Pre chladiace zariadenia. Krvný tlak - encyklopédia SportWiki
FYZIKA. 1. Predmet a štruktúra fyziky F. veda, ktorá študuje najjednoduchšie a zároveň naib. všeobecné vlastnosti a zákony pohybu objektov hmotného sveta okolo nás. Vďaka tejto spoločnosti neexistujú žiadne prírodné javy, ktoré by nemali fyzické. vlastnosti ... Fyzická encyklopédia
Veda, ktorá študuje najjednoduchšie a zároveň najvšeobecnejšie zákony prírodných javov, vlastnosti a štruktúru hmoty a zákony jej pohybu. Pojmy fyzika 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 zákonitosti premeny energie a hmoty. Obe vedy vychádzajú z dvoch základných zákonov prírodných vied, zákona o zachovaní hmoty (zákon Lomonosova, Lavoisiera) a zákona o zachovaní energie (R. Mayer, Jaul ... ... Skvelá lekárska encyklopédia
Hviezdna fyzika je jednou z vetiev astrofyziky, ktorá študuje fyzickú stránku hviezd (hmotnosť, hustota, ...). 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 zákony prírodných javov, vlastnosti a štruktúru hmoty a zákony jej pohybu. Preto sú pojmy F. a tieto zákony základom všetkého ... ...
V širšom zmysle tlak vyšší ako atmosférický; v konkrétnych technických a vedeckých problémoch tlak presahuje hodnotu charakteristickú pre každý problém. Rovnako podmienene sa v literatúre vyskytuje aj pododdiel D. vysoká a ... ... Veľká sovietska encyklopédia
- (zo starogréckeho fysis príroda). Starovekí nazývali fyzikou akékoľvek štúdium okolitého sveta a prírodných javov. Toto chápanie pojmu fyzika prežilo až do konca 17. storočia. Neskôr sa objavilo množstvo špeciálnych odborov: chémia, ktorá študuje vlastnosti ... ... Collierova encyklopédia
Skúmanie vplyvu veľmi vysokých tlakov na hmotu, ako aj vytváranie metód na získavanie a meranie takýchto tlakov. História vývoja fyziky vysoké tlakyúžasný príklad neobvykle rýchleho pokroku vo vede, ... ... Collierova encyklopédia
Fyzika pevných látok je odbor fyziky kondenzovaných látok, ktorého úlohou je popísať fyzikálne vlastnosti tuhé látky z pohľadu ich atómovej štruktúry. Intenzívne sa rozvinul v XX storočí po objavení kvantovej mechaniky... ... Wikipedia
Obsah 1 Spôsoby získavania 1.1 Odparovanie kvapalín ... Wikipedia
Knihy
- fyzika. 7. ročník. Zošit s testovacími položkami na skúšku. Vertikálne. FSES, Tatiana Andreevna Hannanova, Nail Kutdusovich Hannanov. Manuál je neoddeliteľnou súčasťou učebných materiálov A. V. Peryshkina `Fyzika. 7-9 tried “, ktorý je zrevidovaný v súlade s požiadavkami nového federálneho štátneho vzdelávacieho štandardu. V…
- fyzika. 7. ročník. Didaktické materiály k učebnici A. V. Peryshkin. Vertikálne. FSES, Maron Abram Evseevich, Maron Evgeny Abramovich. Táto príručka obsahuje výcvikové úlohy, testy na sebaovládanie, samostatná práca, testovacie papiere a príklady riešenia typických problémov. Navrhovaný súbor didaktických ...
Krvný tlak sa najčastejšie nazýva krvný tlak. Okrem toho sa rozlišujú tieto typy krvného tlaku: intrakardiálny, kapilárny, venózny. Pri každom údere srdca krvný tlak kolíše medzi najnižším (diastolický z gréckej diastoly - vákuum) a najvyšším (systolický z gréckeho sustolḗ - kompresia).
Krvný tlak[ | ]
Fyziológia meraných parametrov[ | ]
Krvný tlak- jeden z najdôležitejších parametrov charakterizujúcich prácu obehového systému. Krvný tlak je určený objemom krvi čerpanej za jednotku času srdcom a odporom cievneho riečiska. Pretože sa krv pohybuje pod vplyvom tlakového gradientu v cievach vytvorených srdcom, najvyšší krvný tlak bude na výstupe krvi zo srdca (v ľavej komore), o niečo nižší tlak bude v tepnách, ešte nižšie v kapilárach a najnižšie v žilách a na vstupnom srdci (v pravej predsieni). Tlak na výstupe zo srdca, v aorte a v veľké tepny sa mierne líši (o 5-10), pretože kvôli veľkému priemeru týchto ciev je ich hydrodynamický odpor nízky. Rovnakým spôsobom sa tlak vo veľkých žilách a v pravej predsieni mierne líši. K najväčšiemu poklesu krvného tlaku dochádza v malých cievach: arteriol, kapiláry a venuly.
Najvyššie číslo je systolický krvný tlak, ukazuje tlak v tepnách v momente, keď sa srdce sťahuje a tlačí krv v tepnách, závisí od sily sťahu srdca, odporu, ktorý steny majú. cievy a počet rezov za jednotku času.
Spodné číslo je diastolický krvný tlak, ukazuje tlak v tepnách v čase relaxácie srdcového svalu. Toto je minimálny tlak v tepnách a odráža odpor periférnych ciev. Ako sa krv pohybuje po cievnom riečisku, amplitúda kolísania krvného tlaku klesá, venózny a kapilárny tlak málo závisí od fázy srdcového cyklu.
