Pre chladiace zariadenia. Krvný tlak - SportWiki encyklopédia
FYZIKA. 1. Predmet a štruktúra fyziky Fyzika je veda, ktorá študuje to najjednoduchšie a zároveň najdôležitejšie. všeobecné vlastnosti a zákony pohybu objektov hmotného sveta okolo nás. V dôsledku tejto zhody neexistujú žiadne prírodné javy, ktoré by nemali fyzikálne vlastnosti. vlastnosti... Fyzická encyklopédia
Veda, ktorá študuje najjednoduchšie a zároveň najvšeobecnejšie zákonitosti prírodných javov, posvätnosť a štruktúru hmoty a zákonitosti jej pohybu. Pojmy fyziológie a jej zákony sú základom celej prírodnej vedy. F. patrí do exaktných vied a študuje veličiny ... Fyzická encyklopédia
FYZIKA- FYZIKA, veda, ktorá študuje spolu s chémiou všeobecné zákony premeny energie a hmoty. Obe vedy vychádzajú z dvoch základných zákonov prírodných vied: zo zákona zachovania hmoty (Lomonosovov zákon, Lavoisier) a zo zákona zachovania energie (R. Mayer, Jaul... ... Veľká lekárska encyklopédia
Hviezdna fyzika je jedným z odborov astrofyziky, ktorý študuje fyzikálnu stránku hviezd (hmotnosť, hustotu, ...). Obsah 1 Rozmery, hmotnosti, hustota, svietivosť hviezd 1.1 Hmotnosť hviezd ... Wikipedia
I. Predmet a štruktúra fyziky Fyzika je veda, ktorá študuje najjednoduchšie a zároveň najvšeobecnejšie zákonitosti prírodných javov, vlastnosti a štruktúru hmoty a zákonitosti jej pohybu. Preto pojmy F. a iné zákony sú základom všetkého... ...
V širšom zmysle tlak väčší ako atmosférický tlak; v špecifických technických a vedeckých úlohách tlak presahujúci hodnotu charakteristickú pre každú úlohu. Rozdelenie D. v., ktoré sa rovnako bežne nachádza v literatúre. vysoko a... Veľká sovietska encyklopédia
- (zo starogréckeho fysis príroda). Starovekí nazývali fyzikou akékoľvek štúdium okolitého sveta a prírodných javov. Toto chápanie pojmu fyzika zostalo až do konca 17. storočia. Neskôr sa objavilo množstvo špeciálnych disciplín: chémia, ktorá študuje vlastnosti... ... Collierova encyklopédia
Štúdium vplyvu veľmi vysokých tlakov na hmotu, ako aj vytváranie metód na získavanie a meranie takýchto tlakov. História vývoja fyziky vysoké tlakyúžasný príklad nezvyčajne rýchleho pokroku vo vede,... ... Collierova encyklopédia
Fyzika pevných látok je odvetvie fyziky kondenzovaných látok, ktorej úlohou je popísať fyzikálne vlastnosti tuhých látok z hľadiska ich atómovej štruktúry. Intenzívne sa rozvinul v 20. storočí po objavení kvantovej mechaniky... ... Wikipedia
Obsah 1 Metódy prípravy 1.1 Odparovanie kvapalín ... Wikipedia
knihy
- fyzika. 7. trieda. Pracovný zošit s testovacími úlohami Unified State Exam. Vertikálne. Federálny štátny vzdelávací štandard, Khannanova Tatyana Andreevna, Khannanov Nail Kutdusovich. Príručka je neoddeliteľnou súčasťou komplexu výučby a učenia fyziky A. V. Peryshkina. ročníky 7-9, ktorý bol revidovaný v súlade s požiadavkami nového federálneho štátneho vzdelávacieho štandardu. V…
- fyzika. 7. trieda. Didaktické materiály k učebnici od A. V. Peryškina. Vertikálne. Federálny štátny vzdelávací štandard, Maron Abram Evseevich, Maron Evgeniy Abramovich. Táto príručka obsahuje výcvikové úlohy, testy na sebaovládanie, samostatná práca, testovacie papiere a príklady riešenia typických problémov. Celkovo navrhovaný súbor didaktických…
Krvný tlak sa najčastejšie vzťahuje na krvný tlak. Okrem toho sa rozlišujú tieto typy krvného tlaku: intrakardiálny, kapilárny, venózny. Pri každom údere srdca kolíše krvný tlak medzi najnižším (diastolický z gréckeho diastola – riedenie) a najvyšším (systolický z gréckeho sustolḗ – kompresia).
Arteriálny tlak[ | ]
Fyziológia meraných parametrov[ | ]
Arteriálny tlak- jeden z najdôležitejších parametrov charakterizujúcich fungovanie obehového systému. Krvný tlak je určený objemom krvi prečerpanej za jednotku času srdcom a odporom cievneho riečiska. Keďže krv sa pohybuje pod vplyvom tlakového gradientu v cievach vytvorených srdcom, najvyšší krvný tlak bude pri výstupe krvi zo srdca (v ľavej komore), o niečo nižší tlak bude v tepnách, dokonca nižší v tepnách. kapiláry a najnižšie v žilách a pri vstupnom srdci (v pravej predsieni). Tlak na výstupe zo srdca, v aorte a vnútri veľké tepny sa mierne líši (o 5-10), pretože vzhľadom na veľký priemer týchto ciev je ich hydrodynamický odpor malý. Rovnakým spôsobom sa mierne líši tlak vo veľkých žilách a v pravej predsieni. K najväčšiemu poklesu krvného tlaku dochádza v malých cievach: arterioly, kapiláry a venuly.
Najvyššie číslo je systolický krvný tlak, ukazuje tlak v tepnách v momente, keď sa srdce sťahuje a tlačí krv do tepien, závisí od sily sťahu srdca, odporu, ktorý steny dávajú. cievy a počet kontrakcií za jednotku času.
Spodné číslo je diastolický krvný tlak, ukazuje tlak v tepnách v momente, keď sa srdcový sval uvoľní. Toto je minimálny tlak v tepnách a odráža odpor periférnych ciev. Ako sa krv pohybuje cievnym riečiskom, amplitúda kolísania krvného tlaku klesá, venózny a kapilárny tlak málo závisí od fázy srdcového cyklu.
Typická hodnota arteriálneho krvného tlaku zdravý človek(systolický/diastolický) - 120 a 80, tlak vo veľkých žilách o niekoľko mm Hg. čl. pod nulou (pod atmosférou). Rozdiel medzi systolickým a diastolickým krvným tlakom sa nazýva a zvyčajne je 35-55
Postup merania[ | ]
Pozri tiež: Pozri tiež: Korotkoffova metódaMeranie krvného tlaku: 1 - manžeta tlakomera, 2 - fonendoskop
Najjednoduchšie sa meria krvný tlak. Dá sa merať pomocou sfygmomanometra (tonometra). To je to, čo zvyčajne znamená krvný tlak. Štandardnou metódou merania krvného tlaku je Korotkoffova metóda, vykonávaná pomocou neautomatického tlakomeru a stetoskopu.
Moderné digitálne poloautomatické tonometre vám umožňujú obmedziť sa iba na súbor tlaku (až do zvukového signálu), ďalšie uvoľnenie tlaku, registráciu systolického a diastolického tlaku, niekedy - pulz a arytmiu, zariadenie vykonáva samo.
Automatické tlakomery samy pumpujú vzduch do manžety, niekedy môžu produkovať údaje v digitálnej forme na prenos do počítača alebo iných zariadení.
Najnovším vynálezom vedcov je implantát v tvare motýľa, ktorý je určený na meranie krvného tlaku v reálnom čase. Veľkosť prístroja je približne 1,5 cm, prístroj podľa autorov štúdie zníži frekvenciu hospitalizácie pacientov o 40 %. Implantát neustále meria krvný tlak a prenáša signál do špeciálneho senzora. Údaje zaznamenané snímačom sa automaticky odosielajú na webovú stránku prístupnú ošetrujúcemu lekárovi pacienta.
Na implantáciu zariadenia sa v oblasti slabín pacienta urobí malý rez a do tepny sa zavedie katéter so zariadením. Prechádzajúc cez cievny systém, zariadenie dosiahne pľúcnu tepnu a je zaistené dvoma kovovými slučkami. Operácia sa vykonáva v lokálnej anestézii počas 20 minút.
Vplyv rôznych faktorov[ | ]
Krvný tlak závisí od mnohých faktorov: denná doba, psychický stavčlovek (v strese sa zvyšuje krvný tlak), užíva rôzne stimulanty (káva, čaj, amfetamíny) alebo lieky, ktoré zvyšujú alebo znižujú krvný tlak.
Variácia indikátorov v normálnych a patologických podmienkach[ | ]
Pretrvávajúce zvýšenie krvného tlaku nad 140/90 mmHg. čl. (arteriálna hypertenzia) alebo pretrvávajúci pokles krvného tlaku pod 90/60 (arteriálna hypotenzia) môžu byť príznakmi rôznych ochorení (v najjednoduchšom prípade hypertenzie, resp. hypotenzie).
Fyziologická závislosť krvného tlaku od veku vo forme vzorca bola stanovená pre „v podmienkach ZSSR prakticky zdravých“ ľudí vo veku 17 až 79 rokov nasledovne:
- systolický tlak = 109 + (0,5 × vek) + (0,1 × hmotnosť);
- diastolický tlak = 63 + (0,1 × vek) + (0,15 × hmotnosť).
Tieto údaje boli v minulosti charakterizované ako „ideálny tlak“ zohľadňujúci „normálnu“ záťaž vekom súvisiacimi chorobami. Ale na moderné nápady vo všetkom vekových skupín nad 17 rokov je ideálny krvný tlak pod 120/80 (optimálny), a arteriálnej hypertenzie a prehypertenzia nie sú ideálne v žiadnom veku.
U dospievajúcich vo veku 14 – 16 rokov s normálnym fyzickým vývojom by sa horná hranica normy mala považovať za úroveň systolický tlak 129 mmHg Art., diastolický - 69 mm Hg. čl.
U ľudí nad 50 rokov je systolický krvný tlak vyšší ako 140 mmHg dôležitým rizikovým faktorom kardiovaskulárnych ochorení.
Ľudia so systolickým krvným tlakom 120-139 mm Hg. čl. alebo diastolický krvný tlak 80-89 mm Hg. čl. by sa malo považovať za pacienta s "prehypertenziou".
Počnúc krvným tlakom 115/75 mm Hg. čl. so zvýšením krvného tlaku o každých 20/10 mm Hg. čl. zvyšuje sa riziko kardiovaskulárnych ochorení.
