplitudinea undelor Mayer crește odată cu activarea sistemului nervos simpatic. Cauza valurilor Mayer nu a fost încă stabilită.
Hipertensiune de haină albă[ | ]
Precizia măsurătorilor tensiunii arteriale poate fi redusă de un fenomen psihologic numit „hipertensiune de haină albă” sau „sindrom de hipertensiune arterială”. haina alba" O creștere a presiunii în momentul măsurării are loc din cauza stresului, care apare uneori atunci când vizitați un medic sau când apare o asistentă. Ca urmare, cu monitorizarea automată zilnică, presiunea unor astfel de persoane este semnificativ mai mică decât în prezența personalului medical.
Vezi si [ | ]
Note [ | ]
- « Intervalul normal al tensiunii arteriale Adulți» (nedefinit) . « Sănătate și Viață" Arhivat din original pe 4 februarie 2012.
- A fost dezvoltat un implant pentru monitorizarea continuă a tensiunii arteriale - MedNews - MedPortal.ru
- Standarde de tensiune arterială și hipertensiune arterială limită (nedefinit) (link indisponibil). Consultat la 27 septembrie 2011. Arhivat la 13 martie 2012.
Un bărbat cu și fără schiuri.
O persoană merge cu mare dificultate pe zăpadă afanată, scufundându-se adânc la fiecare pas. Dar, după ce a pus schiurile, poate merge fără să cadă aproape în el. De ce? Cu sau fără schiuri, o persoană acționează asupra zăpezii cu aceeași forță egală cu greutatea sa. Totuși, efectul acestei forțe este diferit în ambele cazuri, deoarece suprafața pe care o persoană apasă este diferită, cu schiuri și fără schiuri. Suprafața schiurilor este de aproape 20 de ori mai mare decât suprafața tălpii. Prin urmare, atunci când stă pe schiuri, o persoană acționează pe fiecare centimetru pătrat al suprafeței de zăpadă cu o forță care este de 20 de ori mai mică decât atunci când stă pe zăpadă fără schiuri.
Un student, fixând un ziar pe tablă cu nasturi, acționează asupra fiecărui buton cu aceeași forță. Cu toate acestea, un buton cu un capăt mai ascuțit va intra mai ușor în lemn.
Aceasta înseamnă că rezultatul forței depinde nu numai de modulul, direcția și punctul de aplicare a acesteia, ci și de aria suprafeței pe care este aplicată (perpendiculară pe care acționează).
Această concluzie este confirmată de experimente fizice.
Experienta.Rezultatul actiunii unei forte date depinde de ce forta actioneaza asupra unei unitati de suprafata.
Trebuie să băgați cuie în colțurile unei plăci mici. Mai întâi, puneți cuiele înfipte în placă pe nisip cu vârfurile în sus și puneți o greutate pe placă. În acest caz, capetele unghiilor sunt doar ușor presate în nisip. Apoi întoarcem placa și punem cuiele pe margine. În acest caz, suprafața de susținere este mai mică, iar sub aceeași forță unghiile intră semnificativ mai adânc în nisip.
Experienţă. A doua ilustrație.
Rezultatul acțiunii acestei forțe depinde de ce forță acționează asupra fiecărei unități de suprafață.
În exemplele luate în considerare, forțele au acționat perpendicular pe suprafața corpului. Greutatea bărbatului era perpendiculară pe suprafața zăpezii; forta care actioneaza asupra butonului este perpendiculara pe suprafata tablei.
Mărimea egală cu raportul forței care acționează perpendicular pe suprafață pe aria acestei suprafețe se numește presiune.
Pentru a determina presiunea, forța care acționează perpendicular pe suprafață trebuie împărțită la aria suprafeței:
presiune = forta / suprafata.
Să notăm mărimile incluse în această expresie: presiune - p, forța care acționează asupra suprafeței este F si suprafata - S.
Apoi obținem formula:
p = F/S
Este clar că o forță mai mare care acționează pe aceeași zonă va produce o presiune mai mare.
O unitate de presiune este considerată presiunea produsă de o forță de 1 N care acționează pe o suprafață cu o suprafață de 1 m2 perpendiculară pe această suprafață..
unitate de presiune - newton per metru patrat (1 N/m2). În onoarea savantului francez Blaise Pascal se numeste pascal ( Pa). Prin urmare,
1 Pa = 1 N/m2.
Se folosesc și alte unități de presiune: hectopascal (hPa) Și kilopascal (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Să notăm condițiile problemei și să o rezolvăm.
Dat : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?
În unități SI: S = 0,03 m2
Soluţie:
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
„Răspuns”: p = 15000 Pa = 15 kPa
Modalități de reducere și creștere a presiunii.
Un tractor pe șenile greu produce pe sol o presiune egală cu 40 - 50 kPa, adică doar de 2 - 3 ori mai mult decât presiunea unui băiat care cântărește 45 kg. Acest lucru se explică prin faptul că greutatea tractorului este distribuită pe o suprafață mai mare datorită antrenării pe șenile. Și noi am stabilit asta cu cât suprafața de sprijin este mai mare, cu atât presiunea produsă de aceeași forță asupra acestui suport este mai mică .
În funcție de necesitatea unei presiuni joase sau înalte, zona de sprijin crește sau scade. De exemplu, pentru ca solul să reziste la presiunea clădirii care se ridică, aria părții inferioare a fundației este mărită.
Anvelopele pentru camioane și șasiul avioanelor sunt mult mai late decât anvelopele pentru pasageri. Anvelopele mașinilor concepute pentru a conduce în deșert sunt realizate deosebit de largi.
Vehiculele grele, cum ar fi un tractor, un tanc sau un vehicul de mlaștină, având o suprafață mare de susținere a căilor, trec prin zone mlăștinoase care nu pot fi trecute de o persoană.
Pe de altă parte, cu o suprafață mică, se poate genera o cantitate mare de presiune cu o forță mică. De exemplu, atunci când apăsăm un buton într-o placă, acționăm asupra acestuia cu o forță de aproximativ 50 N. Deoarece aria vârfului butonului este de aproximativ 1 mm 2, presiunea produsă de acesta este egală cu:
p = 50 N / 0,000 001 m 2 = 50.000.000 Pa = 50.000 kPa.
Pentru comparație, această presiune este de 1000 de ori mai mare decât presiunea exercitată de un tractor pe șenile pe sol. Puteți găsi multe alte astfel de exemple.
Lamele instrumentelor de tăiat și vârfurile instrumentelor de perforare (cuțite, foarfece, freze, ferăstraie, ace etc.) sunt ascuțite special. Marginea ascuțită a unei lame ascuțite are o zonă mică, astfel încât chiar și o forță mică creează multă presiune, iar acest instrument este ușor de lucrat.
Dispozitivele de tăiere și perforare se găsesc și în natura vie: aceștia sunt dinții, ghearele, ciocul, țepii etc. - toate sunt realizate din material dur, neted și foarte ascuțit.
Presiune
Se știe că moleculele de gaz se mișcă aleatoriu.
Știm deja că gazele, spre deosebire de solide și lichide, umplu întregul recipient în care se află. De exemplu, un cilindru de oțel pentru depozitarea gazelor, o cameră de aer pentru anvelopa de mașină sau o minge de volei. În acest caz, gazul exercită presiune asupra pereților, fundului și capacului cilindrului, camerei sau oricărui alt corp în care se află. Presiunea gazului se datorează altor motive decât presiunea unui corp solid pe suport.
Se știe că moleculele de gaz se mișcă aleatoriu. Pe măsură ce se mișcă, se ciocnesc între ele, precum și cu pereții recipientului care conține gazul. Există multe molecule într-un gaz și, prin urmare, numărul impacturilor lor este foarte mare. De exemplu, numărul de impacturi ale moleculelor de aer într-o cameră pe o suprafață cu o suprafață de 1 cm 2 în 1 s este exprimat ca un număr de douăzeci și trei de cifre. Deși forța de impact a unei molecule individuale este mică, efectul tuturor moleculelor asupra pereților vasului este semnificativ - creează presiunea gazului.
Asa de, presiunea gazului pe pereții vasului (și asupra corpului plasat în gaz) este cauzată de impactul moleculelor de gaz .
Luați în considerare următorul experiment. Puneți o minge de cauciuc sub clopotul pompei de aer. Conține o cantitate mică de aer și are formă neregulată. Apoi pompăm aerul de sub clopot. Învelișul mingii, în jurul căreia aerul devine din ce în ce mai rarefiat, se umflă treptat și ia forma unei mingi obișnuite.
Cum să explic această experiență?
Pentru depozitarea și transportul gazului comprimat se folosesc butelii speciale din oțel durabil.