Typický arteriálny krvný tlak 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 je zvyčajne 35-55
Postup merania[ | ]
Pozri tiež: Pozri tiež: Korotkovova metódaMeranie krvného tlaku: 1 - manžeta sfygmomanometra, 2 - fonendoskop
Najľahší spôsob merania krvného tlaku. Je možné ho merať pomocou zariadenia na meranie sfygmomanometra (tonometra). To je to, čo zvyčajne znamená krvný tlak. Štandardnou metódou na meranie krvného tlaku je metóda Korotkoff, ktorá sa vykonáva pomocou neautomatického sfygmomanometra a stetoskopu.
Moderné digitálne poloautomatické tonometre umožňujú obmedziť sa iba na súbor tlaku (až po zvukový signál), ďalšie zníženie tlaku, registráciu systolického a diastolického tlaku, niekedy - pulz a arytmiu, zariadenie vedie samo.
Automatické tlakomery samy pumpujú vzduch do manžety, niekedy dokážu poskytnúť 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 vysiela signál do špeciálneho senzora. Údaje zachytené senzorom sú automaticky odoslané na webovú stránku prístupnú lekárovi pacienta.
Na implantáciu zariadenia sa pacientovi urobí malý rez v oblasti slabín a do tepny sa zavedie katéter so zariadením. Prechádzajú cievny systém, zariadenie dosiahne pľúcnu tepnu a je zaistené dvoma kovovými slučkami. Operácia sa vykonáva s lokálnou anestézou do 20 minút.
Vplyv rôznych faktorov[ | ]
Krvný tlak závisí od mnohých faktorov: denná doba, psychický stavčlovek (so stresom tlak stúpa), užívajúci rôzne stimulačné látky (káva, čaj, amfetamíny) alebo lieky, ktoré zvyšujú alebo znižujú krvný tlak.
Variácie ukazovateľov v zdraví a chorobe[ | ]
Pretrvávajúce zvýšenie krvného tlaku nad 140/90 mm Hg. Čl. (arteriálna hypertenzia) alebo pretrvávajúci pokles krvného tlaku pod 90/60 (arteriálna hypotenzia) môžu byť príznakmi rôznych chorôb (v najjednoduchšom prípade hypertenzie, respektíve hypotenzie).
Fyziologická závislosť krvného tlaku na veku vo forme vzorca bola stanovená pre „prakticky zdravých v podmienkach ZSSR“ 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 krvný tlak“ s prihliadnutím na „normálnu“ záťaž ochoreniami súvisiacimi s vekom. Ale na moderné nápady vo všetkom vekových skupín nad 17 rokov je ideálny tlak pod 120/80 (optimálny), a arteriálnej hypertenzie a prehypertenzia nie je ideálna v žiadnom veku.
Pre dospievajúcich vo veku 14-16 rokov s normálnym fyzickým vývojom by sa mala považovať horná hranica normy za úroveň systolický tlak 129 mmHg Art., Diastolický - 69 mm Hg. Čl.
U ľudí starších ako 50 rokov je systolický krvný tlak nad 140 mm Hg dôležitým rizikovým faktorom kardiovaskulárnych chorôb.
Ľudia so systolickým krvným tlakom 120-139 mm Hg. Čl. alebo diastolický krvný tlak 80-89 mm Hg. Čl. treba s nimi zaobchádzať ako s ľuďmi s „prehypertenziou“.
Počnúc krvným tlakom 115/75 mm Hg. Čl. so zvýšením krvného tlaku na každých 20/10 mm Hg. Čl. zvyšuje sa riziko kardiovaskulárnych chorôb.
Aby sa vyhli kardiovaskulárnym ochoreniam, potrebujú zmeny životného štýlu, ktoré zlepšia ich zdravie. Kedysi sa usúdilo, že najnebezpečnejším z hľadiska rozvoja kardiovaskulárnych príhod je zvýšenie diastolického tlaku, ukázalo sa však, že toto nebezpečenstvo je spojené s poškodením obličiek a izolovaná systolická hypertenzia sa často považovala za variant normy, „ideálny tlak“. Teraz sa od týchto názorov upustilo.
Rýchle, každodenné a dlhodobé zmeny[ | ]
Krvný tlak nie je konštantný. Podľa aktuálneho postoja pracovných skupín rôznych medzinárodných komunít k hypertenzii rozlišujú krátkodobé (od úderu po úder, od minúty po minútu, od hodiny po hodinu), strednodobé (medzi meraniami v rôznych dňoch) a dlhodobé -termná variabilita (medzi návštevami kliniky vykonávanými počas týždňov, mesiacov alebo rokov). K dlhodobej variabilite patrí aj sezónna variabilita. Akákoľvek variabilita je spojená s adaptačnými mechanizmami na udržanie homeostázy. Trvalý nárast variability krvného tlaku však môže odrážať aj zmeny v regulácii, ktoré majú predikčnú hodnotu, konkrétne môže okrem priemernej úrovne krvného tlaku predpovedať aj riziko kardiovaskulárnych komplikácií.
Jedna z hypotéz pôvodu variability krvného tlaku je spojená s Mayerovými vlnami, ktoré objavil v roku 1876 nemecký fyziológ ... U ľudí je frekvencia Mayerových vĺn asi 0,1 Hz, to znamená približne šesťkrát za minútu. U psa a mačky 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. Experimentálny výskum ukazujú, že amplitúda Mayerových vĺn sa zvyšuje s aktiváciou sympatického nervového systému. Príčina Mayerových vĺn ešte nebola stanovená.