Na prevenciu kardiovaskulárnych ochorení potrebujú zmeny životného štýlu, ktoré zlepšujú ich zdravotný stav. Predtým sa verilo, že najnebezpečnejším z hľadiska rozvoja kardiovaskulárnych príhod je zvýšenie diastolického tlaku, ale ukázalo sa, že toto nebezpečenstvo je spojené s poškodením obličiek a izolovaná systolická hypertenzia sa často považovala za variant normy, "ideálny tlak." Od týchto názorov sa teraz upustilo.
Rýchle, každodenné a dlhodobé zmeny[ | ]
Krvný tlak nie je konštantná hodnota. Podľa aktuálneho postavenia pracovných skupín rôznych medzinárodných spoločností k hypertenzii krátkodobá (úder po údere, minúta po minúte, hodina až hodina), strednodobá (medzi meraniami v rôznych dňoch) a dlhodobá -rozlišuje sa časová variabilita (medzi návštevami na klinike v priebehu niekoľkých týždňov)., mesiace alebo roky). K dlhodobej variabilite patrí aj sezónna variabilita. Akákoľvek variabilita je spojená s adaptačnými mechanizmami na udržanie homeostázy. Trvalé zvýšenie variability krvného tlaku však môže odrážať aj zmeny v regulácii, ktoré majú prognostické dôsledky, konkrétne môže predpovedať riziko kardiovaskulárnych príhod nad priemerné hladiny TK.
Jedna z hypotéz o pôvode variability krvného tlaku je spojená s Mayerovými vlnami, ktoré v roku 1876 objavil nemecký fyziológ. . U ľudí je frekvencia Mayerových vĺn približne 0,1 Hz alebo približne šesťkrát za minútu. U psov a mačiek je frekvencia Mayerových vĺn tiež približne 0,1 Hz, u králika - 0,3 Hz, u potkana - 0,4 Hz. Zistilo sa, že táto frekvencia je konštantná pre osobu alebo pre zviera určitého druhu. Nezáleží na veku, pohlaví ani polohe tela. Experimentálne štúdie ukazujú, že amplitúda Mayerových vĺn sa zvyšuje s aktiváciou sympatického nervového systému. Príčina Mayerových vĺn zatiaľ nebola stanovená.
Hypertenzia bieleho plášťa[ | ]
Presnosť merania krvného tlaku môže znížiť psychologický jav nazývaný „hypertenzia bieleho plášťa“ alebo „hypertenzný syndróm“. Biely kabát" K zvýšeniu tlaku v čase merania dochádza v dôsledku stresu, ku ktorému niekedy dochádza pri návšteve lekára alebo pri príchode sestry. Výsledkom je, že pri každodennom automatickom monitorovaní je tlak takýchto ľudí výrazne nižší ako v prítomnosti zdravotníckeho personálu.
pozri tiež [ | ]
Poznámky [ | ]
- « Rozsah normálneho krvného tlaku Dospelí» (nedefinované) . « Zdravie a život" Archivované z originálu 4. februára 2012.
- Na nepretržité monitorovanie krvného tlaku bol vyvinutý implantát – MedNews – MedPortal.ru
- Normy krvného tlaku a hraničná arteriálna hypertenzia (nedefinované) (nedostupný odkaz). Získané 27. septembra 2011. Archivované 13. marca 2012.
Muž s lyžami aj bez nich.
Človek ide po sypkom snehu s veľkými ťažkosťami, pri každom kroku hlboko klesá. Ale keď si obuje lyže, môže chodiť bez toho, aby do nich takmer spadol. prečo? S lyžami alebo bez nich človek pôsobí na sneh rovnakou silou, akou je jeho hmotnosť. Pôsobenie tejto sily je však v oboch prípadoch odlišné, pretože plocha, na ktorú človek tlačí, je iná, s lyžami a bez lyží. Povrch lyží je takmer 20-krát väčší ako plocha podrážky. Preto človek pri státí na lyžiach pôsobí na každý štvorcový centimeter snehovej plochy silou, ktorá je 20-krát menšia ako pri státí na snehu bez lyží.
Študent, ktorý pripína noviny na tabuľu tlačidlami, pôsobí na každé tlačidlo rovnakou silou. Gombík s ostrejším koncom však pôjde do dreva ľahšie.
To znamená, že výsledok sily závisí nielen od jej modulu, smeru a miesta pôsobenia, ale aj od plochy povrchu, na ktorý pôsobí (kolmo na ktorú pôsobí).
Tento záver potvrdzujú fyzikálne experimenty.
Skúsenosť.Výsledok pôsobenia danej sily závisí od toho, aká sila pôsobí na jednotkovú plochu.
Do rohov malej dosky musíte zatĺcť klince. Najprv položte klince zatĺkané do dosky na piesok hrotmi nahor a položte na dosku závažie. V tomto prípade sú hlavičky klincov len mierne zatlačené do piesku. Potom dosku otočíme a položíme klince na okraj. V tomto prípade je oporná plocha menšia a pri rovnakej sile nechty idú výrazne hlbšie do piesku.
Skúsenosti. Druhá ilustrácia.
Výsledok pôsobenia tejto sily závisí od toho, aká sila pôsobí na každú jednotku plochy.
V uvažovaných príkladoch sily pôsobili kolmo na povrch telesa. Váha muža bola kolmá na povrch snehu; sila pôsobiaca na tlačidlo je kolmá na povrch dosky.
Množstvo rovnajúce sa pomeru sily pôsobiacej kolmo na povrch k ploche tohto povrchu sa nazýva tlak.
Na určenie tlaku sa musí sila pôsobiaca kolmo na povrch vydeliť plochou povrchu:
tlak = sila / plocha.
Označme množstvá zahrnuté v tomto výraze: tlak - p, sila pôsobiaca na povrch je F a povrchová plocha - S.
Potom dostaneme vzorec:
p = F/S
Je jasné, že väčšia sila pôsobiaca na rovnakú plochu spôsobí väčší tlak.
Za jednotku tlaku sa považuje tlak vytvorený silou 1 N pôsobiacou na povrch s plochou 1 m2 kolmý na tento povrch..
Jednotka tlaku - newton per meter štvorcový (1 N/m2). Na počesť francúzskeho vedca Blaise Pascal volá sa to pascal ( Pa). teda
1 Pa = 1 N/m2.
Používajú sa aj iné jednotky tlaku: hektopascal (hPa) A kilopascal (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Zapíšme si podmienky problému a vyriešme ho.
Dané : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?
V jednotkách SI: S = 0,03 m2
Riešenie:
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
"Odpoveď": p = 15000 Pa = 15 kPa
Spôsoby, ako znížiť a zvýšiť tlak.
Ťažký pásový traktor vytvára tlak na pôdu rovný 40 - 50 kPa, teda len 2 - 3-krát väčší ako tlak chlapca s hmotnosťou 45 kg. Vysvetľuje sa to tým, že váha traktora je vďaka koľajovému pohonu rozložená na väčšiu plochu. A utvrdili sme sa v tom čím väčšia je plocha podpery, tým menší tlak vytvára tá istá sila na túto podperu .
V závislosti od toho, či je potrebný nízky alebo vysoký tlak, sa oblasť podpory zväčšuje alebo zmenšuje. Napríklad, aby pôda odolala tlaku postavenej budovy, zväčší sa plocha spodnej časti základu.
Pneumatiky pre nákladné autá a podvozok lietadiel sú oveľa širšie ako pneumatiky pre osobné vozidlá. Pneumatiky automobilov určených na jazdu v púšti sú vyrobené obzvlášť široké.
Ťažké vozidlá, ako je traktor, tank alebo močiarne vozidlo, ktoré majú veľkú opornú plochu koľají, prechádzajú cez bažinaté oblasti, ktoré človek nemôže prejsť.
Na druhej strane, pri malom povrchu môže byť s malou silou vytvorené veľké množstvo tlaku. Napríklad pri stlačení tlačidla do dosky naň pôsobíme silou asi 50 N. Pretože plocha hrotu tlačidla je približne 1 mm 2, tlak, ktorý vytvára, sa rovná:
p = 50 N / 0,000 001 m2 = 50 000 000 Pa = 50 000 kPa.
Pre porovnanie, tento tlak je 1000-krát väčší ako tlak vyvíjaný pásovým traktorom na pôdu. Takýchto príkladov nájdete oveľa viac.
Čepele rezných nástrojov a hroty prepichovacích nástrojov (nože, nožnice, frézy, pílky, ihly atď.) sú špeciálne nabrúsené. Nabrúsená hrana ostrej čepele má malú plochu, takže aj malá sila vytvára veľký tlak a s týmto nástrojom sa ľahko pracuje.
Rezné a prepichovacie zariadenia sa nachádzajú aj v živej prírode: sú to zuby, pazúry, zobáky, hroty atď. – všetky sú z tvrdého materiálu, hladké a veľmi ostré.
Tlak
Je známe, že molekuly plynu sa pohybujú náhodne.
Už vieme, že plyny na rozdiel od pevných látok a kvapalín zapĺňajú celú nádobu, v ktorej sa nachádzajú. Napríklad oceľový valec na skladovanie plynov, duša pneumatiky auta alebo volejbalová lopta. V tomto prípade plyn vyvíja tlak na steny, dno a veko valca, komory alebo akéhokoľvek iného telesa, v ktorom sa nachádza. Tlak plynu je spôsobený inými dôvodmi ako tlakom pevného telesa na podperu.
Je známe, že molekuly plynu sa pohybujú náhodne. Pri pohybe narážajú do seba, ako aj do stien nádoby obsahujúcej plyn. V plyne je veľa molekúl, a preto je počet ich dopadov veľmi veľký. Napríklad počet dopadov molekúl vzduchu v miestnosti na povrch s plochou 1 cm 2 za 1 s je vyjadrený ako dvadsaťtrimiestne číslo. Hoci je sila nárazu jednotlivej molekuly malá, vplyv všetkých molekúl na steny nádoby je významný – vytvára tlak plynu.
takže, tlak plynu na steny nádoby (a na teleso umiestnené v plyne) je spôsobený nárazmi molekúl plynu .
Zvážte nasledujúci experiment. Umiestnite gumenú loptičku pod zvonček vzduchovej pumpy. Obsahuje malé množstvo vzduchu a má nepravidelný tvar. Potom odsajeme vzduch spod zvona. Škrupina lopty, okolo ktorej je vzduch čoraz redší, sa postupne nafukuje a nadobúda tvar bežnej lopty.
Ako vysvetliť túto skúsenosť?
Na skladovanie a prepravu stlačeného plynu sa používajú špeciálne odolné oceľové fľaše.