În experimentul nostru, moleculele de gaz în mișcare lovesc continuu pereții mingii din interior și din exterior. Când aerul este pompat afară, numărul de molecule din clopotul din jurul carcasei mingii scade. Dar în interiorul mingii numărul lor nu se schimbă. Prin urmare, numărul de impacturi ale moleculelor pe pereții exteriori ai carcasei devine mai mic decât numărul de impacturi pe pereții interiori. Bila se umflă până când forța elastică a carcasei sale de cauciuc devine egală cu forța presiunii gazului. Învelișul mingii ia forma unei mingi. Asta arată că gazul apasă pe pereții săi în toate direcțiile în mod egal. Cu alte cuvinte, numărul de impacturi moleculare pe centimetru pătrat de suprafață este același în toate direcțiile. Aceeași presiune în toate direcțiile este caracteristică unui gaz și este o consecință a mișcării aleatorii a unui număr mare de molecule.
Să încercăm să reducem volumul de gaz, dar astfel încât masa acestuia să rămână neschimbată. Aceasta înseamnă că în fiecare centimetru cub de gaz vor exista mai multe molecule, densitatea gazului va crește. Apoi, numărul de impacturi ale moleculelor pe pereți va crește, adică presiunea gazului va crește. Acest lucru poate fi confirmat de experiență.
Pe imagine A prezintă un tub de sticlă, al cărui capăt este închis cu o peliculă subțire de cauciuc. Un piston este introdus în tub. Când pistonul se deplasează, volumul de aer din tub scade, adică gazul este comprimat. Filmul de cauciuc se îndoaie spre exterior, indicând că presiunea aerului din tub a crescut.
Dimpotrivă, pe măsură ce volumul aceleiași mase de gaz crește, numărul de molecule din fiecare centimetru cub scade. Acest lucru va reduce numărul de impacturi asupra pereților vasului - presiunea gazului va deveni mai mică. Într-adevăr, atunci când pistonul este scos din tub, volumul de aer crește și pelicula se îndoaie în interiorul vasului. Aceasta indică o scădere a presiunii aerului în tub. Aceleași fenomene ar fi observate dacă în loc de aer ar fi orice alt gaz în tub.
Asa de, când volumul unui gaz scade, presiunea acestuia crește, iar când volumul crește, presiunea scade, cu condiția ca masa și temperatura gazului să rămână neschimbate.
Cum se va schimba presiunea unui gaz dacă este încălzit la un volum constant? Se știe că viteza moleculelor de gaz crește atunci când sunt încălzite. Mișcându-se mai repede, moleculele vor lovi mai des pereții recipientului. În plus, fiecare impact al moleculei asupra peretelui va fi mai puternic. Ca rezultat, pereții vasului vor experimenta o presiune mai mare.
Prin urmare, Cu cât temperatura gazului este mai mare, cu atât este mai mare presiunea gazului într-un vas închis, cu condiția ca masa și volumul gazului să nu se modifice.
Din aceste experimente se poate concluziona în general că Presiunea gazului crește cu cât moleculele lovesc mai des și mai puternic pereții vasului .
Pentru stocarea și transportul gazelor, acestea sunt foarte comprimate. În același timp, presiunea acestora crește, gazele trebuie închise în cilindri speciali, foarte durabili. Astfel de cilindri, de exemplu, conțin aer comprimat în submarine și oxigen utilizat la sudarea metalelor. Desigur, trebuie să ne amintim întotdeauna că buteliile de gaz nu pot fi încălzite, mai ales când sunt umplute cu gaz. Pentru că, așa cum înțelegem deja, o explozie poate avea loc cu consecințe foarte neplăcute.
legea lui Pascal.
Presiunea este transmisă în fiecare punct din lichid sau gaz.
Presiunea pistonului este transmisă în fiecare punct al fluidului care umple bila.
Acum gaz.
Spre deosebire de solide, straturile individuale și particulele mici de lichid și gaz se pot mișca liber unul față de celălalt în toate direcțiile. Este suficient, de exemplu, să suflați ușor la suprafața apei într-un pahar pentru a determina apa să se miște. Pe un râu sau un lac, cea mai mică adiere de vânt face să apară ondulații.
Mobilitatea particulelor de gaz și lichid explică acest lucru presiunea exercitată asupra lor se transmite nu numai în direcția forței, ci în fiecare punct. Să luăm în considerare acest fenomen mai detaliat.
Pe imagine, Aînfățișează un vas care conține gaz (sau lichid). Particulele sunt distribuite uniform în vas. Vasul este închis de un piston care se poate mișca în sus și în jos.
Aplicând o anumită forță, vom forța pistonul să se miște ușor spre interior și să comprimați gazul (lichidul) situat direct sub el. Apoi particulele (moleculele) vor fi localizate în acest loc mai dens decât înainte (Fig, b). Datorită mobilității, particulele de gaz se vor mișca în toate direcțiile. Ca urmare, aranjarea lor va deveni din nou uniformă, dar mai densă decât înainte (Fig. c). Prin urmare, presiunea gazului va crește peste tot. Aceasta înseamnă că presiunea suplimentară este transmisă tuturor particulelor de gaz sau lichid. Deci, dacă presiunea asupra gazului (lichid) lângă pistonul în sine crește cu 1 Pa, atunci în toate punctele interior gaz sau lichid, presiunea va deveni mai mare decât înainte cu aceeași cantitate. Presiunea pe pereții vasului, pe fund și pe piston va crește cu 1 Pa.
Presiunea exercitată asupra unui lichid sau gaz este transmisă în orice punct în mod egal în toate direcțiile .
Această afirmație se numește legea lui Pascal.
Pe baza legii lui Pascal, este ușor de explicat următoarele experimente.
Imaginea prezintă o minge goală, cu găuri mici în diferite locuri. Un tub este atașat de bila în care este introdus un piston. Dacă umpleți o minge cu apă și împingeți un piston în tub, apa va curge din toate găurile din minge. În acest experiment, un piston apasă pe suprafața apei într-un tub. Particulele de apă situate sub piston, compactându-se, își transferă presiunea către alte straturi care se află mai adânc. Astfel, presiunea pistonului este transmisă în fiecare punct al fluidului care umple bila. Ca urmare, o parte din apă este împinsă din minge sub formă de fluxuri identice care curg din toate găurile.
Dacă bila este umplută cu fum, atunci când pistonul este împins în tub, din toate găurile din minge vor începe să iasă fluxuri egale de fum. Aceasta confirmă că gazele transmit în mod egal presiunea exercitată asupra lor în toate direcţiile.
Presiune în lichid și gaz.
Sub influența greutății lichidului, fundul de cauciuc din tub se va îndoi.
Lichidele, ca toate corpurile de pe Pământ, sunt afectate de gravitație. Prin urmare, fiecare strat de lichid turnat într-un vas creează presiune cu greutatea sa, care, conform legii lui Pascal, este transmisă în toate direcțiile. Prin urmare, în interiorul lichidului există presiune. Acest lucru poate fi verificat prin experiență.
Turnați apă într-un tub de sticlă, a cărui gaură de jos este închisă cu o peliculă subțire de cauciuc. Sub influența greutății lichidului, fundul tubului se va îndoi.
Experiența arată că, cu cât este mai mare coloana de apă deasupra peliculei de cauciuc, cu atât se îndoaie mai mult. Dar de fiecare dată după ce fundul de cauciuc se îndoaie, apa din tub ajunge la echilibru (se oprește), deoarece, pe lângă forța gravitațională, forța elastică a filmului de cauciuc întins acționează asupra apei.
Forțele care acționează asupra foliei de cauciuc sunt |
sunt aceleași pe ambele părți. |
Ilustrare.
Fundul se îndepărtează de cilindru datorită presiunii gravitației asupra acestuia.
Să coborâm tubul cu fund de cauciuc, în care se toarnă apă, într-un alt vas, mai larg, cu apă. Vom vedea că pe măsură ce tubul este coborât, pelicula de cauciuc se îndreaptă treptat. Îndreptarea completă a filmului arată că forțele care acționează asupra acestuia de sus și de jos sunt egale. Îndreptarea completă a peliculei are loc atunci când nivelurile apei din tub și din vas coincid.
Același experiment poate fi efectuat cu un tub în care o peliculă de cauciuc acoperă orificiul lateral, așa cum se arată în figura a. Să scufundăm acest tub cu apă într-un alt vas cu apă, așa cum se arată în figură, b. Vom observa că pelicula se va îndrepta din nou de îndată ce nivelurile apei din tub și din vas sunt egale. Aceasta înseamnă că forțele care acționează asupra foliei de cauciuc sunt aceleași pe toate părțile.
Să luăm un vas al cărui fund poate cădea. Să-l punem într-un borcan cu apă. Fundul va fi presat strâns pe marginea vasului și nu va cădea. Este presat de forța presiunii apei îndreptată de jos în sus.
Vom turna cu grijă apă în vas și vom urmări fundul acestuia. De îndată ce nivelul apei din vas coincide cu nivelul apei din borcan, aceasta va cădea departe de vas.