Hypertenzia bieleho plášťa[ | ]
Presnosť meraní krvného tlaku môže byť znížená psychologickým javom nazývaným hypertenzia bieleho plášťa resp biele rúcho“. Nárast tlaku v čase merania je dôsledkom stresu, ku ktorému niekedy dochádza, keď navštívite lekára alebo sa objaví zdravotná sestra. 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» (nešpecifikované) . « Zdravie a život“. Archivované 4. februára 2012.
- Bol vyvinutý implantát na nepretržité monitorovanie krvného tlaku - MedNews - MedPortal.ru
- Normy krvného tlaku a hraničná arteriálna hypertenzia (nešpecifikované) (nedostupný odkaz)... Získané 27. septembra 2011. Archivované 13. marca 2012.
Muž na lyžiach aj bez nich.
Cez sypký sneh ide človek veľmi ťažko, pri každom kroku sa hlboko prepadáva. Ale keď si obuje lyže, môže chodiť takmer bez toho, aby do nich spadol. Prečo? Na lyžiach alebo bez lyží pôsobí človek na sneh rovnakou silou, ako je jeho hmotnosť. Účinok tejto sily je však v oboch prípadoch odlišný, pretože povrchová plocha, na ktorú človek tlačí, je odlišná, s lyžami aj bez nich. Povrch lyží je takmer 20 -násobkom plochy podrážky. Preto pri státí na lyžiach človek pôsobí na každý centimeter štvorcový povrchu snehu 20 -krát menšou silou, ako keby stál na snehu bez lyží.
Študent, ktorý pripne noviny na tabuľu tlačidlami, pôsobí na každé tlačidlo rovnakou silou. Tlačidlo s ostrejším koncom však uľahčuje zapadnutie do stromu.
To znamená, že výsledok pôsobenia 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 Účinok danej sily závisí od toho, aká sila pôsobí na jednotku plochy.
V rohoch malej dosky musíte zatĺcť klince. Najprv dajte do piesku klince zatlačené do dosky hrotmi hore a na dosku dajte závažie. V tomto prípade sú hlavy klincov do piesku iba mierne zatlačené. Potom dosku otočte a priložte klince na okraj. V tomto prípade je oblasť podpory menšia a pri pôsobení rovnakej sily sa nechty dostanú hlboko do piesku.
Skúsenosť. 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. Hmotnosť osoby 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 musí byť sila pôsobiaca kolmo na povrch delená povrchovou plochou:
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 vytvorí väčší tlak.
Jednotka tlaku je tlak, ktorý vytvára silu 1 N pôsobiacu na povrch s plochou 1 m 2 kolmou na tento povrch..
Tlaková jednotka - newton na 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 = 1 000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Zapíšte si stav problému a vyriešime ho.
Vzhľadom na to : m = 45 kg, S = 300 cm2; p =?
V jednotkách SI: S = 0,03 m 2
Riešenie:
p = F/S,
F = P,
P = g m,
P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,
p= 450 / 0,03 N / m 2 = 15 000 Pa = 15 kPa
"Odpoveď": p = 15000 Pa = 15 kPa
Spôsoby, ako znížiť a zvýšiť tlak.
Ťažký pásový traktor vyvinie na pôdu tlak 40-50 kPa, teda len 2-3x väčší ako tlak chlapca s hmotnosťou 45 kg. Hmotnosť traktora sa totiž pásovým prevodom rozloží na väčšiu plochu. A utvrdili sme sa v tom čím väčšia je plocha podpery, tým menší tlak pôsobí na túto podperu tá istá sila .
V závislosti od toho, či je potrebné dosiahnuť nízky alebo vysoký tlak, sa podporná oblasť zväčšuje alebo zmenšuje. Napríklad, aby pôda odolala tlaku postavenej budovy, zväčší sa plocha spodnej časti základu.
Pneumatiky nákladných a leteckých podvozkov sú oveľa širšie ako pneumatiky osobných automobilov. Pneumatiky sú obzvlášť široké pre vozidlá určené na jazdu v púšti.
Ťažké vozidlá, ako sú ťahače, tanky alebo močiare, s veľkou nosnou plochou koľají prechádzajú bažinatým terénom, cez ktorý človek neprejde.
Na druhej strane, pri malej ploche povrchu môže malá sila vytvárať veľký tlak. Napríklad stlačením tlačidla do dosky naň pôsobíme silou asi 50 N. Pretože plocha hrotu tlačidla je asi 1 mm 2, tlak, ktorý vytvára, sa rovná:
p = 50 N / 0 000 001 m 2 = 50 000 000 Pa = 50 000 kPa.
Na porovnanie, tento tlak je 1000 -násobok tlaku, ktorý vyvíja pásový traktor na zem. Takýchto príkladov by sa dalo nájsť oveľa viac.
Čepeľ rezu a hrot bodných nástrojov (nože, nožnice, rezáky, pílky, ihly atď.) sú špeciálne ostro naostrené. Nabrúsená hrana ostrej čepele má malú plochu, takže aj malá sila vytvára veľký tlak a ľahko sa s ňou pracuje.
Rezacie a bodné zariadenia sa nachádzajú aj vo voľnej prírode: sú to zuby, pazúry, zobáky, tŕne atď. - všetky sú vyrobené z tvrdého materiálu, hladké a veľmi ostré.
Tlak
Je známe, že molekuly plynu sa pohybujú náhodne.
Už vieme, že plyny, na rozdiel od pevných a kvapalných látok, naplnia celú nádobu, v ktorej sa nachádzajú. Napríklad oceľový plynový valec, duša pneumatiky auta alebo volejbal. V tomto prípade plyn vyvíja tlak na steny, dno a kryt valca, komory alebo akéhokoľvek iného telesa, v ktorom je umiestnený. Tlak plynu je spôsobený inými dôvodmi ako tlakom pevnej látky na nosič.