V našom experimente pohybujúce sa molekuly plynu nepretržite narážajú na steny gule vo vnútri aj vonku. Keď sa vzduch odčerpá, počet molekúl v zvone okolo plášťa lopty sa zníži. Ale vo vnútri lopty sa ich počet nemení. Preto je počet dopadov molekúl na vonkajšie steny obalu menší ako počet dopadov na vnútorné steny. Lopta sa nafúkne, kým sa elastická sila jej gumového plášťa nerovná sile tlaku plynu. Škrupina lopty má tvar lopty. Toto ukazuje plyn tlačí na jeho steny vo všetkých smeroch rovnako. Inými slovami, počet molekulárnych dopadov na štvorcový centimeter plochy povrchu je rovnaký vo všetkých smeroch. Rovnaký tlak vo všetkých smeroch je charakteristický pre plyn a je dôsledkom náhodného pohybu obrovského množstva molekúl.
Pokúsme sa zmenšiť objem plynu, ale tak, aby jeho hmotnosť zostala nezmenená. To znamená, že v každom kubickom centimetri plynu bude viac molekúl, hustota plynu sa zvýši. Potom sa zvýši počet dopadov molekúl na steny, t.j. zvýši sa tlak plynu. To možno potvrdiť skúsenosťami.
Na obrázku A znázorňuje sklenenú trubicu, ktorej jeden koniec je uzavretý tenkou gumenou fóliou. Do rúrky je vložený piest. Pri pohybe piestu sa objem vzduchu v trubici zmenšuje, t.j. plyn je stlačený. Gumový film sa ohýba smerom von, čo naznačuje, že tlak vzduchu v trubici sa zvýšil.
Naopak, s rastúcim objemom rovnakej hmotnosti plynu sa počet molekúl v každom kubickom centimetri znižuje. Tým sa zníži počet nárazov na steny nádoby - tlak plynu sa zníži. Keď sa piest vytiahne z trubice, objem vzduchu sa zväčší a fólia sa ohne vo vnútri nádoby. To naznačuje pokles tlaku vzduchu v trubici. Rovnaký jav by sa dal pozorovať, keby bol v trubici namiesto vzduchu akýkoľvek iný plyn.
takže, keď sa objem plynu zníži, jeho tlak sa zvýši a keď sa objem zvýši, tlak sa zníži za predpokladu, že hmotnosť a teplota plynu zostanú nezmenené.
Ako sa zmení tlak plynu, ak sa zahrieva na konštantný objem? Je známe, že rýchlosť molekúl plynu sa pri zahrievaní zvyšuje. Pri rýchlejšom pohybe budú molekuly narážať na steny nádoby častejšie. Navyše každý dopad molekuly na stenu bude silnejší. V dôsledku toho budú steny nádoby vystavené väčšiemu tlaku.
teda Čím vyššia je teplota plynu, tým väčší je tlak plynu v uzavretej nádobe za predpokladu, že sa hmotnosť a objem plynu nezmenia.
Z týchto experimentov možno všeobecne usúdiť, že Tlak plynu sa zvyšuje, čím častejšie a silnejšie molekuly narážajú na steny nádoby .
Na skladovanie a prepravu plynov sú vysoko stlačené. Zároveň sa zvyšuje ich tlak, plyny musia byť uzavreté v špeciálnych, veľmi odolných tlakových fľašiach. Takéto valce napríklad obsahujú stlačený vzduch v ponorkách a kyslík používaný pri zváraní kovov. Samozrejme, vždy musíme pamätať na to, že plynové fľaše sa nedajú ohrievať, najmä ak sú naplnené plynom. Pretože, ako už vieme, môže dôjsť k výbuchu s veľmi nepríjemnými následkami.
Pascalov zákon.
Tlak sa prenáša do každého bodu v kvapaline alebo plyne.
Tlak piestu sa prenáša do každého bodu tekutiny napĺňajúcej guľu.
Teraz plyn.
Na rozdiel od pevných látok sa jednotlivé vrstvy a malé častice kvapaliny a plynu môžu voči sebe voľne pohybovať vo všetkých smeroch. Stačí napríklad mierne fúknuť na hladinu vody v pohári, aby sa voda rozhýbala. Na rieke alebo jazere spôsobí najmenší vánok vlnky.
Vysvetľuje to pohyblivosť častíc plynu a kvapalín tlak, ktorý na ne pôsobí, sa prenáša nielen v smere sily, ale do každého bodu. Pozrime sa na tento jav podrobnejšie.
Na obrázku A znázorňuje nádobu obsahujúcu plyn (alebo kvapalinu). Častice sú rovnomerne rozložené po celej nádobe. Nádoba je uzavretá piestom, ktorý sa môže pohybovať hore a dole.
Pôsobením určitej sily prinútime piest, aby sa mierne pohol dovnútra a stlačil plyn (kvapalina) nachádzajúci sa priamo pod ním. Potom budú častice (molekuly) umiestnené na tomto mieste hustejšie ako predtým (obr. b). Vďaka pohyblivosti sa častice plynu budú pohybovať všetkými smermi. V dôsledku toho sa ich usporiadanie opäť stane jednotným, ale hustejším ako predtým (obr. c). Preto sa všade zvýši tlak plynu. To znamená, že dodatočný tlak sa prenáša na všetky častice plynu alebo kvapaliny. Ak sa teda tlak na plyn (kvapalina) v blízkosti samotného piestu zvýši o 1 Pa, potom vo všetkých bodoch vnútri plyn alebo kvapalina, tlak sa zvýši o rovnakú hodnotu ako predtým. Tlak na steny nádoby, dno a piest sa zvýši o 1 Pa.
Tlak vyvíjaný na kvapalinu alebo plyn sa prenáša do akéhokoľvek bodu rovnako vo všetkých smeroch .
Toto vyhlásenie sa nazýva Pascalov zákon.
Na základe Pascalovho zákona je ľahké vysvetliť nasledujúce experimenty.
Na obrázku je dutá guľa s malými otvormi na rôznych miestach. Ku guľke je pripevnená trubica, do ktorej je vložený piest. Ak naplníte guľu vodou a zatlačíte piest do trubice, voda vytečie zo všetkých otvorov v guli. V tomto experimente piest tlačí na hladinu vody v trubici. Častice vody umiestnené pod piestom, zhutňujúce, prenášajú svoj tlak na ďalšie vrstvy, ktoré ležia hlbšie. Tlak piestu sa teda prenáša do každého bodu tekutiny napĺňajúcej guľu. V dôsledku toho je časť vody vytlačená z lopty vo forme rovnakých prúdov vytekajúcich zo všetkých otvorov.
Ak je guľa naplnená dymom, potom keď sa piest zatlačí do trubice, zo všetkých otvorov v guli začnú vychádzať rovnaké prúdy dymu. Toto to potvrdzuje plyny prenášajú tlak, ktorý na ne pôsobí, vo všetkých smeroch rovnako.
Tlak v kvapaline a plyne.
Pod vplyvom hmotnosti kvapaliny sa gumové dno v trubici ohne.
Kvapaliny, rovnako ako všetky telesá na Zemi, sú ovplyvnené gravitáciou. Preto každá vrstva kvapaliny naliata do nádoby vytvára svojou hmotnosťou tlak, ktorý sa podľa Pascalovho zákona prenáša všetkými smermi. Preto je vo vnútri kvapaliny tlak. Dá sa to overiť skúsenosťami.
Nalejte vodu do sklenenej trubice, ktorej spodný otvor je uzavretý tenkou gumovou fóliou. Pod vplyvom hmotnosti kvapaliny sa dno trubice ohne.
Prax ukazuje, že čím vyšší je stĺpec vody nad gumenou fóliou, tým viac sa ohýba. Ale vždy, keď sa gumové dno ohne, voda v trubici sa dostane do rovnováhy (zastaví sa), keďže okrem gravitačnej sily pôsobí na vodu aj elastická sila napnutej gumovej fólie.
Sily pôsobiace na gumový film sú |
sú rovnaké na oboch stranách. |
Ilustračné.
Dno sa pohybuje od valca v dôsledku tlaku gravitácie naň.
Rúru s gumeným dnom, do ktorej sa naleje voda, spustíme do inej širšej nádoby s vodou. Uvidíme, že pri spúšťaní trubice sa gumová fólia postupne narovnáva. Úplné narovnanie fólie ukazuje, že sily pôsobiace na ňu zhora a zdola sú rovnaké. Úplné vyrovnanie fólie nastane, keď sa hladiny vody v skúmavke a nádobe zhodujú.
Rovnaký experiment možno vykonať s trubicou, v ktorej je bočný otvor pokrytý gumovou fóliou, ako je znázornené na obrázku a. Ponorme túto trubicu s vodou do inej nádoby s vodou, ako je znázornené na obrázku, b. Všimneme si, že fólia sa opäť narovná, akonáhle sa hladina vody v skúmavke a nádobe vyrovná. To znamená, že sily pôsobiace na gumenú fóliu sú na všetkých stranách rovnaké.
Zoberme si nádobu, ktorej dno môže odpadnúť. Dáme do pohára s vodou. Dno bude pevne pritlačené k okraju nádoby a nespadne. Je stlačený silou tlaku vody smerujúcej zdola nahor.
Do nádoby opatrne nalejeme vodu a sledujeme jej dno. Akonáhle sa hladina vody v nádobe zhoduje s hladinou vody v nádobe, odpadne z nádoby.
V okamihu oddelenia sa stĺpec kvapaliny v nádobe stlačí zhora nadol a tlak zo stĺpca kvapaliny rovnakej výšky, ale nachádzajúceho sa v nádobe, sa prenáša zdola nahor na dno. Oba tieto tlaky sú rovnaké, ale spodok sa pohybuje od valca v dôsledku pôsobenia vlastnej gravitácie naň.
Experimenty s vodou boli opísané vyššie, ale ak namiesto vody vezmete akúkoľvek inú kvapalinu, výsledky experimentu budú rovnaké.
Experimenty to teda ukazujú Vo vnútri kvapaliny je tlak a na rovnakej úrovni je rovnaký vo všetkých smeroch. Tlak sa zvyšuje s hĺbkou.
Plyny sa v tomto smere nelíšia od kvapalín, pretože majú aj váhu. Musíme si však uvedomiť, že hustota plynu je stokrát menšia ako hustota kvapaliny. Hmotnosť plynu v nádobe je malá a jeho „hmotnostný“ tlak možno v mnohých prípadoch ignorovať.
Výpočet tlaku kvapaliny na dne a stenách nádoby.
Výpočet tlaku kvapaliny na dne a stenách nádoby.