În momentul separării, o coloană de lichid din vas apasă de sus în jos, iar presiunea dintr-o coloană de lichid de aceeași înălțime, dar situată în borcan, se transmite de jos în sus în jos. Ambele presiuni sunt aceleași, dar fundul se îndepărtează de cilindru datorită acțiunii propriei gravitații asupra acestuia.
Experimentele cu apă au fost descrise mai sus, dar dacă luați orice alt lichid în loc de apă, rezultatele experimentului vor fi aceleași.
Deci, experimentele arată asta Există presiune în interiorul lichidului și la același nivel este egală în toate direcțiile. Presiunea crește odată cu adâncimea.
Gazele nu sunt diferite de lichide în acest sens, deoarece au și greutate. Dar trebuie să ne amintim că densitatea gazului este de sute de ori mai mică decât densitatea lichidului. Greutatea gazului din vas este mică, iar presiunea sa „greutate” în multe cazuri poate fi ignorată.
Calculul presiunii lichidului pe fundul și pereții unui vas.
Calculul presiunii lichidului pe fundul și pereții unui vas.
Să luăm în considerare modul în care puteți calcula presiunea unui lichid pe fundul și pereții unui vas. Să rezolvăm mai întâi problema pentru un vas în formă de paralelipiped dreptunghiular.
Forta F, cu care lichidul turnat în acest vas apasă pe fundul său, este egal cu greutatea P lichid în recipient. Greutatea unui lichid poate fi determinată prin cunoașterea masei acestuia m. După cum știți, masa poate fi calculată folosind formula: m = ρ·V. Volumul de lichid turnat în vasul pe care l-am ales este ușor de calculat. Dacă înălțimea coloanei de lichid dintr-un vas este notată cu litera hși zona fundului vasului S, Acea V = S h.
Masa lichida m = ρ·V, sau m = ρ S h .
Greutatea acestui lichid P = g m, sau P = g ρ S h.
Deoarece greutatea unei coloane de lichid este egală cu forța cu care lichidul apasă pe fundul vasului, atunci prin împărțirea greutății P Spre piata S, obținem presiunea fluidului p:
p = P/S sau p = g·ρ·S·h/S,
Am obținut o formulă pentru calcularea presiunii lichidului din fundul vasului. Din această formulă reiese clar că presiunea lichidului la fundul vasului depinde doar de densitatea și înălțimea coloanei de lichid.
Prin urmare, folosind formula derivată, puteți calcula presiunea lichidului turnat în vas orice formă(strict vorbind, calculul nostru este potrivit doar pentru vasele care au forma unei prisme drepte și a unui cilindru. La cursurile de fizică pentru institut, s-a dovedit că formula este valabilă și pentru un vas de formă arbitrară). În plus, poate fi folosit pentru a calcula presiunea pe pereții vasului. Presiunea din interiorul lichidului, inclusiv presiunea de jos în sus, este de asemenea calculată folosind această formulă, deoarece presiunea la aceeași adâncime este aceeași în toate direcțiile.
Când se calculează presiunea folosind formula p = gρh ai nevoie de densitate ρ exprimată în kilograme pe metru cub (kg/m3) și înălțimea coloanei de lichid h- în metri (m), g= 9,8 N/kg, atunci presiunea va fi exprimată în pascali (Pa).
Exemplu. Determinați presiunea uleiului pe fundul rezervorului dacă înălțimea coloanei de ulei este de 10 m și densitatea acesteia este de 800 kg/m3.
Să notăm starea problemei și să o notăm.
Dat :
ρ = 800 kg/m 3
Soluţie :
p = 9,8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80.000 Pa ≈ 80 kPa.
Răspuns : p ≈ 80 kPa.
Vase comunicante.
Vase comunicante.
Figura prezintă două vase legate între ele printr-un tub de cauciuc. Astfel de vase sunt numite comunicând. O cutie de udato, un ceainic, o cafea sunt exemple de vase comunicante. Din experiență știm că apa turnată, de exemplu, într-o cutie de apă este întotdeauna la același nivel în gura de scurgere și în interior.
Întâlnim adesea vase comunicante. De exemplu, ar putea fi un ceainic, o cutie de apă sau o cafea. |
Suprafețele unui lichid omogen sunt instalate la același nivel în vase comunicante de orice formă. |
Lichide de diferite densități. |
Următorul experiment simplu se poate face cu vase comunicante. La începutul experimentului, prindem tubul de cauciuc în mijloc și turnăm apă într-unul dintre tuburi. Apoi deschidem clema, iar apa curge instantaneu în celălalt tub până când suprafețele de apă din ambele tuburi sunt la același nivel. Puteți monta unul dintre receptoare pe un trepied și puteți ridica, coborî sau înclina celălalt laturi diferite. Și în acest caz, de îndată ce lichidul se calmează, nivelurile sale din ambele tuburi vor fi egalizate.
În vasele comunicante de orice formă și secțiune transversală, suprafețele unui lichid omogen sunt așezate la același nivel(cu condiția ca presiunea aerului deasupra lichidului să fie aceeași) (Fig. 109).
Acest lucru poate fi justificat după cum urmează. Lichidul este în repaus fără a se deplasa dintr-un vas în altul. Aceasta înseamnă că presiunea din ambele vase la orice nivel este aceeași. Lichidul din ambele vase este același, adică are aceeași densitate. Prin urmare, înălțimile sale trebuie să fie aceleași. Când ridicăm un recipient sau adăugăm lichid în el, presiunea din el crește și lichidul se deplasează într-un alt recipient până când presiunile sunt echilibrate.
Dacă un lichid de o densitate este turnat într-unul dintre vasele comunicante și un lichid de altă densitate este turnat în al doilea, atunci la echilibru nivelurile acestor lichide nu vor fi aceleași. Și acest lucru este de înțeles. Știm că presiunea lichidului din fundul vasului este direct proporțională cu înălțimea coloanei și cu densitatea lichidului. Și în acest caz, densitățile lichidelor vor fi diferite.
Dacă presiunile sunt egale, înălțimea unei coloane de lichid cu o densitate mai mare va fi mai mică decât înălțimea unei coloane de lichid cu o densitate mai mică (Fig.).
Experienţă. Cum se determină masa de aer.
Greutatea aerului. Presiunea atmosferică.
Existenta presiunii atmosferice.
Presiunea atmosferică este mai mare decât presiunea aerului rarefiat din vas.
Aerul, ca orice corp de pe Pământ, este afectat de gravitație și, prin urmare, aerul are greutate. Greutatea aerului este ușor de calculat dacă îi cunoașteți masa.
Vă vom arăta experimental cum să calculați masa aerului. Pentru a face acest lucru, trebuie să luați o minge de sticlă durabilă cu un dop și un tub de cauciuc cu o clemă. Să pompăm aerul din el, să strângem tubul cu o clemă și să-l echilibrăm pe cântar. Apoi, deschizând clema de pe tubul de cauciuc, lăsați aer să intre în el. Acest lucru va deranja echilibrul balanței. Pentru a-l restabili, va trebui să puneți greutăți pe cealaltă tigaie a cântarului, a căror masă va fi egală cu masa de aer din volumul mingii.
Experimentele au stabilit că la o temperatură de 0 °C și presiunea atmosferică normală, masa aerului cu un volum de 1 m 3 este egală cu 1,29 kg. Greutatea acestui aer este ușor de calculat:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Învelișul de aer care înconjoară Pământul se numește atmosfera (din greaca atmos- abur, aer și sferă- minge).
Atmosfera, așa cum arată observațiile zborului sateliților artificiali de pe Pământ, se extinde la o altitudine de câteva mii de kilometri.
Datorită gravitației, straturile superioare ale atmosferei, precum apa oceanului, comprimă straturile inferioare. Stratul de aer adiacent direct Pământului este cel mai comprimat și, conform legii lui Pascal, transmite presiunea exercitată asupra acestuia în toate direcțiile.
Ca urmare a acestui fapt, suprafața pământului și corpurile situate pe el suferă presiune din întreaga grosime a aerului sau, așa cum se spune de obicei în astfel de cazuri, experimentează Presiunea atmosferică .
Existența presiunii atmosferice poate explica multe fenomene pe care le întâlnim în viață. Să ne uităm la unele dintre ele.
Figura prezintă un tub de sticlă, în interiorul căruia există un piston care se potrivește strâns pe pereții tubului. Capătul tubului este coborât în apă. Dacă ridicați pistonul, apa se va ridica în spatele lui.
Acest fenomen este utilizat în pompele de apă și în alte dispozitive.
Figura prezintă un vas cilindric. Se inchide cu un dop in care se introduce un tub cu robinet. Aerul este pompat din vas cu o pompă. Capătul tubului este apoi pus în apă. Dacă deschideți acum robinetul, apa va stropi ca o fântână în interiorul vasului. Apa intră în vas deoarece presiunea atmosferică este mai mare decât presiunea aerului rarefiat din vas.