Je známe, že molekuly plynu sa pohybujú náhodne. Pri pohybe narážajú do seba, ako aj do stien nádoby, v ktorej sa plyn nachádza. V plyne je veľa molekúl, 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, účinok všetkých molekúl na steny nádoby je významný a vytvára tlak plynu.
Takže, tlak plynu na steny nádoby (a na telo umiestnené v plyne) je spôsobený nárazom molekúl plynu .
Zvážte nasledujúcu skúsenosť. Umiestnite gumenú guľu pod zvon vzduchového čerpadla. Obsahuje malé množstvo vzduchu a má nepravidelný tvar... Potom pumpou odčerpajte vzduch spod zvona. Škrupina lopty, okolo ktorej je vzduch čoraz vzácnejší, sa postupne napučiava a nadobúda tvar obyčajnej gule.
Ako možno vysvetliť túto skúsenosť?
Na skladovanie a prepravu stlačeného plynu sa používajú špeciálne trvanlivé oceľové valce.
V našom experimente pohybujúce sa molekuly plynu nepretržite narážajú na steny gule zvnútra aj zvonka. Keď sa vzduch odčerpá, počet molekúl v zvone okolo plášťa lopty sa zníži. Ale vo vnútri lopty sa ich počet nemení. Preto je počet nárazov molekúl na vonkajšie steny škrupiny menší ako počet nárazov 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 nárazov na centimeter štvorcový povrchovej plochy je rovnaký vo všetkých smeroch. Rovnaký tlak vo všetkých smeroch je charakteristický pre plyn a je dôsledkom neusporiadaného pohybu obrovského množstva molekúl.
Pokúsme sa znížiť objem plynu, ale tak, aby jeho hmotnosť zostala nezmenená. To znamená, že v každom kubickom centimetri plynu bude viac molekúl a hustota plynu sa zvýši. Potom sa zvýši počet zrážok molekúl so stenami, t.j. zvýši sa tlak plynu. To sa dá potvrdiť skúsenosťami.
Na obrázku a znázorňuje sklenenú trubicu, ktorej jeden koniec je pokrytý tenkou gumenou fóliou. Do trubice je vložený piest. Keď je piest zatlačený, objem vzduchu v trubici sa zníži, t.j. plyn sa stlačí. Gumená fólia sa potom ohýba smerom von, čo naznačuje, že tlak vzduchu v trubici sa zvýšil.
Naopak, s nárastom objemu tej istej hmotnosti plynu počet molekúl v každom kubickom centimetri klesá. Tým sa zníži počet nárazov o steny nádoby - tlak plynu bude nižší. Keď sa piest vytiahne z trubice, objem vzduchu sa zväčší a film sa ohne vo vnútri nádoby. To naznačuje pokles tlaku vzduchu v trubici. Rovnaké javy by sa pozorovali, keby namiesto vzduchu bol v trubici iný plyn.
Takže, s poklesom objemu plynu sa jeho tlak zvyšuje a so zvyšovaním objemu tlak klesá za predpokladu, že hmotnosť a teplota plynu zostanú nezmenené.
A ako sa zmení tlak plynu, ak je zahrievaný na konštantný objem? Je známe, že rýchlosť pohybu molekúl plynu sa zvyšuje so zahrievaním. Pri rýchlejšom pohybe budú molekuly častejšie narážať na steny cievy. Navyše každý dopad molekuly na stenu bude silnejší. V dôsledku toho budú steny nádoby vystavené väčšiemu tlaku.
teda tlak plynu v uzavretej nádobe je tým vyšší, čím vyššia je teplota plynu za predpokladu, že sa hmotnosť plynu a objem nezmenia.
Z týchto experimentov sa dá usúdiť, že tlak plynu je tým väčší, čím častejšie a silnejšie molekuly narážajú na steny nádoby .
Na skladovanie a prepravu plynov sú silne stlačené. Súčasne sa zvyšuje ich tlak, plyny musia byť uzavreté v špeciálnych, veľmi odolných valcoch. Takéto valce napríklad obsahujú stlačený vzduch v ponorkách, kyslík používaný pri zváraní kovov. Samozrejme, musíme navždy pamätať na to, že plynové fľaše nemožno ohrievať, najmä ak sú naplnené plynom. Pretože, ako už chápeme, môže dôjsť k výbuchu s veľmi nepríjemnými následkami.
Pascalov zákon.
Tlak sa prenáša do každého bodu kvapaliny alebo plynu.
Tlak piestu sa prenáša do každého bodu tekutiny, ktorá plní 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 fúkať na hladinu vody v pohári, aby sa voda rozhýbala. Na rieke alebo jazere sa pri najmenšom vánku objavia vlnky.
Mobilita plynných a kvapalných častíc to vysvetľuje tlak, ktorý na ne pôsobí, sa prenáša nielen v smere pôsobenia sily, ale v každom bode... Pozrime sa na tento jav podrobnejšie.
Na obrázku a zobrazuje nádobu, ktorá obsahuje plyn (alebo kvapalinu). Častice sú rovnomerne rozložené po celej nádobe. Plavidlo je uzavreté piestom, ktorý sa môže pohybovať hore a dole.
Trochu sily prinútime piest mierne sa posunúť dovnútra a stlačiť plyn (kvapalinu) priamo pod ním. Potom budú častice (molekuly) umiestnené na tomto mieste hustejšie ako predtým (obr. B). Vďaka mobilite sa častice plynu budú pohybovať všetkými smermi. Výsledkom bude, že ich usporiadanie bude opäť rovnomerné, ale hustejšie ako predtým (obr. C). Preto sa tlak plynu všade zvýši. 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 bude o rovnaké množstvo vyšší ako predchádzajúci. Tlak na steny nádoby, na dno a na piest sa zvýši o 1 Pa.