Pozrime sa, ako môžete vypočítať tlak kvapaliny na dne a stenách nádoby. Najprv vyriešme problém pre nádobu v tvare pravouhlého rovnobežnostena.
sila F, ktorým kvapalina naliata do tejto nádoby tlačí na jej dno, sa rovná hmotnosti P kvapalina v nádobe. Hmotnosť kvapaliny sa dá určiť na základe znalosti jej hmotnosti m. Hmotnosť, ako viete, sa dá vypočítať pomocou vzorca: m = ρ·V. Objem kvapaliny naliatej do nami zvolenej nádoby sa dá ľahko vypočítať. Ak je výška stĺpca kvapaliny v nádobe označená písmenom h a oblasť dna nádoby S, To V = S h.
Tekutá hmota m = ρ·V, alebo m = ρ S h .
Hmotnosť tejto kvapaliny P = g m, alebo P = g ρ S h.
Pretože hmotnosť stĺpca kvapaliny sa rovná sile, ktorou kvapalina tlačí na dno nádoby, potom vydelením hmotnosti P Na námestie S, dostaneme tlak kvapaliny p:
p = P/S alebo p = g·ρ·S·h/S,
Získali sme vzorec na výpočet tlaku kvapaliny na dne nádoby. Z tohto vzorca je zrejmé, že tlak kvapaliny na dne nádoby závisí len od hustoty a výšky stĺpca kvapaliny.
Preto pomocou odvodeného vzorca môžete vypočítať tlak kvapaliny naliatej do nádoby akýkoľvek tvar(presne povedané, náš výpočet je vhodný len pre nádoby, ktoré majú tvar rovného hranola a valca. Na kurzoch fyziky pre ústav sa ukázalo, že vzorec platí aj pre nádobu ľubovoľného tvaru). Okrem toho sa dá použiť na výpočet tlaku na steny nádoby. Tlak vo vnútri kvapaliny, vrátane tlaku zdola nahor, sa tiež vypočíta pomocou tohto vzorca, pretože tlak v rovnakej hĺbke je rovnaký vo všetkých smeroch.
Pri výpočte tlaku pomocou vzorca p = gρh potrebujete hustotu ρ vyjadrené v kilogramoch na meter kubický (kg/m3) a výšku stĺpca kvapaliny h- v metroch (m), g= 9,8 N/kg, potom bude tlak vyjadrený v pascaloch (Pa).
Príklad. Určte tlak oleja na dne nádrže, ak je výška stĺpca oleja 10 m a jeho hustota je 800 kg/m3.
Zapíšme si stav problému a zapíšme si ho.
Dané :
ρ = 800 kg/m 3
Riešenie :
p = 9,8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.
Odpoveď : p ≈ 80 kPa.
Komunikačné nádoby.
Komunikačné nádoby.
Na obrázku sú znázornené dve nádoby navzájom spojené gumovou rúrkou. Takéto plavidlá sú tzv komunikujúce. Kanvica na napájanie, čajník, kanvica na kávu sú príklady komunikačných nádob. Zo skúsenosti vieme, že voda naliata napríklad do kanvy je vždy na rovnakej úrovni vo výlevke aj vo vnútri.
Často sa stretávame s komunikujúcimi nádobami. Môže to byť napríklad čajník, kanvica na napájanie alebo kanvica na kávu. |
Povrchy homogénnej kvapaliny sú inštalované na rovnakej úrovni v komunikujúcich nádobách akéhokoľvek tvaru. |
Kvapaliny rôznej hustoty. |
Nasledujúci jednoduchý experiment je možné vykonať s komunikujúcimi nádobami. Na začiatku pokusu upneme gumenú hadičku do stredu a do jednej z hadičiek nalejeme vodu. Potom otvoríme svorku a voda okamžite tečie do druhej trubice, kým nie sú vodné plochy v oboch trubiciach na rovnakej úrovni. Jedno zo slúchadiel môžete pripevniť na statív a druhé zdvihnúť, spustiť alebo nakloniť rôzne strany. A v tomto prípade, akonáhle sa kvapalina upokojí, jej hladiny v oboch skúmavkách sa vyrovnajú.
V prepojených nádobách akéhokoľvek tvaru a prierezu sú povrchy homogénnej kvapaliny nastavené na rovnakú úroveň(za predpokladu, že tlak vzduchu nad kvapalinou je rovnaký) (obr. 109).
To možno zdôvodniť nasledovne. Kvapalina je v pokoji bez toho, aby sa pohybovala z jednej nádoby do druhej. To znamená, že tlak v oboch nádobách na akejkoľvek úrovni je rovnaký. Kvapalina v oboch nádobách je rovnaká, t.j. má rovnakú hustotu. Preto musia byť jeho výšky rovnaké. Keď zdvihneme jednu nádobu alebo do nej pridáme kvapalinu, tlak v nej sa zvýši a kvapalina sa presunie do inej nádoby, kým sa tlaky nevyrovnajú.
Ak sa kvapalina jednej hustoty naleje do jednej z komunikačných nádob a kvapalina inej hustoty sa naleje do druhej, potom v rovnováhe hladiny týchto kvapalín nebudú rovnaké. A to je pochopiteľné. Vieme, že tlak kvapaliny na dne nádoby je priamo úmerný výške stĺpca a hustote kvapaliny. A v tomto prípade budú hustoty kvapalín odlišné.
Ak sú tlaky rovnaké, výška stĺpca kvapaliny s vyššou hustotou bude menšia ako výška stĺpca kvapaliny s nižšou hustotou (obr.).
Skúsenosti. Ako určiť hmotnosť vzduchu.
Hmotnosť vzduchu. Atmosférický tlak.
Existencia atmosférického tlaku.
Atmosférický tlak je vyšší ako tlak riedeného vzduchu v nádobe.
Vzduch, ako každé teleso na Zemi, je ovplyvnený gravitáciou, a preto má vzduch váhu. Hmotnosť vzduchu sa dá ľahko vypočítať, ak poznáte jeho hmotnosť.
Experimentálne vám ukážeme, ako vypočítať hmotnosť vzduchu. Aby ste to urobili, musíte si vziať odolnú sklenenú guľu so zátkou a gumovú trubicu so svorkou. Odčerpáme z nej vzduch, hadičku upneme svorkou a vyrovnáme na váhe. Potom otvorte svorku na gumenej trubici a vpustite do nej vzduch. To naruší rovnováhu váh. Ak ho chcete obnoviť, musíte na druhú misku váhy položiť závažia, ktorých hmotnosť sa bude rovnať hmotnosti vzduchu v objeme gule.
Experimenty ukázali, že pri teplote 0 °C a normálnom atmosférickom tlaku sa hmotnosť vzduchu s objemom 1 m 3 rovná 1,29 kg. Hmotnosť tohto vzduchu sa dá ľahko vypočítať:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Vzdušná škrupina obklopujúca Zem sa nazýva atmosféru (z gréčtiny atmosfére- para, vzduch a guľa- lopta).
Atmosféra, ako ukazujú pozorovania letu umelých družíc Zeme, siaha do nadmorskej výšky niekoľko tisíc kilometrov.
Vplyvom gravitácie horné vrstvy atmosféry, podobne ako oceánska voda, stláčajú spodné vrstvy. Vzduchová vrstva susediaca priamo so Zemou je najviac stlačená a podľa Pascalovho zákona prenáša tlak, ktorý na ňu pôsobí, do všetkých strán.
Výsledkom je, že zemský povrch a telesá na ňom umiestnené sú vystavené tlaku z celej hrúbky vzduchu, alebo, ako sa v takýchto prípadoch zvyčajne hovorí, Atmosférický tlak .
Existencia atmosférického tlaku môže vysvetliť mnohé javy, s ktorými sa v živote stretávame. Pozrime sa na niektoré z nich.
Na obrázku je znázornená sklenená trubica, vo vnútri ktorej je piest, ktorý tesne prilieha k stenám trubice. Koniec trubice sa spustí do vody. Ak zdvihnete piest, voda za ním stúpne.
Tento jav sa využíva vo vodných čerpadlách a niektorých ďalších zariadeniach.
Na obrázku je znázornená valcovitá nádoba. Uzatvára sa zátkou, do ktorej je vložená hadička s kohútikom. Vzduch sa z nádoby odčerpáva čerpadlom. Koniec trubice sa potom umiestni do vody. Ak teraz otvoríte kohútik, voda bude striekať ako fontána do vnútra nádoby. Voda vstupuje do nádoby, pretože atmosférický tlak je vyšší ako tlak riedeného vzduchu v nádobe.
Prečo existuje vzduchový obal Zeme?
Ako všetky telesá, aj molekuly plynu, ktoré tvoria vzduchový obal Zeme, sú priťahované k Zemi.
Ale prečo potom všetky nespadnú na povrch Zeme? Ako sa zachováva vzduchový obal Zeme a jej atmosféra? Aby sme to pochopili, musíme vziať do úvahy, že molekuly plynu sú v nepretržitom a náhodnom pohybe. Potom však vyvstáva ďalšia otázka: prečo tieto molekuly neodletia do vesmíru, teda do vesmíru.
Aby bolo možné úplne opustiť Zem, molekula, napr vesmírna loď alebo raketa, musí mať veľmi vysokú rýchlosť (nie menej ako 11,2 km/s). Ide o tzv druhá úniková rýchlosť. Rýchlosť väčšiny molekúl vo vzduchovom obale Zeme je výrazne nižšia ako táto úniková rýchlosť. Preto je väčšina z nich pripútaná k Zemi gravitáciou, len zanedbateľné množstvo molekúl letí mimo Zem do vesmíru.
Náhodný pohyb molekúl a vplyv gravitácie na ne vedie k tomu, že molekuly plynu sa „vznášajú“ v priestore blízko Zeme a vytvárajú vzduchový obal alebo nám známu atmosféru.
Merania ukazujú, že hustota vzduchu s nadmorskou výškou rýchlo klesá. Takže vo výške 5,5 km nad Zemou je hustota vzduchu 2-krát menšia ako jeho hustota na povrchu Zeme, vo výške 11 km - 4-krát menšia atď. Čím je vyššia, tým je vzácnejšia. vzduch. A napokon v najvrchnejších vrstvách (stovky a tisícky kilometrov nad Zemou) sa atmosféra postupne mení na priestor bez vzduchu. Vzdušný obal Zeme nemá jasnú hranicu.
Presne povedané, v dôsledku pôsobenia gravitácie nie je hustota plynu v žiadnej uzavretej nádobe rovnaká v celom objeme nádoby. Na dne nádoby je hustota plynu väčšia ako v jej horných častiach, preto tlak v nádobe nie je rovnaký. V spodnej časti nádoby je väčšia ako v hornej časti. Pre plyn obsiahnutý v nádobe je však tento rozdiel v hustote a tlaku taký malý, že ho možno v mnohých prípadoch úplne ignorovať, len o ňom vedieť. Ale pre atmosféru siahajúcu cez niekoľko tisíc kilometrov je tento rozdiel významný.