De ce există învelișul de aer al Pământului?
Ca toate corpurile, moleculele de gaz care alcătuiesc învelișul de aer al Pământului sunt atrase de Pământ.
Dar atunci de ce nu cad toți la suprafața Pământului? Cum se păstrează învelișul aerian al Pământului și atmosfera sa? Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să ținem cont de faptul că moleculele de gaz sunt în mișcare continuă și aleatorie. Dar apoi apare o altă întrebare: de ce aceste molecule nu zboară în spațiul cosmic, adică în spațiu.
Pentru a părăsi complet Pământul, o moleculă, cum ar fi nava spatiala sau o rachetă, trebuie să aibă o viteză foarte mare (nu mai puțin de 11,2 km/s). Acesta este așa-numitul a doua viteza de evacuare. Viteza majorității moleculelor din învelișul de aer al Pământului este semnificativ mai mică decât această viteză de evacuare. Prin urmare, majoritatea dintre ele sunt legate de Pământ prin gravitație, doar un număr neglijabil de molecule zboară dincolo de Pământ în spațiu.
Mișcarea aleatorie a moleculelor și efectul gravitației asupra lor duc la „planarea” moleculelor de gaz în spațiu lângă Pământ, formând o înveliș de aer sau atmosfera cunoscută nouă.
Măsurătorile arată că densitatea aerului scade rapid odată cu altitudinea. Deci, la o altitudine de 5,5 km deasupra Pământului, densitatea aerului este de 2 ori mai mică decât densitatea sa la suprafața Pământului, la o altitudine de 11 km - de 4 ori mai mică etc. Cu cât este mai mare, cu atât mai rar aerul. Și, în sfârșit, în straturile superioare (la sute și mii de kilometri deasupra Pământului), atmosfera se transformă treptat în spațiu fără aer. Învelișul de aer al Pământului nu are o limită clară.
Strict vorbind, datorită acțiunii gravitației, densitatea gazului în orice vas închis nu este aceeași pe întregul volum al vasului. La fundul vasului, densitatea gazului este mai mare decât în părțile sale superioare, prin urmare presiunea din vas nu este aceeași. Este mai mare în partea de jos a vasului decât în partea de sus. Cu toate acestea, pentru un gaz conținut într-un vas, această diferență de densitate și presiune este atât de mică încât în multe cazuri poate fi ignorată complet, doar cunoscută despre el. Dar pentru o atmosferă care se întinde pe câteva mii de kilometri, această diferență este semnificativă.
Măsurarea presiunii atmosferice. Experiența lui Torricelli.
Este imposibil să se calculeze presiunea atmosferică folosind formula pentru calcularea presiunii unei coloane de lichid (§ 38). Pentru un astfel de calcul, trebuie să cunoașteți înălțimea atmosferei și densitatea aerului. Dar atmosfera nu are o limită definită, iar densitatea aerului la diferite altitudini este diferită. Cu toate acestea, presiunea atmosferică poate fi măsurată folosind un experiment propus în secolul al XVII-lea de un om de știință italian. Evangelista Torricelli , elev al lui Galileo.
Experimentul lui Torricelli constă în următoarele: un tub de sticlă de aproximativ 1 m lungime, sigilat la un capăt, este umplut cu mercur. Apoi, închizând strâns al doilea capăt al tubului, acesta este răsturnat și coborât într-o cană de mercur, unde acest capăt al tubului este deschis sub nivelul de mercur. Ca în orice experiment cu lichid, o parte din mercur este turnată în ceașcă, iar o parte din acesta rămâne în tub. Înălțimea coloanei de mercur rămasă în tub este de aproximativ 760 mm. Nu există aer deasupra mercurului în interiorul tubului, există un spațiu fără aer, așa că niciun gaz nu exercită presiune de sus asupra coloanei de mercur din interiorul acestui tub și nu afectează măsurătorile.
Torricelli, care a propus experimentul descris mai sus, a dat și explicația acestuia. Atmosfera apasă pe suprafața mercurului din ceașcă. Mercur este în echilibru. Aceasta înseamnă că presiunea din tub este la nivelul ahh 1 (vezi figura) este egală cu presiunea atmosferică. Când presiunea atmosferică se modifică, se modifică și înălțimea coloanei de mercur din tub. Pe măsură ce presiunea crește, coloana se lungește. Pe măsură ce presiunea scade, coloana de mercur își scade înălțimea.
Presiunea din tub la nivelul aa1 este creată de greutatea coloanei de mercur din tub, deoarece nu există aer deasupra mercurului în partea superioară a tubului. Rezultă că presiunea atmosferică este egală cu presiunea coloanei de mercur din tub , adică
p atm = p Mercur
Cu cât presiunea atmosferică este mai mare, cu atât coloana de mercur este mai mare în experimentul lui Torricelli. Prin urmare, în practică, presiunea atmosferică poate fi măsurată prin înălțimea coloanei de mercur (în milimetri sau centimetri). Dacă, de exemplu, presiunea atmosferică este de 780 mm Hg. Artă. (se spune „milimetri de mercur”), asta înseamnă că aerul produce aceeași presiune ca o coloană verticală de mercur de 780 mm înălțime.
Prin urmare, în acest caz, unitatea de măsură pentru presiunea atmosferică este 1 milimetru de mercur (1 mmHg). Să găsim relația dintre această unitate și unitatea cunoscută nouă - pascal(Pa).
Presiunea unei coloane de mercur ρ de mercur cu o înălțime de 1 mm este egală cu:
p = g·ρ·h, p= 9,8 N/kg · 13.600 kg/m 3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Deci, 1 mmHg. Artă. = 133,3 Pa.
În prezent, presiunea atmosferică se măsoară de obicei în hectopascali (1 hPa = 100 Pa). De exemplu, rapoartele meteo pot anunța că presiunea este de 1013 hPa, care este la fel cu 760 mmHg. Artă.
Observând zilnic înălțimea coloanei de mercur din tub, Torricelli a descoperit că această înălțime se modifică, adică presiunea atmosferică nu este constantă, poate crește și scădea. Torricelli a remarcat, de asemenea, că presiunea atmosferică este asociată cu schimbările de vreme.
Dacă atașați o scară verticală la tubul de mercur folosit în experimentul lui Torricelli, obțineți cel mai simplu dispozitiv - barometru cu mercur (din greaca baros- greutate, metreo- Eu masor). Este folosit pentru a măsura presiunea atmosferică.
Barometru - aneroid.
În practică, un barometru de metal numit barometru de metal este folosit pentru a măsura presiunea atmosferică. aneroid (tradus din greaca - aneroid). Așa se numește un barometru deoarece nu conține mercur.
Aspectul aneroidului este prezentat în figură. Partea sa principală este o cutie de metal 1 cu o suprafață ondulată (ondulată) (vezi cealaltă figură). Aerul este pompat din această cutie și, pentru a preveni zdrobirea presiunii atmosferice, capacul său 2 este tras în sus de un arc. Pe măsură ce presiunea atmosferică crește, capacul se îndoaie și strânge arcul. Pe măsură ce presiunea scade, arcul îndreaptă capacul. O săgeată indicatoare 4 este atașată de arc folosind un mecanism de transmisie 3, care se deplasează spre dreapta sau spre stânga când presiunea se schimbă. Sub săgeată există o scară, ale cărei diviziuni sunt marcate în funcție de citirile barometrului cu mercur. Astfel, numărul 750, față de care se află acul aneroid (vezi figura), arată că în momentul de față în barometrul cu mercur înălțimea coloanei de mercur este de 750 mm.
Prin urmare, presiunea atmosferică este de 750 mmHg. Artă. sau ≈ 1000 hPa.
Valoarea presiunii atmosferice este foarte importantă pentru prezicerea vremii pentru zilele următoare, deoarece modificările presiunii atmosferice sunt asociate cu schimbările vremii. Un barometru este un instrument necesar pentru observațiile meteorologice.
Presiunea atmosferică la diferite altitudini.
Într-un lichid, presiunea, după cum știm, depinde de densitatea lichidului și de înălțimea coloanei sale. Datorită compresibilității scăzute, densitatea lichidului la diferite adâncimi este aproape aceeași. Prin urmare, atunci când calculăm presiunea, considerăm constantă densitatea acesteia și luăm în considerare doar modificarea înălțimii.
Situația cu gazele este mai complicată. Gazele sunt foarte compresibile. Și cu cât un gaz este mai comprimat, cu atât densitatea lui este mai mare și presiunea pe care o produce este mai mare. La urma urmei, presiunea gazului este creată de impactul moleculelor sale asupra suprafeței corpului.