Tlak aplikovaný na kvapalinu alebo plyn sa prenáša do akéhokoľvek bodu rovnako vo všetkých smeroch .
Toto vyhlásenie sa nazýva Pascalov zákon.
Nasledujúce experimenty možno ľahko vysvetliť na základe Pascalovho zákona.
Na obrázku je dutá guľa s malými otvormi na rôznych miestach. Na guľôčku je pripevnená trubica, do ktorej je vložený piest. Ak natiahnete vodu do gule a zatlačíte piest do trubice, potom voda vytečie zo všetkých otvorov v gule. V tomto experimente piest tlačí na povrch vody v trubici. Častice vody pod piestom, ktoré sú zhutnené, prenášajú svoj tlak na ďalšie vrstvy ležiace hlbšie. Tlak piestu sa teda prenáša do každého bodu tekutiny, ktorá plní loptu. V dôsledku toho je časť vody vytlačená z lopty vo forme rovnakých prúdov vytekajúcich zo všetkých otvorov.
Ak je guľa naplnená dymom, potom keď je piest zatlačený do trubice, začnú zo všetkých otvorov v guličke vychádzať identické prúdy dymu. To potvrdzuje, že a plyny prenášajú na nich vytvorený tlak vo všetkých smeroch rovnako.
Tlak v kvapaline a plyne.
Hmotnosť kvapaliny spôsobí, že sa gumové dno v trubici prehne.
Tekutina, ako všetky telesá na Zemi, je ovplyvnená gravitáciou. Preto každá vrstva kvapaliny naliata do nádoby svojou vlastnou hmotnosťou vytvára tlak, ktorý sa podľa Pascalovho zákona prenáša do všetkých strán. Preto je vo vnútri kvapaliny tlak. Je to vidieť na skúsenosti.
Nalejte vodu do sklenenej trubice, ktorej spodný otvor je uzavretý tenkou gumenou fóliou. Spodná časť trubice sa ohne pod vplyvom hmotnosti kvapaliny.
Prax ukazuje, že čím vyšší je vodný stĺpec nad gumovou fóliou, tým viac sa ohýba. Ale vždy, keď sa gumové dno ohne, voda v trubici sa dostane do rovnováhy (zastaví sa), keďže okrem gravitácie pôsobí na vodu aj elastická sila napnutej gumovej fólie.
Sily pôsobiace na gumový film |
sú na oboch stranách rovnaké. |
Ilustrácia.
Dno sa pohybuje od valca v dôsledku gravitačného tlaku naň.
Sklopme trubicu s gumovým dnom, do ktorej sa naleje voda, do ďalšej, 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. K úplnému narovnaniu filmu dôjde, keď sa hladiny vody v trubici a nádobe zhodujú.
Ten istý experiment je možné vykonať s rúrkou, v ktorej je bočný otvor zakrytý gumovou fóliou, ako je znázornené na obrázku, a. Ponoríme túto rúrku s vodou do inej nádoby s vodou, ako je znázornené na obrázku, b... Všimneme si, že film sa opäť narovná, akonáhle sa hladiny vody v trubici a nádobe vyrovnajú. To znamená, že sily pôsobiace na gumovú fóliu sú zo všetkých strán rovnaké.
Zoberme si nádobu, ktorej dno môže spadnúť. Dáme do pohára s vodou. V tomto prípade bude dno pevne pritlačené k okraju nádoby a nespadne. Je stlačený silou tlaku vody smerujúcej zdola nahor.
Opatrne nalejeme vodu do nádoby a sledujeme jej dno. Akonáhle sa hladina vody v nádobe zhoduje s hladinou vody v nádobe, spadne z nádoby.
V momente oddelenia stĺpec kvapaliny v nádobe tlačí zhora nadol na dno a zdola nahor nadol sa tlak toho istého stĺpca kvapaliny, ktorý sa nachádza v banke, prenáša na dno. Oba tieto tlaky sú rovnaké, ale dno sa pohybuje smerom od valca v dôsledku pôsobenia vlastnej gravitácie na neho.
Experimenty s vodou boli popísané vyššie, ale ak namiesto vody vezmete inú tekutinu, 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 ohľade nelíšia od kvapalín, pretože majú aj hmotnosť. Musíme však pamätať na to, že hustota plynu je stokrát menšia ako hustota kvapaliny. Hmotnosť plynu v nádobe je malá a jeho tlak „hmotnosti“ v mnohých prípadoch možno ignorovať.
Výpočet tlaku tekutiny na dne a stenách nádoby.
Výpočet tlaku tekutiny na dne a stenách nádoby.
Uvažujme, ako možno vypočítať tlak kvapaliny na dne a stenách nádoby. Najprv vyriešme úlohu pre nádobu v tvare pravouhlého rovnobežnostena.
Sila F, s ktorou kvapalina naliata do tejto nádoby tlačí na jej dno, sa rovná hmotnosti P kvapalina v nádobe. Hmotnosť kvapaliny sa dá určiť znalosťou jej hmotnosti m... Ako viete, hmotnosť sa dá vypočítať podľa vzorca: m = ρ V... Objem tekutiny naliatej do nádoby podľa nášho výberu je ľahké vypočítať. Ak je výška stĺpca kvapaliny v nádobe označená písmenom h, a oblasť dna nádoby S potom 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, hmotnosť sa delí 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 v spodnej časti nádoby. Tento vzorec to ukazuje tlak kvapaliny na dne nádoby závisí iba od hustoty a výšky stĺpca kvapaliny.