Meranie atmosférického tlaku. Torricelliho skúsenosť.
Atmosférický tlak nie je možné vypočítať pomocou vzorca na výpočet tlaku v stĺpci kvapaliny (§ 38). Na takýto výpočet potrebujete poznať výšku atmosféry a hustotu vzduchu. Atmosféra však nemá jednoznačnú hranicu a hustota vzduchu v rôznych výškach je rôzna. Atmosférický tlak však možno merať pomocou experimentu, ktorý v 17. storočí navrhol taliansky vedec Evangelista Torricelli , študent Galilea.
Torricelliho experiment pozostáva z nasledovného: sklenená trubica dlhá asi 1 m, na jednom konci utesnená, je naplnená ortuťou. Potom sa druhý koniec trubice tesne uzavrie, prevráti sa a spustí sa do misky s ortuťou, kde sa tento koniec trubice otvorí pod úrovňou ortuti. Ako pri každom experimente s kvapalinou, časť ortuti sa naleje do pohára a časť zostane v skúmavke. Výška stĺpca ortuti zostávajúceho v trubici je približne 760 mm. Nad ortuťou vo vnútri trubice nie je žiadny vzduch, je tu priestor bez vzduchu, takže žiadny plyn nevyvíja tlak zhora na stĺpec ortuti vo vnútri tejto trubice a neovplyvňuje merania.
Torricelli, ktorý navrhol experiment popísaný vyššie, tiež poskytol svoje vysvetlenie. Atmosféra tlačí na povrch ortuti v pohári. Ortuť je v rovnováhe. To znamená, že tlak v trubici je na úrovni aha 1 (pozri obrázok) sa rovná atmosférickému tlaku. Pri zmene atmosférického tlaku sa mení aj výška ortuťového stĺpca v trubici. So zvyšujúcim sa tlakom sa kolóna predlžuje. Keď tlak klesá, stĺpec ortuti znižuje svoju výšku.
Tlak v trubici na úrovni aa1 je vytvorený hmotnosťou ortuťového stĺpca v trubici, keďže nad ortuťou v hornej časti trubice nie je vzduch. Z toho vyplýva atmosférický tlak sa rovná tlaku ortuťového stĺpca v trubici , t.j.
p atm = p ortuť
Čím vyšší je atmosférický tlak, tým vyšší je stĺpec ortuti v Torricelliho experimente. Preto sa v praxi dá atmosférický tlak merať výškou stĺpca ortuti (v milimetroch alebo centimetroch). Ak je napríklad atmosférický tlak 780 mm Hg. čl. (hovoria „milimetre ortuti“), to znamená, že vzduch vytvára rovnaký tlak ako vertikálny stĺpec ortuti vysoký 780 mm.
Preto je v tomto prípade jednotkou merania atmosférického tlaku 1 milimeter ortuti (1 mmHg). Poďme nájsť vzťah medzi touto jednotkou a jednotkou, ktorá je nám známa - pascal(Pa).
Tlak ortuťového stĺpca ρ ortuti s výškou 1 mm sa rovná:
p = g·ρ·h, p= 9,8 N/kg · 13 600 kg/m 3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Takže 1 mmHg. čl. = 133,3 Pa.
V súčasnosti sa atmosférický tlak zvyčajne meria v hektopascaloch (1 hPa = 100 Pa). Napríklad správy o počasí môžu oznámiť, že tlak je 1013 hPa, čo je rovnaké ako 760 mmHg. čl.
Pri každodennom pozorovaní výšky ortuťového stĺpca v trubici Torricelli zistil, že táto výška sa mení, to znamená, že atmosférický tlak nie je konštantný, môže sa zvyšovať a znižovať. Torricelli tiež poznamenal, že atmosférický tlak je spojený so zmenami počasia.
Ak pripojíte vertikálnu stupnicu k trubici s ortuťou použitou v Torricelliho experimente, získate najjednoduchšie zariadenie - ortuťový barometer (z gréčtiny baros- ťažkosť, metero- meriam). Používa sa na meranie atmosférického tlaku.
Barometer - aneroid.
V praxi sa na meranie atmosférického tlaku používa kovový barometer nazývaný kovový barometer. aneroid (preložené z gréčtiny - aneroid). Tak sa nazýva barometer, pretože neobsahuje ortuť.
Vzhľad aneroidu je znázornený na obrázku. Jeho hlavnou časťou je kovová krabica 1 s vlnitým (vlnitým) povrchom (pozri ďalší obrázok). Z tohto boxu sa odčerpáva vzduch a aby sa zabránilo rozdrveniu boxu atmosférickým tlakom, jeho veko 2 je ťahané nahor pružinou. Keď sa atmosférický tlak zvýši, veko sa ohne a utiahne pružinu. Keď tlak klesá, pružina narovnáva uzáver. Na pružine je pomocou prevodového mechanizmu 3 pripevnená indikačná šípka 4, ktorá sa pri zmene tlaku pohybuje doprava alebo doľava. Pod šípkou je stupnica, ktorej dieliky sú označené podľa hodnôt ortuťového barometra. Číslo 750, proti ktorému stojí aneroidná ihla (pozri obrázok), teda ukazuje, že v súčasnosti je v ortuťovom barometri výška ortuťového stĺpca 750 mm.
Preto je atmosférický tlak 750 mmHg. čl. alebo ≈ 1000 hPa.
Hodnota atmosférického tlaku je veľmi dôležitá pre predpoveď počasia na najbližšie dni, keďže zmeny atmosférického tlaku sú spojené so zmenami počasia. Barometer je nevyhnutným nástrojom pre meteorologické pozorovania.
Atmosférický tlak v rôznych nadmorských výškach.
V kvapaline tlak, ako vieme, závisí od hustoty kvapaliny a výšky jej stĺpca. Vďaka nízkej stlačiteľnosti je hustota kvapaliny v rôznych hĺbkach takmer rovnaká. Preto pri výpočte tlaku berieme do úvahy jeho hustotu konštantnú a berieme do úvahy iba zmenu výšky.
S plynmi je situácia zložitejšia. Plyny sú vysoko stlačiteľné. A čím viac je plyn stlačený, tým väčšia je jeho hustota a tým väčší tlak vytvára. Tlak plynu totiž vzniká nárazmi jeho molekúl na povrch tela.
Vrstvy vzduchu na povrchu Zeme sú stlačené všetkými nad nimi ležiacimi vrstvami vzduchu. Ale čím vyššia je vrstva vzduchu od povrchu, tým slabšie je stlačená, tým nižšia je jej hustota. Preto tým menší tlak vytvára. Ak sa napríklad balón zdvihne nad povrch Zeme, tlak vzduchu na balón sa zníži. Deje sa tak nielen preto, že sa zmenšuje výška vzduchového stĺpca nad ním, ale aj preto, že sa znižuje hustota vzduchu. V hornej časti je menšia ako v spodnej časti. Preto je závislosť tlaku vzduchu od nadmorskej výšky zložitejšia ako závislosť kvapalín.
Pozorovania ukazujú, že atmosférický tlak v oblastiach na hladine mora je v priemere 760 mm Hg. čl.
Atmosférický tlak, rovná tlaku ortuťový stĺpec vysoký 760 mm pri teplote 0 °C sa nazýva normálny atmosférický tlak.
Normálny atmosférický tlak rovná sa 101 300 Pa = 1013 hPa.
Čím vyššia je nadmorská výška, tým nižší je tlak.
Pri malých stúpaniach v priemere na každých 12 m stúpania tlak klesá o 1 mmHg. čl. (alebo o 1,33 hPa).
Keď poznáte závislosť tlaku od nadmorskej výšky, môžete určiť nadmorskú výšku zmenou hodnôt barometra. Aneroidy, ktoré majú stupnicu, podľa ktorej možno priamo merať výšku nad morom, sa nazývajú výškomery . Používajú sa v letectve a horolezectve.
Tlakomery.
Už vieme, že barometre sa používajú na meranie atmosférického tlaku. Používa sa na meranie tlakov vyšších alebo nižších ako je atmosférický tlak tlakomery (z gréčtiny manos- vzácny, voľný, metero- meriam). Sú tam tlakomery kvapalina A kov.
|
|
Najprv sa pozrime na zariadenie a akciu. otvorený tlakomer kvapaliny. Skladá sa z dvojnohej sklenenej trubice, do ktorej sa naleje trochu tekutiny. Kvapalina je inštalovaná v oboch kolenách na rovnakej úrovni, pretože na jej povrch v kolenách nádoby pôsobí iba atmosférický tlak.
Aby sme pochopili, ako takýto tlakomer funguje, môže byť pripojený gumovou hadičkou k okrúhlej plochej krabici, ktorej jedna strana je pokrytá gumovou fóliou. Ak zatlačíte prstom na fóliu, hladina kvapaliny v kolene tlakomeru pripojenom ku krabici sa zníži a v druhom kolene sa zvýši. čo to vysvetľuje?
Pri zatlačení na fóliu sa tlak vzduchu v boxe zvýši. Podľa Pascalovho zákona sa toto zvýšenie tlaku prenáša aj na kvapalinu v kolene tlakomeru, ktoré je pripojené ku skrinke. Preto bude tlak na tekutinu v tomto kolene väčší ako v druhom, kde na tekutinu pôsobí iba atmosférický tlak. Pod silou tohto nadmerného tlaku sa kvapalina začne pohybovať. V lakte so stlačeným vzduchom kvapalina klesne, v druhom bude stúpať. Kvapalina sa dostane do rovnováhy (zastaví sa), keď sa pretlak stlačeného vzduchu vyrovná tlakom vytváraným prebytočným stĺpcom kvapaliny v druhej vetve tlakomeru.
Čím silnejšie na fóliu tlačíte, tým vyšší je stĺpec prebytočnej kvapaliny, tým väčší je jej tlak. teda zmena tlaku sa dá posúdiť podľa výšky tohto prebytočného stĺpca.
Obrázok ukazuje, ako takýto tlakomer dokáže merať tlak vo vnútri kvapaliny. Čím hlbšie je trubica ponorená do kvapaliny, tým väčší je rozdiel vo výškach stĺpcov kvapaliny v kolenách tlakomeru., teda a kvapalina vytvára väčší tlak.
Ak nainštalujete skrinku zariadenia do určitej hĺbky vo vnútri kvapaliny a otočíte ju fóliou nahor, nabok a nadol, hodnoty tlakomeru sa nezmenia. Tak to má byť, lebo na rovnakej úrovni vo vnútri kvapaliny je tlak rovnaký vo všetkých smeroch.