Straturile de aer de la suprafața Pământului sunt comprimate de toate straturile de aer aflate deasupra lor. Dar cu cât stratul de aer este mai sus de la suprafață, cu atât este mai slab comprimat, cu atât densitatea sa este mai mică. Prin urmare, cu atât produce mai puțină presiune. Dacă, de exemplu, un balon se ridică deasupra suprafeței Pământului, atunci presiunea aerului asupra balonului devine mai mică. Acest lucru se întâmplă nu numai pentru că înălțimea coloanei de aer deasupra acesteia scade, ci și pentru că densitatea aerului scade. Este mai mic în partea de sus decât în partea de jos. Prin urmare, dependența presiunii aerului de altitudine este mai complexă decât cea a lichidelor.
Observațiile arată că presiunea atmosferică în zonele de la nivelul mării este în medie de 760 mm Hg. Artă.
Presiunea atmosferică, egală cu presiunea o coloană de mercur de 760 mm înălțime la o temperatură de 0 ° C se numește presiune atmosferică normală.
Presiune atmosferică normală este egal cu 101.300 Pa = 1013 hPa.
Cu cât este mai mare altitudinea deasupra nivelului mării, cu atât presiunea este mai mică.
La urcușuri mici, în medie, la fiecare 12 m de înălțime, presiunea scade cu 1 mmHg. Artă. (sau cu 1,33 hPa).
Cunoscând dependența presiunii de altitudine, puteți determina altitudinea deasupra nivelului mării prin modificarea citirilor barometrului. Se numesc aneroidii care au o scară prin care înălțimea deasupra nivelului mării poate fi măsurată direct altimetre . Sunt folosite în aviație și alpinism.
Manometre.
Știm deja că barometrele sunt folosite pentru a măsura presiunea atmosferică. Pentru a măsura presiuni mai mari sau mai mici decât presiunea atmosferică, se utilizează manometre (din greaca manos- rare, libere, metreo- Eu masor). Sunt manometre lichidȘi metal.
|
|
Să ne uităm mai întâi la dispozitiv și la acțiune. manometrul lichidului deschis. Este alcătuit dintr-un tub de sticlă cu două picioare în care se toarnă ceva lichid. Lichidul este instalat în ambele coturi la același nivel, deoarece doar presiunea atmosferică acționează pe suprafața sa în coturile vasului.
Pentru a înțelege cum funcționează un astfel de manometru, acesta poate fi conectat printr-un tub de cauciuc la o cutie plată rotundă, a cărei latură este acoperită cu folie de cauciuc. Dacă apăsați cu degetul pe film, nivelul lichidului din cotul manometrului conectat la cutie va scădea, iar în celălalt cot va crește. Ce explică asta?
Când apăsați pe film, presiunea aerului din cutie crește. Conform legii lui Pascal, această creștere a presiunii este transmisă și fluidului din cotul manometrului care este conectat la cutie. Prin urmare, presiunea asupra fluidului din acest cot va fi mai mare decât în celălalt, unde asupra fluidului acţionează doar presiunea atmosferică. Sub forța acestei presiuni în exces, lichidul va începe să se miște. In cotul cu aer comprimat lichidul va cadea, in celalalt se va ridica. Fluidul va ajunge la echilibru (oprește) atunci când excesul de presiune a aerului comprimat este echilibrat de presiunea produsă de excesul de coloana de lichid din celălalt picior al manometrului.
Cu cât apăsați mai tare pe film, cu atât coloana de lichid în exces este mai mare, cu atât presiunea acesteia este mai mare. Prin urmare, modificarea presiunii poate fi judecată după înălțimea acestei coloane în exces.
Figura arată cum un astfel de manometru poate măsura presiunea din interiorul unui lichid. Cu cât tubul este scufundat mai adânc în lichid, cu atât diferența de înălțime a coloanelor de lichid din coturile manometrelor devine mai mare., prin urmare, și fluidul generează mai multă presiune.
Dacă instalați cutia dispozitivului la o anumită adâncime în interiorul lichidului și o întoarceți cu filmul în sus, lateral și în jos, citirile manometrului nu se vor schimba. Așa ar trebui să fie, pentru că la același nivel în interiorul unui lichid, presiunea este egală în toate direcțiile.
Imaginea arată manometru metalic . Partea principală a unui astfel de manometru este un tub metalic îndoit într-o țeavă 1 , al cărui capăt este închis. Celălalt capăt al tubului folosind un robinet 4 comunică cu vasul în care se măsoară presiunea. Pe măsură ce presiunea crește, tubul se îndoaie. Mișcarea capătului său închis cu ajutorul unei pârghii 5 și crețuri 3 transmisă săgeții 2 , deplasându-se lângă cântarul instrumentului. Când presiunea scade, tubul, datorită elasticității sale, revine la poziția anterioară, iar săgeata revine la diviziunea zero a scalei.
Pompa de lichid cu piston.
În experimentul pe care l-am considerat mai devreme (§ 40), s-a stabilit că apa din tubul de sticlă, sub influența presiunii atmosferice, s-a ridicat în sus în spatele pistonului. Pe asta se bazează acțiunea. piston pompe
Pompa este prezentată schematic în figură. Este format dintr-un cilindru, în interiorul căruia un piston se mișcă în sus și în jos, strâns adiacent pereților vasului. 1 . Supapele sunt instalate în partea inferioară a cilindrului și în pistonul propriu-zis 2 , cu deschidere numai în sus. Când pistonul se mișcă în sus, apa sub influența presiunii atmosferice intră în conductă, ridică supapa inferioară și se deplasează în spatele pistonului.
Pe măsură ce pistonul se mișcă în jos, apa de sub piston apasă pe supapa de jos și se închide. În același timp, sub presiunea apei, o supapă din interiorul pistonului se deschide, iar apa curge în spațiul de deasupra pistonului. Data viitoare când pistonul se mișcă în sus, apa de deasupra se ridică și se toarnă în conducta de evacuare. În același timp, în spatele pistonului se ridică o nouă porțiune de apă, care, atunci când pistonul este coborât ulterior, va apărea deasupra acestuia, iar toată această procedură se repetă din nou și din nou în timp ce pompa funcționează.
Presa hidraulica.
Legea lui Pascal explică acțiunea mașină hidraulică (din greaca hidraulica- apa). Acestea sunt mașini a căror funcționare se bazează pe legile mișcării și echilibrului fluidelor.
Partea principală a unei mașini hidraulice sunt doi cilindri de diametre diferite, echipați cu pistoane și tub de legătură. Spațiul de sub pistoane și tub este umplut cu lichid (de obicei ulei mineral). Înălțimile coloanelor de lichid din ambii cilindri sunt aceleași atâta timp cât nu acționează forțe asupra pistoanelor.
Să presupunem acum că forțele F 1 și F 2 - forțele care acționează asupra pistoanelor, S 1 și S 2 - zonele pistonului. Presiunea sub primul (mic) piston este egală cu p 1 = F 1 / S 1, iar sub al doilea (mare) p 2 = F 2 / S 2. Conform legii lui Pascal, presiunea este transmisă în mod egal în toate direcțiile de un fluid în repaus, adică. p 1 = p 2 sau F 1 / S 1 = F 2 / S 2, din:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Prin urmare, puterea F 2 de atâtea ori mai multă putere F 1 , De câte ori este aria pistonului mare mai mare decât aria pistonului mic?. De exemplu, dacă aria pistonului mare este de 500 cm2, iar cel mic este de 5 cm2 și o forță de 100 N acționează asupra pistonului mic, atunci o forță de 100 de ori mai mare, adică 10.000 N, va actioneaza asupra pistonului mai mare.
Astfel, cu ajutorul unei mașini hidraulice, se poate echilibra o forță mai mare cu o forță mică.
Atitudine F 1 / F 2 arată câștigul în forță. De exemplu, în exemplul dat, câștigul în putere este de 10.000 N / 100 N = 100.
O mașină hidraulică folosită pentru presare (stors) se numește presa hidraulica .
Presele hidraulice sunt folosite acolo unde este necesară o forță mai mare. De exemplu, pentru stoarcerea uleiului din semințe în mori de ulei, pentru presarea placajului, cartonului, fânului. În fabricile metalurgice, prese hidraulice sunt folosite pentru a face arbori de mașini din oțel, roți de cale ferată și multe alte produse. Presele hidraulice moderne pot dezvolta forțe de zeci și sute de milioane de newtoni.
Structura unei prese hidraulice este prezentată schematic în figură. Corpul presat 1 (A) este plasat pe o platformă conectată la pistonul mare 2 (B). Cu ajutorul unui mic piston 3 (D), se creează presiune mare asupra lichidului. Această presiune este transmisă în fiecare punct al fluidului care umple cilindrii. Prin urmare, aceeași presiune acționează asupra celui de-al doilea piston, mai mare. Dar, deoarece aria celui de-al doilea (mare) piston este mai mare decât aria celui mic, forța care acționează asupra acestuia va fi mai mare decât forța care acționează asupra pistonului 3 (D). Sub influența acestei forțe, pistonul 2 (B) se va ridica. Când pistonul 2 (B) se ridică, corpul (A) se sprijină pe platforma superioară staționară și este comprimat. Manometrul 4 (M) măsoară presiunea fluidului. Supapa de siguranță 5 (P) se deschide automat când presiunea fluidului depășește valoarea admisă.