Podľa odvodeného vzorca sa teda dá vypočítať tlak kvapaliny naliatej do nádoby akýkoľvek tvar(Prísne povedané, náš výpočet je vhodný len pre nádoby, ktoré majú tvar rovného hranola a valca. Na kurzoch fyziky pre ústav sa dokázalo, 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 podľa vzorca p = gρh potreba hustoty ρ vyjadrené v kilogramoch na meter kubický (kg / m3) a výška stĺpca kvapaliny h- v metroch (m), g= 9,8 N / kg, potom bude tlak vyjadrený v pascaloch (Pa).
Príklad... Stanovte tlak oleja v spodnej časti nádrže, ak je výška olejového stĺpca 10 m a jeho hustota 800 kg / m 3.
Zapíšeme si stav problému a napíšeme ho.
Vzhľadom na to :
ρ = 800 kg / m3
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 dve nádoby spojené gumovou trubicou. Takéto plavidlá sú tzv komunikujúce... Konvička, kanvica, kanvica na kávu sú príkladmi komunikujúcich nádob. Zo skúsenosti vieme, že napríklad voda naliata do kanvy je v hubici a vo vnútri vždy na rovnakej úrovni.
Komunikačné plavidlá sú pre nás bežné. Môže to byť napríklad kanvica, kanvica alebo kanvica na kávu. |
Povrchy homogénnej kvapaliny sú inštalované na rovnakej úrovni v komunikačných nádobách akéhokoľvek tvaru. |
Tekutiny rôznej hustoty. |
Nasledujúci jednoduchý experiment je možné vykonať s komunikujúcimi nádobami. Na začiatku experimentu upneme gumovú trubičku do stredu a do jednej z trubíc nalejeme vodu. Potom otvoríme svorku a voda okamžite tečie do druhej trubice, kým nie sú vodné plochy v oboch trubiciach na rovnakej úrovni. Jednu z trubiek môžete upevniť do statívu a druhú môžete zdvihnúť, spustiť alebo nakloniť rôzne strany... A v tomto prípade, akonáhle sa kvapalina upokojí, jej hladiny v oboch trubiciach sa vyrovnajú.
V komunikačných 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, nepohybuje sa z jednej nádoby do druhej. To znamená, že tlaky v oboch nádobách sú rovnaké na akejkoľvek úrovni. Tekutina v oboch nádobách je rovnaká, to znamená, že 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 do jednej z komunikujúcich nádob naleje kvapalina s jednou hustotou a do druhej s inou hustotou, potom v rovnováhe nebudú hladiny týchto kvapalín rovnaké. A to je pochopiteľné. Koniec koncov, vieme, že tlak kvapaliny na dno nádoby je priamo úmerný výške stĺpca a hustote kvapaliny. A v tomto prípade budú hustoty kvapalín odlišné.
Pri rovnakých tlakoch bude výška kvapalného stĺpca s vyššou hustotou menšia ako výška kvapalinového stĺpca s nižšou hustotou (obr.).
Skúsenosť. Ako určiť hmotnosť vzduchu.
Hmotnosť vzduchu. Atmosférický tlak.
Existencia atmosférického tlaku.
Atmosférický tlak je väčší 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 poznaním jeho hmotnosti.
Experimentálne vám ukážeme, ako vypočítať hmotnosť vzduchu. Na to musíte vziať silnú sklenenú guľu so zátkou a gumovou trubicou so svorkou. Pumpou z nej odčerpáme vzduch, hadičku upneme svorkou a vyrovnáme na váhe. Potom otvorte svorku na gumovej trubici a pustite do nej vzduch. V takom prípade dôjde k narušeniu rovnováhy váh. Ak ho chcete obnoviť, budete musieť položiť závažia na ďalšiu misku váh, ktorých hmotnosť sa bude rovnať hmotnosti vzduchu v objeme lopty.
Experimenty zistili, že pri teplote 0 ° C a normálnom atmosférickom tlaku je hmotnosť vzduchu s objemom 1 m 3 1,29 kg. Hmotnosť tohto vzduchu sa dá ľahko vypočítať:
P = g m, P = 9,8 N / kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Nazýva sa vzduchová škrupina obklopujúca Zem atmosféra (z gréčtiny. atmosféra- para, vzduch a sféra- lopta).
Atmosféra, ako ukazujú pozorovania letu umelých družíc Zeme, siaha do nadmorskej výšky niekoľko tisíc kilometrov.
Pôsobením 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 na ňu vytvorený tlak všetkými smermi.
V dôsledku toho zemský povrch a telesá na ňom zažijú tlak celej hrúbky vzduchu, alebo, ako sa v takýchto prípadoch zvyčajne hovorí, zažijú Atmosférický tlak .
Existencia atmosférického tlaku môže vysvetliť mnohé javy, s ktorými sa v živote stretávame. Pozrime sa na niektoré z nich.
Na obrázku je sklenená trubica, vo vnútri ktorej je piest, ktorý tesne prilieha k stenám trubice. Koniec trubice sa spustí vodou. Ak zdvihnete piest, voda za ním stúpne.
Tento jav sa používa vo vodných čerpadlách a niektorých ďalších zariadeniach.
Na obrázku je znázornená valcovitá nádoba. Je uzavretá zátkou, do ktorej je vložená trubica s kohútikom. Vzduch sa z nádoby evakuuje čerpadlom. Potom sa koniec trubice umiestni do vody. Ak teraz otvoríte kohútik, voda sa vo fontáne nasype do vnútra nádoby. Voda vstupuje do nádoby, pretože atmosférický tlak je vyšší ako tlak vzácneho vzduchu v nádobe.