Obrázok ukazuje kovový tlakomer . Hlavnou časťou takéhoto tlakomeru je kovová rúrka ohnutá do potrubia 1 , ktorého jeden koniec je uzavretý. Druhý koniec rúrky pomocou kohútika 4 komunikuje s nádobou, v ktorej sa meria tlak. Keď tlak stúpa, trubica sa ohýba. Pohyb jeho uzavretého konca pomocou páky 5 a zúbkovaním 3 prenášané na šípku 2 , pohybujúce sa v blízkosti stupnice prístroja. Keď sa tlak zníži, trubica sa vďaka svojej elasticite vráti do svojej predchádzajúcej polohy a šípka sa vráti na nulový dielik stupnice.
Piestové kvapalinové čerpadlo.
V experimente, ktorý sme uvažovali skôr (§ 40), sa zistilo, že voda v sklenenej trubici pod vplyvom atmosférického tlaku stúpala za piestom nahor. Na tom je založená akcia. piestčerpadlá
Čerpadlo je schematicky znázornené na obrázku. Skladá sa z valca, vo vnútri ktorého sa piest pohybuje nahor a nadol, tesne priliehajúci k stenám nádoby. 1 . Ventily sú inštalované v spodnej časti valca a v samotnom pieste 2 , otvára sa iba smerom nahor. Keď sa piest pohybuje nahor, voda pod vplyvom atmosférického tlaku vstupuje do potrubia, zdvihne spodný ventil a pohybuje sa za piestom.
Keď sa piest pohybuje nadol, voda pod piestom tlačí na spodný ventil a ten sa zatvára. Súčasne sa pod tlakom vody otvorí ventil vo vnútri piestu a voda prúdi do priestoru nad piestom. Keď sa piest nabudúce posunie nahor, voda nad ním tiež stúpa a vyleje sa do výstupného potrubia. Zároveň za piestom stúpa nová porcia vody, ktorá sa pri následnom spustení piestu objaví nad ním a celý tento postup sa za chodu čerpadla stále opakuje.
Hydraulický lis.
Pascalov zákon vysvetľuje akciu hydraulický stroj (z gréčtiny hydraulika- voda). Sú to stroje, ktorých činnosť je založená na zákonoch pohybu a rovnováhy tekutín.
Hlavnou časťou hydraulického stroja sú dva valce rôznych priemerov, vybavené piestami a spojovacia trubica. Priestor pod piestami a trubicou je vyplnený kvapalinou (zvyčajne minerálnym olejom). Výšky kvapalinových stĺpcov v oboch valcoch sú rovnaké, pokiaľ na piesty nepôsobia žiadne sily.
Predpokladajme teraz, že sily F 1 a F 2 - sily pôsobiace na piesty, S 1 a S 2 - piestové oblasti. Tlak pod prvým (malým) piestom sa rovná p 1 = F 1 / S 1 a pod druhým (veľkým) p 2 = F 2 / S 2. Podľa Pascalovho zákona sa tlak prenáša rovnomerne vo všetkých smeroch kvapalinou v pokoji, t.j. p 1 = p 2 alebo F 1 / S 1 = F 2 / S 2, od:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Preto sila F 2 toľkokrát viac sily F 1 , Koľkokrát je plocha veľkého piesta väčšia ako plocha malého piesta?. Napríklad, ak je plocha veľkého piestu 500 cm2 a malého 5 cm2 a na malý piest pôsobí sila 100 N, potom bude sila 100-krát väčšia, teda 10 000 N. pôsobiť na väčší piest.
Pomocou hydraulického stroja je teda možné vyrovnávať väčšiu silu malou silou.
Postoj F 1 / F 2 znázorňuje prírastok sily. Napríklad v uvedenom príklade je prírastok pevnosti 10 000 N / 100 N = 100.
Hydraulický stroj používaný na lisovanie (stláčanie) je tzv hydraulický lis .
Hydraulické lisy sa používajú tam, kde je potrebná väčšia sila. Napríklad na lisovanie oleja zo semien v lisovniach oleja, na lisovanie preglejky, kartónu, sena. V hutníckych závodoch sa hydraulické lisy používajú na výrobu oceľových hriadeľov strojov, železničných kolies a mnohých ďalších produktov. Moderné hydraulické lisy dokážu vyvinúť sily desiatok a stoviek miliónov newtonov.
Konštrukcia hydraulického lisu je schematicky znázornená na obrázku. Lisované teleso 1 (A) je umiestnené na plošine spojenej s veľkým piestom 2 (B). Pomocou malého piestu 3 (D) sa vytvára vysoký tlak na kvapalinu. Tento tlak sa prenáša do každého bodu tekutiny plniacej valce. Preto rovnaký tlak pôsobí aj na druhý, väčší piest. Ale keďže plocha druhého (veľkého) piestu je väčšia ako plocha malého piesta, sila pôsobiaca naň bude väčšia ako sila pôsobiaca na piest 3 (D). Pod vplyvom tejto sily sa piest 2 (B) zdvihne. Keď sa piest 2 (B) zdvihne, telo (A) sa opiera o stacionárnu hornú plošinu a je stlačené. Tlakomer 4 (M) meria tlak kvapaliny. Poistný ventil 5 (P) sa automaticky otvorí, keď tlak kvapaliny prekročí povolenú hodnotu.
Z malého valca do veľkého sa kvapalina čerpá opakovanými pohybmi malého piesta 3 (D). Toto sa robí nasledovne. Keď sa malý piest (D) zdvihne, ventil 6 (K) sa otvorí a kvapalina sa nasaje do priestoru pod piestom. Keď sa pod vplyvom tlaku kvapaliny spustí malý piest, ventil 6 (K) sa uzavrie a ventil 7 (K) sa otvorí a kvapalina prúdi do veľkej nádoby.
Vplyv vody a plynu na telo v nich ponorené.
Pod vodou ľahko zdvihneme kameň, ktorý sa vo vzduchu ťažko zdvihne. Ak dáte korok pod vodu a uvoľníte ho z rúk, vypláva. Ako možno tieto javy vysvetliť?
Vieme (§ 38), že kvapalina tlačí na dno a steny nádoby. A ak je vnútri kvapaliny umiestnené nejaké pevné teleso, bude tiež vystavené tlaku, rovnako ako steny nádoby.
Uvažujme sily, ktoré pôsobia z kvapaliny na teleso v nej ponorené. Na uľahčenie uvažovania si vyberieme teleso, ktoré má tvar rovnobežnostena so základňami rovnobežnými s povrchom kvapaliny (obr.). Sily pôsobiace na bočné steny telesá sú v pároch rovnaké a navzájom sa vyvažujú. Pod vplyvom týchto síl sa telo sťahuje. Ale sily pôsobiace na horný a dolný okraj tela nie sú rovnaké. Horný okraj je stlačený silou zhora F 1 stĺpec kvapaliny vysoký h 1. Na úrovni spodného okraja tlak vytvára stĺpec kvapaliny s výškou h 2. Tento tlak, ako vieme (§ 37), sa prenáša vo vnútri kvapaliny všetkými smermi. V dôsledku toho na spodnej strane tela zdola nahor silou F 2 stlačí stĺpec kvapaliny vysoko h 2. ale h 2 ďalšie h 1, teda modul sily F 2 ďalšie napájacie moduly F 1. Preto je teleso vytlačené z kvapaliny silou F Vt sa rovná rozdielu síl F 2 - F 1, t.j.
|
|
Ale S·h = V, kde V je objem kvádra a ρ f ·V = m f je hmotnosť kvapaliny v objeme kvádra. teda F out = g m w = P w, t.j. vztlaková sila sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme telesa v nej ponoreného(vztlaková sila sa rovná hmotnosti kvapaliny rovnakého objemu, ako je objem telesa v nej ponoreného). Existenciu sily vytláčajúcej teleso z kvapaliny je ľahké zistiť experimentálne. Na obrázku A znázorňuje teleso zavesené na pružine so šípkou na konci. Šípka označuje napnutie pružiny na statíve. Keď je telo vypustené do vody, pružina sa stiahne (obr. b). Rovnaká kontrakcia pružiny sa dosiahne, ak budete pôsobiť na telo zdola nahor nejakou silou, napríklad stlačiť rukou (zdvihnúť). Skúsenosti to teda potvrdzujú na teleso v kvapaline pôsobí sila, ktorá vytláča teleso z kvapaliny. Ako vieme, Pascalov zákon platí aj pre plyny. Preto telesá v plyne sú vystavené sile, ktorá ich vytláča z plynu. Pod vplyvom tejto sily sa balóny dvíhajú nahor. Existenciu sily vytláčajúcej teleso z plynu možno pozorovať aj experimentálne. Zo skrátenej odmerky zavesíme sklenenú guľu alebo veľkú banku uzavretú zátkou. Misky váh sú vyrovnané. Potom sa pod banku (alebo guľu) umiestni široká nádoba tak, aby obklopovala celú banku. Nádoba je naplnená oxidom uhličitým, ktorého hustota je väčšia ako hustota vzduchu (preto oxid uhličitý klesá a napĺňa nádobu, čím z nej vytláča vzduch). V tomto prípade je narušená rovnováha váh. Pohár so zavesenou bankou stúpa nahor (obr.). Banka ponorená do oxidu uhličitého má väčšiu vztlakovú silu ako sila, ktorá na ňu pôsobí vo vzduchu. Sila, ktorá vytláča teleso z kvapaliny alebo plynu, smeruje opačne ako sila gravitácie pôsobiaca na toto teleso. Preto prolkosmos). To je presne dôvod, prečo vo vode niekedy ľahko dvíhame telá, ktoré máme problém udržať vo vzduchu. Na pružine je zavesené malé vedro a valcové telo (obr., a). Šípka na statíve označuje natiahnutie pružiny. Ukazuje váhu tela vo vzduchu. Po zdvihnutí telesa sa pod ňu umiestni odlievacia nádoba naplnená kvapalinou po úroveň odlievacej rúrky. Potom je telo úplne ponorené do kvapaliny (obr., b). V čom časť kvapaliny, ktorej objem sa rovná objemu telesa, sa vyleje z nalievacej nádoby do pohára. Pružina sa sťahuje a ukazovateľ pružiny stúpa, čo naznačuje pokles telesnej hmotnosti v tekutine. IN v tomto prípade Okrem gravitácie pôsobí na teleso aj iná sila, ktorá ho vytláča z kvapaliny. Ak sa kvapalina z pohára naleje do horného vedra (t. j. kvapalina, ktorá bola vytlačená telesom), potom sa ukazovateľ pružiny vráti do svojej pôvodnej polohy (obr., c).