De la cilindrul mic la cel mare, lichidul este pompat prin mișcări repetate ale pistonului mic 3 (D). Acest lucru se face după cum urmează. Când pistonul mic (D) se ridică, supapa 6 (K) se deschide și lichidul este aspirat în spațiul de sub piston. Când pistonul mic este coborât sub influența presiunii lichidului, supapa 6 (K) se închide și supapa 7 (K") se deschide, iar lichidul curge în vasul mare.
Efectul apei și gazelor asupra unui corp scufundat în ele.
Sub apă putem ridica cu ușurință o piatră greu de ridicat în aer. Dacă puneți un dop sub apă și îl eliberați din mâini, acesta va pluti în sus. Cum pot fi explicate aceste fenomene?
Știm (§ 38) că lichidul apasă pe fundul și pereții vasului. Și dacă un corp solid este plasat în interiorul lichidului, acesta va fi, de asemenea, supus presiunii, la fel ca pereții vasului.
Să luăm în considerare forțele care acționează din lichid asupra unui corp scufundat în el. Pentru a fi mai ușor de raționat, să alegem un corp care are forma unui paralelipiped cu baze paralele cu suprafața lichidului (Fig.). Forțele care acționează asupra fetele laterale corpurile sunt egale în perechi și se echilibrează între ele. Sub influența acestor forțe, corpul se contractă. Dar forțele care acționează asupra marginilor superioare și inferioare ale corpului nu sunt aceleași. Marginea superioară este apăsată cu forță de sus F 1 coloană de lichid înalt h 1 . La nivelul marginii inferioare, presiunea produce o coloană de lichid cu o înălțime h 2. Această presiune, după cum știm (§ 37), este transmisă în interiorul lichidului în toate direcțiile. În consecință, pe fața inferioară a corpului de jos în sus cu forță F 2 apasă o coloană de lichid înalt h 2. Dar hîncă 2 h 1, deci, modulul de forță FÎncă 2 module de putere F 1 . Prin urmare, corpul este împins afară din lichid cu forță F Vt, egal cu diferența de forțe F 2 - F 1, adică
|
|
Dar S·h = V, unde V este volumul paralelipipedului, iar ρ f ·V = m f este masa lichidului din volumul paralelipipedului. Prin urmare, F out = g m w = P w, adică forța de plutire este egală cu greutatea lichidului în volumul corpului scufundat în el(forța de plutire este egală cu greutatea lichidului de același volum cu volumul corpului scufundat în el). Existența unei forțe care împinge un corp dintr-un lichid este ușor de detectat experimental. Pe imagine A prezintă un corp suspendat de un arc cu un indicator de săgeată la capăt. Săgeata marchează tensiunea arcului pe trepied. Când corpul este eliberat în apă, izvorul se contractă (Fig. b). Aceeași contracție a arcului se va obține dacă acționați asupra corpului de jos în sus cu o oarecare forță, de exemplu, apăsați cu mâna (ridicați). Prin urmare, experiența confirmă acest lucru un corp într-un lichid este acționat de o forță care împinge corpul afară din lichid. După cum știm, legea lui Pascal se aplică și gazelor. De aceea corpurile în gaz sunt supuse unei forțe care le împinge în afara gazului. Sub influența acestei forțe, baloanele se ridică în sus. Existența unei forțe care împinge un corp dintr-un gaz poate fi observată și experimental. Atârnăm o minge de sticlă sau un balon mare închis cu un dop din tigaia de cântare scurtată. Balanta este echilibrata. Apoi un vas larg este plasat sub balon (sau bilă), astfel încât să înconjoare întregul balon. Vasul este umplut cu dioxid de carbon, a cărui densitate este mai mare decât densitatea aerului (prin urmare, dioxidul de carbon se scufundă și umple vasul, deplasând aerul din el). În acest caz, echilibrul cântarilor este perturbat. Cupa cu balonul suspendat se ridică în sus (Fig.). Un balon scufundat în dioxid de carbon experimentează o forță de flotabilitate mai mare decât forța care acționează asupra lui în aer. Forța care împinge un corp dintr-un lichid sau gaz este îndreptată opus forței gravitaționale aplicate acestui corp.. Prin urmare, prolkosmos). Tocmai de aceea în apă ridicăm uneori cu ușurință corpuri pe care le ținem cu dificultăți în aer. O găleată mică și un corp cilindric sunt suspendate de arc (Fig., a). O săgeată de pe trepied marchează întinderea izvorului. Arată greutatea corpului în aer. După ce a ridicat corpul, sub acesta este plasat un vas de turnare umplut cu lichid până la nivelul tubului de turnare. După care corpul este complet scufundat în lichid (Fig., b). în care o parte din lichid, al cărui volum este egal cu volumul corpului, este turnată din vasul de turnare în pahar. Arcul se contractă și indicatorul arcului se ridică, indicând o scădere a greutății corporale în fluid. ÎN în acest caz, Pe lângă gravitație, o altă forță acționează asupra corpului, împingându-l afară din lichid. Dacă lichidul dintr-un pahar este turnat în găleata superioară (adică lichidul care a fost deplasat de corp), atunci indicatorul arcului va reveni la poziția sa inițială (Fig., c).
Pe baza acestei experiențe se poate concluziona că forța care împinge afară un corp complet scufundat într-un lichid este egală cu greutatea lichidului în volumul acestui corp . Am primit aceeași concluzie în § 48. Dacă s-ar face un experiment similar cu un corp scufundat în ceva gaz, ar arăta asta forța care împinge un corp dintr-un gaz este, de asemenea, egală cu greutatea gazului luat în volumul corpului . Forța care împinge un corp dintr-un lichid sau gaz se numește forța arhimediană, în onoarea savantului Arhimede , care i-a subliniat mai întâi existența și i-a calculat valoarea. Deci, experiența a confirmat că forța arhimediană (sau plutitoare) este egală cu greutatea lichidului în volumul corpului, adică. F A = P f = g mși. Masa de lichid mf deplasată de un corp poate fi exprimată prin densitatea sa ρf și volumul corpului Vt scufundat în lichid (deoarece Vf - volumul de lichid deplasat de corp este egal cu Vt - volumul corpului scufundat în lichid), adică m f = ρ f ·V t. Atunci obținem: F A= g·ρși · V T În consecință, forța arhimediană depinde de densitatea lichidului în care este scufundat corpul și de volumul acestui corp. Dar nu depinde, de exemplu, de densitatea substanței corpului scufundat în lichid, deoarece această cantitate nu este inclusă în formula rezultată. Să determinăm acum greutatea unui corp scufundat într-un lichid (sau gaz). Deoarece cele două forțe care acționează asupra corpului în acest caz sunt direcționate în direcții opuse (forța gravitației este în jos, iar forța arhimediană este în sus), atunci greutatea corpului în lichidul P 1 va fi greutate mai mică corpuri în vid P = g m pe forța arhimediană F A = g m w (unde m g - masa de lichid sau gaz deplasat de corp). Prin urmare, dacă un corp este scufundat într-un lichid sau un gaz, atunci pierde la fel de multă greutate cât cântărește lichidul sau gazul pe care l-a deplasat.. Exemplu. Determinați forța de plutire care acționează asupra unei pietre cu un volum de 1,6 m 3 în apă de mare. Să notăm condițiile problemei și să o rezolvăm. Când corpul plutitor ajunge la suprafața lichidului, atunci cu mișcarea sa în sus, forța arhimediană va scădea. De ce? Dar pentru că volumul părții corpului scufundată în lichid va scădea, iar forța arhimediană este egală cu greutatea lichidului în volumul părții corpului scufundată în el. Când forța arhimediană devine egală cu forța gravitației, corpul se va opri și va pluti pe suprafața lichidului, parțial scufundat în el. Concluzia rezultată poate fi ușor verificată experimental. Turnați apă în vasul de drenaj până la nivelul tubului de drenaj. După aceasta, vom scufunda corpul plutitor în vas, după ce l-am cântărit în prealabil în aer. După ce a coborât în apă, un corp deplasează un volum de apă egal cu volumul părții corpului scufundată în el. După ce am cântărit această apă, aflăm că greutatea ei (forța arhimediană) este egală cu forța gravitațională care acționează asupra unui corp plutitor sau cu greutatea acestui corp în aer. După ce am făcut aceleași experimente cu orice alte corpuri care plutesc în lichide diferite - apă, alcool, soluție de sare, puteți fi sigur că dacă un corp plutește într-un lichid, atunci greutatea lichidului deplasat de acesta este egală cu greutatea acestui corp în aer. Este ușor să demonstrezi asta dacă densitatea unui solid solid este mai mare decât densitatea unui lichid, atunci corpul se scufundă într-un astfel de lichid. Un