Prečo existuje vzduchová škrupina Zeme?
Ako všetky telesá, aj molekuly plynov, ktoré tvoria vzduchový obal Zeme, sú priťahované k Zemi.
Prečo však potom neklesnú na povrch Zeme? Ako sa zachováva vzduchový obal Zeme, jej atmosféra? Aby sme to pochopili, musíme vziať do úvahy, že molekuly plynu sú v nepretržitom a neusporiadanom pohybe. Potom však vyvstáva ďalšia otázka: prečo tieto molekuly neodletia do svetového priestoru, teda do vesmíru.
Aby sa molekula úplne opustila Zem, molekula sa jej páči vesmírna loď alebo raketa musí mať veľmi vysokú rýchlosť (nie menej ako 11,2 km/s). Ide o tzv druhá vesmírna rýchlosť... Rýchlosť väčšiny molekúl vzduchového obalu Zeme je oveľa menšia ako táto kozmická rýchlosť. Preto je väčšina z nich viazaná na Zem gravitáciou, zo Zeme letí do vesmíru iba zanedbateľný počet molekúl.
Nepravidelný pohyb molekúl a pôsobenie gravitácie na ne má za následok, že sa molekuly plynu „vznášajú“ v priestore v blízkosti Zeme a vytvárajú vzduchový obal alebo atmosféru, ktorú poznáme.
Merania ukazujú, že hustota vzduchu s výškou rýchlo klesá. Vo výške 5,5 km nad Zemou je teda hustota vzduchu 2 -krát menšia ako hustota na povrchu Zeme, vo výške 11 km - 4 -krát menšia a tak ďalej. Čím vyššia, tým väčšia zriedil vzduch. A nakoniec, v najvyšších vrstvách (stovky a tisíce kilometrov nad Zemou) sa atmosféra postupne mení na bezvzduchový priestor. Vzdušný obal Zeme nemá jasnú hranicu.
Presne povedané, v dôsledku pôsobenia gravitácie nie je hustota plynu v žiadnej uzavretej nádobe v celom objeme nádoby rovnaká. Na dne nádoby je hustota plynu väčšia ako v jeho horných častiach, preto tlak v nádobe nie je rovnaký. V spodnej časti nádoby je väčšia ako v hornej časti. Avšak pre plyn obsiahnutý v nádobe je tento rozdiel v hustote a tlaku taký malý, že v mnohých prípadoch ho možno úplne ignorovať, stačí si to uvedomiť. Ale pre atmosféru siahajúcu niekoľko tisíc kilometrov je rozdiel významný.
Meranie atmosférického tlaku. Torricelliho skúsenosti.
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 odlišná. Atmosférický tlak sa však dá zmerať pomocou experimentu, ktorý v 17. storočí navrhol taliansky vedec. Evangelista Torricelli , Galileiho žiaka.
Torricelliho experiment je nasledovný: sklenená trubica dlhá asi 1 m, na jednom konci utesnená, je naplnená ortuťou. Potom, tesne uzavretý druhý koniec skúmavky, sa prevráti a spustí do pohára s ortuťou, kde sa tento koniec trubice otvorí pod úrovňou ortuti. Ako pri každom experimente s kvapalinou, časť ortuti sa naleje do šálky a časť zostane v skúmavke. Výška stĺpca ortuti zostávajúceho v trubici je približne 760 mm. Vo vnútri trubice nie je vzduch nad ortuťou, je tu priestor bez vzduchu, takže žiadny plyn nevyvíja tlak na ortuťový stĺp vo vnútri tejto trubice a neovplyvňuje merania.
Vysvetlenie podal aj Torricelli, ktorý navrhol vyššie popísané skúsenosti. Atmosféra tlačí na povrch ortuti v pohári. Ortuť je v rovnováhe. To znamená, že tlak v trubici je na úrovni aa 1 (pozri obr.) Rovná sa atmosférickému tlaku. Pri zmene atmosférického tlaku sa mení aj výška stĺpca ortuti v trubici. Ako sa tlak zvyšuje, kolóna sa predlžuje. S poklesom tlaku klesá výška stĺpca ortuti.
Tlak v trubici na úrovni aa1 je vytvorený hmotnosťou stĺpca ortuti v trubici, pretože v hornej časti trubice nad ortuťou nie je vzduch. Z toho teda vyplýva atmosférický tlak sa rovná tlaku stĺpca ortuti v trubici , t.j.
p atm = p ortuť.
Čím vyšší je atmosférický tlak, tým vyššia je ortuťová kolóna v Torricelliho experimente. Preto sa v praxi dá atmosférický tlak merať podľa výšky ortuťového stĺpca (v milimetroch alebo centimetroch). Ak je napríklad atmosférický tlak 780 mm Hg. Čl. (hovoria „milimetre ortuťového stĺpca“), to znamená, že vzduch vytvára rovnaký tlak, aký vytvára vertikálny stĺpec ortuti s výškou 780 mm.
Následne sa v tomto prípade berie 1 milimeter ortuti (1 mm Hg) ako jednotka merania atmosférického tlaku. Nájdeme pomer medzi touto jednotkou a jednotkou, ktorá je nám známa - pascal(Pa).
Tlak stĺpca ortuti ρ ortuti vysokej 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 mm Hg. 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 mm Hg. Čl.