Na základe tejto skúsenosti možno konštatovať, že sila, ktorá vytlačí teleso úplne ponorené do kvapaliny, sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme tohto telesa . Rovnaký záver sme dostali v § 48. Ak by sa podobný experiment uskutočnil s telesom ponoreným do nejakého plynu, ukázalo by sa to sila vytláčajúca teleso z plynu sa tiež rovná hmotnosti plynu odobratého v objeme telesa . Sila, ktorá vytláča teleso z kvapaliny alebo plynu, sa nazýva Archimedova sila, na počesť vedca Archimedes , ktorý ako prvý poukázal na jej existenciu a vypočítal jej hodnotu. Takže prax potvrdila, že Archimedova (alebo vztlaková) sila sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme telesa, t.j. F A = P f = g m a. Hmotnosť kvapaliny mf vytlačenej telesom môže byť vyjadrená jej hustotou ρf a objemom telesa Vt ponoreného do kvapaliny (pretože Vf - objem kvapaliny vytlačenej telesom sa rovná Vt - objem ponoreného telesa v kvapaline), t.j. m f = ρ f · V t. Potom dostaneme: F A= g·ρ a · V T V dôsledku toho Archimedova sila závisí od hustoty kvapaliny, v ktorej je teleso ponorené, a od objemu tohto telesa. Nezávisí to však napríklad od hustoty látky telesa ponoreného do kvapaliny, pretože toto množstvo nie je zahrnuté vo výslednom vzorci. Poďme teraz určiť hmotnosť telesa ponoreného do kvapaliny (alebo plynu). Pretože dve sily pôsobiace na teleso sú v tomto prípade nasmerované opačnými smermi (gravitačná sila je nadol a Archimedova sila nahor), potom bude hmotnosť telesa v kvapaline P 1 menšiu váhu telesá vo vákuu P = g m o Archimedovej sile F A = g m w (kde m g - hmotnosť kvapaliny alebo plynu vytlačená telesom). teda ak je teleso ponorené do kvapaliny alebo plynu, stratí toľko hmotnosti, koľko váži kvapalina alebo plyn, ktoré vytlačil. Príklad. Určte vztlakovú silu pôsobiacu na kameň s objemom 1,6 m 3 v morskej vode. Zapíšme si podmienky problému a vyriešme ho. Keď plávajúce teleso dosiahne povrch kvapaliny, potom s jeho ďalším pohybom nahor sa Archimedova sila zníži. prečo? Ale preto, že objem časti tela ponorenej do kvapaliny sa zmenší a Archimedova sila sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme časti tela ponorenej do nej. Keď sa Archimedova sila rovná gravitačnej sile, teleso sa zastaví a bude plávať na povrchu kvapaliny, čiastočne ponorené do nej. Výsledný záver možno ľahko overiť experimentálne. Nalejte vodu do drenážnej nádoby po úroveň drenážnej trubice. Potom ponoríme plávajúce telo do nádoby, keď sme ho predtým zvážili vo vzduchu. Po zostúpení do vody telo vytlačí objem vody, ktorý sa rovná objemu časti tela, ktorá je v ňom ponorená. Po zvážení tejto vody zistíme, že jej hmotnosť (Archimedova sila) sa rovná gravitačnej sile pôsobiacej na plávajúce teleso, alebo hmotnosti tohto telesa vo vzduchu. Po vykonaní rovnakých experimentov s akýmikoľvek inými telesami plávajúcimi v rôznych kvapalinách - voda, alkohol, soľný roztok, si môžete byť istí, že ak teleso pláva v kvapaline, potom sa hmotnosť kvapaliny, ktorú vytlačí, rovná hmotnosti tohto telesa vo vzduchu. Je ľahké to dokázať ak je hustota tuhej pevnej látky väčšia ako hustota kvapaliny, potom sa teleso v takejto kvapaline potopí. V tejto kvapaline pláva teleso s nižšou hustotou. Kus železa sa napríklad potopí vo vode, ale pláva v ortuti. Teleso, ktorého hustota sa rovná hustote kvapaliny, zostáva vo vnútri kvapaliny v rovnováhe. Ľad pláva na povrchu vody, pretože jeho hustota je menšia ako hustota vody. Čím nižšia je hustota telesa v porovnaní s hustotou kvapaliny, tým menšia časť telesa je ponorená do kvapaliny . Pri rovnakých hustotách telesa a kvapaliny sa teleso vznáša vo vnútri kvapaliny v akejkoľvek hĺbke. Dve nemiešateľné kvapaliny, napríklad voda a petrolej, sú umiestnené v nádobe podľa ich hustôt: v spodnej časti nádoby - hustejšia voda (ρ = 1000 kg/m3), hore - ľahší petrolej (ρ = 800 kg /m3). Priemerná hustota živých organizmov obývajúcich vodné prostredie sa len málo líši od hustoty vody, takže ich hmotnosť je takmer úplne vyvážená Archimedovou silou. Vďaka tomu vodné živočíchy nepotrebujú také silné a masívne kostry ako suchozemské. Z rovnakého dôvodu sú kmene vodných rastlín elastické. Plavecký mechúr ryby ľahko mení svoj objem. Keď ryba pomocou svalov klesá do väčšej hĺbky a zvyšuje sa tlak vody na ňu, bublina sa zmršťuje, objem tela ryby sa zmenšuje a nie je tlačená hore, ale pláva v hĺbke. Ryba tak môže v určitých medziach regulovať hĺbku ponoru. Veľryby regulujú hĺbku ponoru znižovaním a zvyšovaním kapacity pľúc. Plachtenie lodí.Plavidlá plaviace sa po riekach, jazerách, moriach a oceánoch sú postavené z rôzne materiály s rôznymi hustotami. Trup lodí je zvyčajne vyrobený z oceľových plechov. Všetky vnútorné upevnenia, ktoré dodávajú lodiam pevnosť, sú tiež vyrobené z kovov. Na stavbu lodí sa používajú rôzne materiály, ktoré majú vyššiu aj nižšiu hustotu v porovnaní s vodou. Ako lode plávajú, berú na palubu a prevážajú veľký náklad? Pokus s plávajúcim telesom (§ 50) ukázal, že teleso svojou podvodnou časťou vytlačí toľko vody, že hmotnosť tejto vody sa rovná hmotnosti telesa vo vzduchu. To platí aj pre každé plavidlo. Hmotnosť vody vytlačenej podvodnou časťou plavidla sa rovná hmotnosti plavidla s nákladom vo vzduchu alebo gravitačnej sile pôsobiacej na plavidlo s nákladom. Hĺbka, do ktorej je loď ponorená do vody, sa nazýva návrh . Maximálny povolený ponor je vyznačený na trupe lode červenou čiarou tzv vodoryska (z holandčiny. voda- voda). Hmotnosť vody vytlačenej loďou pri ponorení k vodoryske, ktorá sa rovná gravitačnej sile pôsobiacej na zaťaženú loď, sa nazýva výtlak lode.. V súčasnosti sa na prepravu ropy stavajú lode s výtlakom 5 000 000 kN (5 × 10 6 kN) alebo viac, to znamená s hmotnosťou 500 000 ton (5 × 10 5 t) alebo viac spolu s nákladom. Ak od výtlaku odpočítame hmotnosť samotného plavidla, dostaneme nosnosť tohto plavidla. Nosnosť ukazuje hmotnosť nákladu prepravovaného loďou. Stavba lodí existovala už v r Staroveký Egypt, vo Fenícii (predpokladá sa, že Feničania boli jedným z najlepších staviteľov lodí), starovekej Číne. V Rusku stavba lodí vznikla na prelome 17. a 18. storočia. Stavali sa prevažne vojnové lode, no práve v Rusku postavili prvý ľadoborec, lode so spaľovacím motorom a jadrový ľadoborec Arktika. Aeronautika.