corp cu o densitate mai mică plutește în acest lichid. O bucată de fier, de exemplu, se scufundă în apă, dar plutește în mercur. Un corp a cărui densitate este egală cu densitatea lichidului rămâne în echilibru în interiorul lichidului. Gheața plutește la suprafața apei, deoarece densitatea acesteia este mai mică decât densitatea apei. Cu cât densitatea corpului este mai mică în comparație cu densitatea lichidului, cu atât mai puțină parte a corpului este scufundată în lichid. . La densități egale ale corpului și lichidului, corpul plutește în interiorul lichidului la orice adâncime. Două lichide nemiscibile, de exemplu apă și kerosen, sunt amplasate într-un vas în funcție de densitățile lor: în partea inferioară a vasului - apă mai densă (ρ = 1000 kg/m3), deasupra - kerosen mai ușor (ρ = 800 kg). /m3) . Densitatea medie a organismelor vii care locuiesc în mediul acvatic diferă puțin de densitatea apei, astfel încât greutatea lor este aproape complet echilibrată de forța arhimediană. Datorită acestui fapt, animalele acvatice nu au nevoie de schelete atât de puternice și masive precum cele terestre. Din același motiv, trunchiurile plantelor acvatice sunt elastice. Vezica natatoare a unui pește își schimbă cu ușurință volumul. Când un pește, cu ajutorul mușchilor, coboară la o adâncime mai mare, iar presiunea apei asupra acestuia crește, bula se contractă, volumul corpului peștelui scade și nu este împins în sus, ci plutește în adâncuri. Astfel, peștele își poate regla adâncimea scufundării în anumite limite. Balenele își reglează adâncimea scufundării prin scăderea și creșterea capacității pulmonare. Navigarea navelor.Navele care navighează pe râuri, lacuri, mări și oceane sunt construite din materiale diferite cu densităţi diferite. Coca navelor este de obicei realizată din tablă de oțel. Toate elementele de fixare interioare care conferă rezistență navelor sunt, de asemenea, realizate din metale. Pentru a construi nave se folosesc diverse materiale care au atât densități mai mari, cât și mai mici în comparație cu apa. Cum plutesc navele, iau la bord și transportă mărfuri mari? Un experiment cu un corp plutitor (§ 50) a arătat că corpul deplasează atât de multă apă cu partea sa subacvatică încât greutatea acestei ape este egală cu greutatea corpului în aer. Acest lucru este valabil și pentru orice navă. Greutatea apei deplasată de partea subacvatică a navei este egală cu greutatea navei cu încărcătura în aer sau cu forța gravitațională care acționează asupra navei cu încărcătura. Adâncimea la care o navă este scufundată în apă se numește proiect . Pescajul maxim admis este marcat pe carena navei cu o linie roșie numită linia de plutire (din olandeză. apă- apa). Greutatea apei deplasată de o navă atunci când este scufundată pe linia de plutire, egală cu forța gravitațională care acționează asupra navei încărcate, se numește deplasarea navei.. În prezent, pentru transportul petrolului sunt construite nave cu o deplasare de 5.000.000 kN (5 × 10 6 kN) sau mai mult, adică cu o masă de 500.000 de tone (5 × 10 5 t) sau mai mult împreună cu încărcătura. Dacă scădem greutatea vasului în sine din deplasare, obținem capacitatea de transport a acestui vas. Capacitatea de transport arată greutatea încărcăturii transportate de navă. Construcția navală a existat în trecut Egiptul antic, în Fenicia (se crede că fenicienii erau unul dintre cei mai buni constructori de nave), China antică. În Rusia, construcția de nave și-a luat naștere la începutul secolelor al XVII-lea și al XVIII-lea. S-au construit în mare parte nave de război, dar în Rusia au fost construite primul spărgător de gheață, nave cu motor cu ardere internă și spărgătorul de gheață nuclear Arktika. Aeronautică.
Desen care descrie balonul fraților Montgolfier din 1783: „Vedere și dimensiuni exacte ale balonului Pământ„cine a fost primul.” 1786 Din cele mai vechi timpuri, oamenii au visat la oportunitatea de a zbura deasupra norilor, de a înota în oceanul de aer, așa cum înotau pe mare. Pentru aeronautică La început, au folosit baloane care erau umplute fie cu aer încălzit, fie cu hidrogen, fie cu heliu. Pentru ca un balon să se ridice în aer, este necesar ca forța arhimediană (flotabilitatea) F O acțiune asupra mingii a fost mai mare decât forța gravitației F grele, adică F A > F greu Pe măsură ce mingea se ridică în sus, forța arhimediană care acționează asupra ei scade ( F A = gρV), deoarece densitatea straturilor superioare ale atmosferei este mai mică decât cea a suprafeței Pământului. Pentru a se ridica mai sus, un balast (greutate) special este aruncat din minge și acest lucru ușurează mingea. În cele din urmă mingea atinge înălțimea maximă de ridicare. Pentru a elibera mingea din carcasa ei, o parte din gaz este eliberată folosind o supapă specială. În direcția orizontală, un balon se mișcă numai sub influența vântului, motiv pentru care se numește balon (din greaca aer- aer, stato- în picioare). Nu cu mult timp în urmă, baloanele uriașe au fost folosite pentru a studia straturile superioare ale atmosferei și stratosferei - baloane stratosferice . Înainte de a învăța cum să construiască avioane mari pentru a transporta pasageri și mărfuri pe calea aerului, au fost folosite baloane controlate - dirijabile. Au o formă alungită; sub corp este suspendată o gondolă cu un motor, care antrenează elicea. Balonul nu numai că se ridică de la sine, ci poate ridica și o marfă: cabina, oameni, instrumente. Prin urmare, pentru a afla ce fel de sarcină poate ridica un balon, este necesar să o determine lift. Să lăsăm, de exemplu, să fie lansat în aer un balon cu un volum de 40 m 3 umplut cu heliu. Masa de heliu care umple învelișul mingii va fi egală cu: Aceasta înseamnă că această minge poate ridica o sarcină cântărind 520 N - 71 N = 449 N. Aceasta este forța sa de ridicare. Un balon de același volum, dar umplut cu hidrogen, poate ridica o sarcină de 479 N. Aceasta înseamnă că forța sa de ridicare este mai mare decât cea a unui balon plin cu heliu. Dar heliul este încă mai des folosit, deoarece nu arde și, prin urmare, este mai sigur. Hidrogenul este un gaz inflamabil. Este mult mai ușor să ridici și să cobori o minge plină cu aer fierbinte. Pentru a face acest lucru, un arzător este amplasat sub gaura situată în partea inferioară a mingii. Folosind un arzător cu gaz, puteți regla temperatura aerului din interiorul mingii și, prin urmare, densitatea și forța de plutire a acesteia. Pentru a face bila să se ridice mai sus, este suficient să încălziți mai puternic aerul din ea prin creșterea flăcării arzătorului. Pe măsură ce flacăra arzătorului scade, temperatura aerului din bilă scade și mingea coboară. Puteți selecta o temperatură a mingii la care greutatea mingii și a cabinei să fie egală cu forța de plutire. Apoi mingea va atârna în aer și va fi ușor să faci observații din ea. Pe măsură ce știința s-a dezvoltat, au avut loc schimbări semnificative în tehnologia aeronautică. A devenit posibil să se utilizeze noi cochilii pentru baloane, care au devenit durabile, rezistente la îngheț și ușoare. Progresele în domeniul ingineriei radio, electronicii și automatizării au făcut posibilă proiectarea baloanelor fără pilot. Aceste baloane sunt folosite pentru studiul curenților de aer, pentru cercetări geografice și biomedicale în straturile inferioare ale atmosferei. De ce o persoană care stă pe schiuri nu cade în zăpada afanată? De ce o mașină cu cauciucuri late are o capacitate de cross-country mai mare decât o mașină cu anvelope convenționale? De ce un tractor are nevoie de șenile? Vom afla răspunsul la aceste întrebări familiarizându-ne cu mărimea fizică numită presiune. Presiune solidă
Când o forță este aplicată nu într-un punct al corpului, ci în mai multe puncte, atunci ea acționează pe suprafața corpului. În acest caz, vorbim despre presiunea pe care această forță o creează pe suprafața unui corp solid. În fizică se numește presiune cantitate fizica, numeric egal cu raportul dintre forța care acționează pe o suprafață perpendiculară pe aceasta pe aria acestei suprafețe. p = F/S , Unde R - presiunea; F - forta care actioneaza la suprafata; S - suprafață. Deci, presiunea apare atunci când o forță acționează pe o suprafață perpendiculară pe aceasta. Cantitatea de presiune depinde de mărimea acestei forțe și este direct proporțională cu aceasta. Cum mai multă putere, cu atât presiunea pe care o creează pe unitatea de suprafață este mai mare. Un elefant este mai greu decât un tigru, așa că exercită mai multă presiune la suprafață. O mașină apasă pe șosea cu mai multă forță decât un pieton. Presiunea unui solid este invers proporțională cu aria suprafeței pe care acționează forța. Toată lumea știe că mersul pe zăpadă adâncă este dificil, deoarece picioarele tale se scufundă constant. Dar este destul de ușor să o faci pe schiuri. Ideea este că în ambele cazuri o persoană acționează asupra zăpezii cu aceeași forță - gravitația. Dar această forță este distribuită pe suprafețe cu zone diferite. Deoarece suprafața schiurilor este mai mare decât suprafața tălpilor bocancilor, greutatea persoanei în acest caz este distribuită pe o suprafață mai mare. Și forța care acționează pe unitatea de suprafață se dovedește a fi de câteva ori mai mică. Prin urmare, o persoană care stă pe schiuri pune mai puțină forță pe zăpadă și nu cade în ea. Schimbând suprafața, puteți crește sau micșora cantitatea de presiune. Când mergem într-o drumeție, alegem un rucsac cu bretele largi pentru a reduce presiunea pe umăr. Pentru a reduce presiunea clădirii pe sol, aria fundației este mărită. Anvelopele pentru camioane sunt mai late decât anvelopele autoturismelor, astfel încât să exercite o presiune mai mică pe sol. Din același motiv, un tractor sau un rezervor se face pe șenile omizi, și nu pe roți. Cuțitele, lamele, foarfecele și acele sunt ascuțite astfel încât să aibă cea mai mică zonă de tăiere sau perforare posibilă. Și apoi, chiar și cu ajutorul unei mici forțe aplicate, se creează multă presiune. Din același motiv, natura a oferit animalelor dinți ascuțiți, colți și gheare. Presiunea este o mărime scalară. La solide se transmite în direcția forței. Unitatea de forță este newtonul. Unitatea de masura a suprafetei este m2. Prin urmare, unitatea de măsură pentru presiune este N/m2. Această mărime din sistemul internațional de unități SI se numește pascal (Pa sau Ra). Și-a primit numele în onoarea fizicianului francez Blaise Pascal. O presiune de 1 pascal este cauzată de o forță de 1 newton care acționează pe o suprafață de 1 m2. 1 Pa = 1 N/m2 . Alte sisteme folosesc unități precum bar, atmosferă, mmHg. Artă. (milimetri de mercur), etc. Presiunea în lichideDacă într-un corp solid presiunea este transmisă în direcția forței, atunci în lichide și gaze, conform legii lui Pascal, „ orice presiune exercitată asupra unui lichid sau gaz este transmisă în toate direcțiile fără modificare ». Să umplem o minge cu găuri mici conectate la un tub îngust sub formă de cilindru cu lichid. Să umplem mingea cu lichid, să introducem un piston în tub și să începem să o mișcăm. Pistonul apasă pe suprafața lichidului. Această presiune este transmisă în fiecare punct al fluidului. Lichidul începe să se reverse din găurile mingii. Umplând mingea cu fum, vom vedea același rezultat. Aceasta înseamnă că în gaze presiunea este transmisă și în toate direcțiile. Un lichid, ca orice corp de pe suprafața Pământului, este afectat de gravitație. Fiecare strat de lichid din recipient creează presiune cu greutatea sa. Acest lucru este confirmat de următoarea experiență.
Dacă turnați apă într-un vas de sticlă cu o peliculă de cauciuc în loc de fund, filmul se va îndoi sub greutatea apei. Și cu cât este mai multă apă, cu atât filmul se va îndoi mai mult. Dacă scufundăm treptat acest vas cu apă într-un alt recipient, de asemenea umplut cu apă, atunci pe măsură ce coboară filmul se va îndrepta. Și când nivelurile apei din vas și recipient sunt egale, filmul se va îndrepta complet.
La un nivel, presiunea din lichid este aceeași. Dar cu creșterea adâncimii crește, deoarece moleculele straturilor superioare exercită presiune asupra moleculelor straturilor inferioare. Și ei, la rândul lor, pun presiune pe moleculele straturilor situate și mai jos. Prin urmare, în punctul cel mai de jos al recipientului presiunea va fi cea mai mare. Presiunea la adâncime este determinată de formula: p = ρ g h , Unde p - presiunea (Pa); ρ - densitatea lichidului (kg/m3); g - accelerația în cădere liberă (9,81 m/s); h - inaltimea coloanei de lichid (m). Din formulă este clar că presiunea crește odată cu creșterea adâncimii. Cu cât un submersibil merge mai jos în ocean, cu atât va experimenta mai multă presiune. Presiunea atmosferică
Evangelista Torricelli Cine știe, dacă în 1638 Ducele de Toscana nu s-ar fi hotărât să decoreze grădinile Florenței cu fântâni frumoase, presiunea atmosferică nu ar fi fost descoperită în secolul al XVII-lea, ci mult mai târziu. Putem spune că această descoperire a fost făcută întâmplător. În acele vremuri, se credea că apa va urca în spatele pistonului pompei, deoarece, așa cum a afirmat Aristotel, „natura detestă vidul”. Evenimentul nu a fost însă un succes. Apa din fântâni a crescut de fapt, umplând „golul” rezultat, dar s-a oprit la o înălțime de 10,3 m. Au apelat la Galileo Galilei pentru ajutor. Deoarece nu a putut găsi o explicație logică, și-a instruit studenții - Evangelista TorricelliȘi Vincenzo Viviani efectua experimente. Încercând să găsească motivul eșecului, studenții lui Galileo au descoperit că diferite lichide se ridică în spatele pompei la diferite înălțimi. Cu cât lichidul este mai dens, cu atât înălțimea se poate ridica mai mică. Deoarece densitatea mercurului este de 13 ori mai mare decât densitatea apei, acesta se poate ridica la o înălțime de 13 ori mai mică. De aceea au folosit mercur în experimentul lor.
În 1644 a fost efectuat experimentul. Un tub de sticlă a fost umplut cu mercur. Apoi a fost aruncat într-un recipient plin de asemenea cu mercur. După ceva timp, coloana de mercur din tub s-a ridicat. Dar nu a umplut tot tubul. Era un spațiu gol deasupra coloanei de mercur. Mai târziu a fost numit „Vidul Torricellian”. Dar nici mercurul nu s-a turnat din tub în recipient. Torricelli a explicat acest lucru prin faptul că aerul atmosferic apasă pe mercur și îl ține în tub. Și înălțimea coloanei de mercur din tub arată mărimea acestei presiuni. Aceasta a fost prima dată când a fost măsurată presiunea atmosferică. Atmosfera Pământului este învelișul său de aer ținut lângă ea prin atracție gravitațională. Moleculele gazelor care alcătuiesc acest înveliș se mișcă continuu și haotic. Sub influența gravitației, straturile superioare ale atmosferei apasă pe straturile inferioare, comprimându-le. Stratul cel mai de jos, situat la suprafața Pământului, este cel mai comprimat. Prin urmare, presiunea de acolo este cea mai mare. Conform legii lui Pascal, transmite această presiune în toate direcțiile. Este experimentat de tot ceea ce se află pe suprafața Pământului. Această presiune se numește presiune atmosferică . Deoarece presiunea atmosferică este creată de straturile de aer de deasupra, aceasta scade odată cu creșterea altitudinii. Se știe că sus în munți este mai puțin decât la poalele munților. Și adânc în subteran este mult mai sus decât la suprafață. Presiunea atmosferică normală este considerată o presiune egală cu presiunea unei coloane de mercur de 760 mm înălțime la o temperatură de 0 o C. Măsurarea presiunii atmosferice
Deoarece aerul atmosferic are densități diferite la diferite altitudini, valoarea presiunii atmosferice nu poate fi determinată folosind formulap = ρ · g · h . Prin urmare, se determină folosind dispozitive speciale numite barometre . Există barometre lichide și aneroide (fără lichide). Funcționarea barometrelor de lichid se bazează pe modificări ale nivelului lichidului sub presiunea atmosferică. Un aneroid este un recipient sigilat din metal ondulat, în interiorul căruia se creează un vid. Recipientul se contractă când presiunea atmosferică crește și se extinde când scade. Toate aceste modificări sunt transmise indicatorului folosind o placă metalică elastică. Capătul săgeții se mișcă de-a lungul scalei. Schimbând citirile barometrului, puteți prezice cum se va schimba vremea în zilele următoare. Dacă presiunea atmosferică crește, atunci se poate aștepta vreme senină. Și dacă va coborî, va fi înnorat. Articole noi
Articole populare
2024 nowonline.ru
Despre medici, spitale, clinici, maternități |