Kresba popisujúca balón bratov Montgolfierovcov z roku 1783: „Pohľad a presné rozmery balóna Zem"Kto bol prvý." 1786 Od dávnych čias ľudia snívali o možnosti lietať nad oblakmi, plávať v oceáne vzduchu, ako plávali na mori. Pre letectvo Najprv používali balóny, ktoré boli plnené buď ohriatym vzduchom, vodíkom alebo héliom. Aby sa balón vzniesol do vzduchu, je potrebné, aby Archimedova sila (vztlak) F Pôsobenie na loptu bolo väčšie ako sila gravitácie Fťažké, t.j. F A > Fťažký Keď lopta stúpa nahor, Archimedova sila, ktorá na ňu pôsobí, klesá ( F A = gρV), pretože hustota horných vrstiev atmosféry je menšia ako hustota zemského povrchu. Ak chcete stúpať vyššie, z lopty sa spadne špeciálny balast (závažie), ktorý loptu odľahčí. Nakoniec lopta dosiahne maximálnu výšku zdvihu. Na uvoľnenie gule z plášťa sa časť plynu uvoľní pomocou špeciálneho ventilu. V horizontálnom smere sa balón pohybuje iba pod vplyvom vetra, preto sa nazýva balón (z gréčtiny aer- vzduch, stato- stojace). Nie je to tak dávno, čo sa obrovské balóny používali na štúdium horných vrstiev atmosféry a stratosféry - stratosférické balóny . Predtým, ako sa naučili stavať veľké lietadlá na prepravu cestujúcich a nákladu vzduchom, používali sa riadené balóny - vzducholode. Majú podlhovastý tvar, pod korbou je zavesená gondola s motorom, ktorý poháňa vrtuľu. Balón sa nielen že zdvihne sám, ale môže zdvihnúť aj nejaký náklad: kabínu, ľudí, nástroje. Preto, aby sme zistili, aké zaťaženie môže balón zdvihnúť, je potrebné ho určiť výťah. Necháme napríklad vystreliť do vzduchu balón s objemom 40 m 3 naplnený héliom. Hmotnosť hélia vyplňujúceho plášť gule sa bude rovnať: To znamená, že táto guľa dokáže zdvihnúť bremeno s hmotnosťou 520 N - 71 N = 449 N. To je jej zdvíhacia sila. Balón s rovnakým objemom, ale naplnený vodíkom, dokáže zdvihnúť záťaž 479 N. To znamená, že jeho zdvíhacia sila je väčšia ako sila balóna naplneného héliom. Stále sa však častejšie používa hélium, pretože nehorí, a preto je bezpečnejšie. Vodík je horľavý plyn. Je oveľa jednoduchšie zdvihnúť a spustiť loptu naplnenú horúcim vzduchom. Na tento účel je pod otvorom umiestneným v spodnej časti gule umiestnený horák. Pomocou plynového horáka môžete regulovať teplotu vzduchu vo vnútri lopty, a tým aj jej hustotu a vztlakovú silu. Aby guľa stúpala vyššie, stačí silnejšie zohriať vzduch v nej zvýšením plameňa horáka. Keď plameň horáka klesá, teplota vzduchu v guli sa znižuje a guľa klesá. Môžete si zvoliť teplotu lopty, pri ktorej sa hmotnosť lopty a kabíny bude rovnať vztlakovej sile. Potom bude lopta visieť vo vzduchu a bude ľahké z nej robiť pozorovania. S rozvojom vedy došlo v leteckej technike k významným zmenám. Bolo možné použiť nové škrupiny pre balóny, ktoré sa stali odolnými, mrazuvzdornými a ľahkými. Pokrok v oblasti rádiového inžinierstva, elektroniky a automatizácie umožnil navrhnúť bezpilotné balóny. Tieto balóny sa používajú na štúdium prúdenia vzduchu, na geografický a biomedicínsky výskum v nižších vrstvách atmosféry. Prečo človek stojaci na lyžiach nespadne do sypkého snehu? Prečo auto s široké pneumatiky má väčšiu priechodnosť terénom ako auto s konvenčnými pneumatikami? Prečo traktor potrebuje pásy? Odpoveď na tieto otázky sa dozvieme oboznámením sa s fyzikálnou veličinou zvanou tlak. Pevný tlak
Keď sila nepôsobí na jeden bod telesa, ale na veľa bodov, potom pôsobí na povrch telesa. V tomto prípade hovoríme o tlaku, ktorý táto sila vytvára na povrch pevného telesa. Vo fyzike je tlak tzv fyzikálne množstvo, číselne sa rovná pomeru sily pôsobiacej na povrch kolmý k nemu k ploche tohto povrchu. p = F/S , Kde R - tlak; F - sila pôsobiaca na povrch; S - plocha povrchu. Takže tlak nastáva, keď sila pôsobí na povrch, ktorý je naň kolmý. Veľkosť tlaku závisí od veľkosti tejto sily a je jej priamo úmerná. Ako viac sily, čím väčší tlak vytvára na jednotku plochy. Slon je ťažší ako tiger, takže na hladinu vyvíja väčší tlak. Auto tlačí na cestu väčšou silou ako chodec. Tlak pevnej látky je nepriamo úmerný ploche, na ktorú sila pôsobí. Každý vie, že chôdza v hlbokom snehu je náročná, pretože vaše nohy neustále klesajú. Ale na lyžiach sa to dá celkom jednoducho. Celé je to v tom, že v oboch prípadoch človek pôsobí na sneh rovnakou silou – gravitáciou. Ale táto sila je rozdelená na povrchy s rôznymi oblasťami. Pretože plocha lyží je väčšia ako plocha podrážok topánok, váha osoby je v tomto prípade rozložená na väčšiu plochu. A sila pôsobiaca na jednotku plochy sa ukazuje byť niekoľkonásobne menšia. Preto človek stojaci na lyžiach vyvíja na sneh menšiu silu a nespadne doň. Zmenou povrchu môžete zvýšiť alebo znížiť množstvo tlaku. Na túru volíme batoh so širokými popruhmi na zníženie tlaku na rameno. Na zníženie tlaku budovy na zem sa plocha základu zväčšuje. Pneumatiky nákladných automobilov sú širšie ako pneumatiky osobných automobilov, takže vyvíjajú menší tlak na zem. Z rovnakého dôvodu sa traktor alebo tank vyrábajú na húsenkových dráhach a nie na kolesách. Nože, čepele, nožnice a ihly sú naostrené tak, aby mali čo najmenšiu reznú alebo prepichovaciu plochu. A potom aj s pomocou malej aplikovanej sily vzniká veľký tlak. Z rovnakého dôvodu príroda poskytla zvieratám ostré zuby, tesáky a pazúry. Tlak je skalárna veličina. V pevných látkach sa prenáša v smere sily. Jednotkou sily je newton. Jednotkou merania plochy je m2. Preto je jednotka merania tlaku N/m2. Táto veličina sa v medzinárodnej sústave jednotiek SI nazýva tzv pascal (Pa alebo Ra). Svoje meno dostal na počesť francúzskeho fyzika Blaisa Pascala. Tlak 1 pascal je spôsobený silou 1 newtonu pôsobiacou na plochu s rozmermi 1 m2. 1 Pa = 1 N/m2 . Iné systémy využívajú jednotky ako bar, atmosféra, mmHg. čl. (milimetre ortuti) atď. Tlak v kvapalináchAk sa v pevnom telese prenáša tlak v smere sily, potom v kvapalinách a plynoch podľa Pascalovho zákona „ akýkoľvek tlak vyvíjaný na kvapalinu alebo plyn sa prenáša vo všetkých smeroch bez zmeny ». Naplňte guľu s malými otvormi spojenými s úzkou trubicou vo forme valca kvapalinou. Naplňte guľu kvapalinou, vložte piest do trubice a začnite ňou pohybovať. Piest tlačí na povrch kvapaliny. Tento tlak sa prenáša do každého bodu tekutiny. Z otvorov v guličke začne vytekať kvapalina. Naplnením lopty dymom uvidíme rovnaký výsledok. To znamená, že v plynoch sa tlak prenáša vo všetkých smeroch. Kvapalina, ako každé teleso na povrchu Zeme, je ovplyvnená gravitáciou. Každá vrstva kvapaliny v nádobe vytvára svojou hmotnosťou tlak. Potvrdzuje to nasledujúca skúsenosť.
Ak nalejete vodu do sklenenej nádoby s gumenou fóliou namiesto dna, fólia sa pod ťarchou vody prehne. A čím viac vody je, tým viac sa bude film ohýbať. Ak túto nádobu s vodou postupne ponoríme do inej nádoby, tiež naplnenej vodou, pri klesaní sa fólia narovná. A keď sú hladiny vody v nádobe a nádobe rovnaké, film sa úplne vyrovná.
Na jednej úrovni je tlak v kvapaline rovnaký. Ale s rastúcou hĺbkou sa zvyšuje, pretože molekuly horných vrstiev vyvíjajú tlak na molekuly spodných vrstiev. A oni zase vyvíjajú tlak na molekuly vrstiev umiestnených ešte nižšie. Preto v najnižšom bode nádoby bude tlak najvyšší. Tlak v hĺbke je určený vzorcom: p = ρ g h , Kde p - tlak (Pa); ρ - hustota kvapaliny (kg/m3); g - zrýchlenie voľného pádu (9,81 m/s); h - výška stĺpca kvapaliny (m). Zo vzorca je zrejmé, že tlak sa zvyšuje s rastúcou hĺbkou. Čím nižšie ponorka klesne v oceáne, tým väčší tlak bude vystavený. Atmosférický tlak
Evangelista Torricelli Ktovie, keby sa v roku 1638 toskánsky vojvoda nerozhodol vyzdobiť florentské záhrady nádhernými fontánami, atmosférický tlak by nebol objavený v 17. storočí, ale oveľa neskôr. Dá sa povedať, že k tomuto objavu došlo náhodou. V tých dňoch sa verilo, že voda bude stúpať za piestom čerpadla, pretože, ako povedal Aristoteles, „príroda nenávidí vákuum“. Podujatie však nemalo úspech. Voda vo fontánach skutočne stúpala a vyplnila výslednú „prázdnotu“, ale zastavila sa vo výške 10,3 m. Obrátili sa o pomoc na Galilea Galileiho. Keďže nenašiel logické vysvetlenie, poučil svojich študentov - Evangelista Torricelli A Vincenzo Viviani vykonávať experimenty. Pri pokuse nájsť príčinu zlyhania študenti Galilea zistili, že rôzne kvapaliny stúpajú za čerpadlom do rôznych výšok. Čím je kvapalina hustejšia, tým nižšia je výška, do ktorej môže stúpať. Keďže hustota ortuti je 13-krát väčšia ako hustota vody, môže stúpať do výšky 13-krát menšej. Preto vo svojom experimente použili ortuť.
Experiment sa uskutočnil v roku 1644. Sklenená trubica bola naplnená ortuťou. Potom sa vyklopil do nádoby naplnenej tiež ortuťou. Po určitom čase sa stĺpec ortuti v trubici zdvihol. Ale nenaplnil celú tubu. Nad stĺpcom ortuti bol prázdny priestor. Neskôr sa tomu hovorilo „torricelliánske prázdno“. Ale ani ortuť sa z trubice do nádoby nevyliala. Torricelli to vysvetlil tým, že atmosférický vzduch tlačí na ortuť a drží ju v trubici. A výška ortuťového stĺpca v trubici ukazuje veľkosť tohto tlaku. Bolo to prvýkrát, čo bol meraný atmosférický tlak. Atmosféra Zeme je jej vzduchová škrupina, ktorú drží v jej blízkosti gravitačná príťažlivosť. Molekuly plynov, ktoré tvoria túto škrupinu, sa pohybujú nepretržite a chaoticky. Vplyvom gravitácie horné vrstvy atmosféry tlačia na spodné vrstvy a stláčajú ich. Najstlačenejšia je najnižšia vrstva, ktorá sa nachádza na povrchu Zeme. Preto je tam tlak najväčší. Podľa Pascalovho zákona prenáša tento tlak všetkými smermi. Zažíva ho všetko, čo je na povrchu Zeme. Tento tlak sa nazýva atmosferický tlak . Keďže atmosférický tlak vytvárajú nadložné vrstvy vzduchu, s rastúcou nadmorskou výškou klesá. Je známe, že vysoko v horách je to menej ako na úpätí hôr. A hlboko pod zemou je oveľa vyššie ako na povrchu. Za normálny atmosférický tlak sa považuje tlak rovný tlaku ortuťového stĺpca vysokého 760 mm pri teplote 0 °C. Meranie atmosférického tlaku
Keďže atmosférický vzduch má v rôznych nadmorských výškach rôznu hustotu, hodnotu atmosférického tlaku nemožno určiť pomocou vzorcap = ρ · g · h . Preto sa zisťuje pomocou špeciálnych prístrojov tzv barometre . Existujú kvapalinové barometre a aneroidy (bez kvapaliny). Činnosť kvapalinových barometrov je založená na zmenách hladiny kvapaliny pri atmosférickom tlaku. Aneroid je zapečatená nádoba vyrobená z vlnitého kovu, vo vnútri ktorej sa vytvára vákuum. Nádoba sa zmršťuje, keď sa atmosférický tlak zvyšuje, a rozťahuje sa, keď sa znižuje. Všetky tieto zmeny sa prenášajú na ukazovateľ pomocou pružnej kovovej platne. Koniec šípky sa pohybuje pozdĺž stupnice. Zmenou hodnôt barometra môžete predpovedať, ako sa počasie zmení v najbližších dňoch. Ak stúpne atmosférický tlak, potom možno očakávať jasné počasie. A ak klesne, bude zamračené. Nové články
Populárne články
2024 nowonline.ru
O lekároch, nemocniciach, ambulanciách, pôrodniciach |