Torricelli denne pozoroval výšku ortuťového stĺpca v trubici a 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 je k trubici pripevnená zvislá stupnica ortuťou použitou v Torricelliho experimente, získa sa najjednoduchšie zariadenie - ortuťový barometer (z gréčtiny. baros- závažnosť, metero- meranie). Používa sa na meranie atmosférického tlaku.
Barometer je aneroid.
V praxi sa na meranie atmosférického tlaku používa kovový barometer, tzv aneroid (preložené z gréčtiny - aneroid). Toto je názov barometra, pretože neobsahuje ortuť.
Vzhľad aneroidu je znázornený na obrázku. Jeho hlavnou časťou je kovová krabica 1 s vlnitým (vlnitým) povrchom (pozri ďalší obr.). Z tejto škatule je čerpaný vzduch, a aby atmosférický tlak krabicu nerozdrvil, jej kryt 2 je vytiahnutý pružinou. Keď sa atmosférický tlak zvyšuje, kryt sa ohýba nadol a napína pružinu. Keď tlak klesne, pružina narovná kryt. Ukazovateľ šípky 4 je pripevnený k pružine pomocou prevodového mechanizmu 3, ktorý sa pri zmene tlaku pohybuje doprava alebo doľava. Pod šípkou je zosilnená stupnica, ktorej dieliky sú označené podľa hodnôt ortuťového barometra. Číslo 750, proti ktorému stojí aneroidová šípka (pozri obr.), Ukazuje, že v súčasnosti je v ortuťovom barometri výška ortuťového stĺpca 750 mm.
V dôsledku toho je atmosférický tlak 750 mm Hg. Čl. alebo ≈ 1 000 hPa.
Hodnota atmosférického tlaku je veľmi dôležitá pre predpoveď počasia na najbližšie dni, keďže zmeny atmosférického tlaku sú spojené so zmenami počasia. Barometer je nevyhnutný prístroj na 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 považujeme jeho hustotu za konštantnú a berieme do úvahy len zmenu nadmorskej výšky.
S plynmi je situácia zložitejšia. Plyny sú silne stlačiteľné. A čím silnejší je plyn stlačený, tým väčšia je jeho hustota a tým väčší tlak vytvára. Tlak plynu totiž vzniká dopadom jeho molekúl na povrch tela.
Vzduchové vrstvy v blízkosti zemského povrchu sú stlačené všetkými nad nimi ležiacimi vzduchovými vrstvami. Ale čím vyššie je vzduchová vrstva od povrchu, tým je stlačená slabšia, tým je jej hustota nižšia. V dôsledku toho vytvára menší tlak. Ak napríklad balón vystúpi nad zemský povrch, tlak vzduchu na balón sa zníži. Stáva sa to nielen preto, že výška vzduchového stĺpca nad ním klesá, ale aj preto, že hustota vzduchu klesá. V hornej časti je menší ako v spodnej časti. Závislosť tlaku vzduchu od nadmorskej výšky je preto komplikovanejšia ako u kvapalín.
Pozorovania ukazujú, že atmosférický tlak v oblastiach ležiacich na úrovni hladiny mora je v priemere 760 mm Hg. Čl.
Atmosférický tlak, rovná tlaku stĺpec ortuti s výškou 760 mm pri teplote 0 ° C, nazývaný normálny atmosférický tlak.
Normálny atmosférický tlak sa rovná 101 300 Pa = 1013 hPa.
Čím vyššia nadmorská výška, tým nižší tlak.
Pri malých stúpaniach v priemere na každých 12 m výťahu tlak klesne o 1 mm Hg. Čl. (alebo 1,33 hPa).
Keď poznáte závislosť tlaku od nadmorskej výšky, môžete určiť nadmorskú výšku zmenou hodnôt barometra. Nazývajú sa aneroidy, ktoré majú stupnicu, na ktorej je možné priamo merať výšku nad morom výškomery ... Používajú sa v letectve a pri lezení po horách.
Tlakomery.
Už vieme, že barometre sa používajú na meranie atmosférického tlaku. Na meranie tlakov, ktoré sú vyššie alebo nižšie ako atmosférický tlak, použite manometre (z gréčtiny. manos- vzácny, voľný, metero- meranie). Tlakomery sú kvapalina a kov.
|
|
Najprv zvážte zariadenie a činnosť. otvorený tlakomer kvapaliny... Skladá sa zo sklenenej trubice s dvoma kolenami, do ktorej sa naleje trochu tekutiny. Kvapalina je nastavená v oboch kolenách na rovnakú úroveň, pretože na jej povrch v kolenách nádoby pôsobí iba atmosférický tlak.
Aby sme pochopili, ako taký tlakomer funguje, môže byť spojený gumovou trubicou s okrúhlym plochým boxom, ktorého jedna strana je pokrytá gumovou fóliou. Ak zatlačíte prstom na fóliu, hladina kvapaliny v kolene manometra pripojeného k boxu sa zníži a v druhom kolene sa zvýši. Ako sa to dá vysvetliť?
Stlačením fólie sa zvýši tlak vzduchu v krabici. Podľa Pascalovho zákona sa toto zvýšenie tlaku prenáša na kvapalinu v kolene tlakomeru, ktorý je spojený s krabicou. Preto bude tlak na kvapalinu v tomto kolene väčší ako v druhom, kde na kvapalinu pôsobí iba atmosférický tlak. Pôsobením sily tohto nadmerného tlaku sa kvapalina začne pohybovať. V kolene so stlačeným vzduchom bude kvapalina klesať, v druhej - bude stúpať. Kvapalina sa dostane do rovnováhy (zastaví sa), keď sa pretlak stlačeného vzduchu vyrovná tlakom, ktorý vytvára prebytočný stĺpec kvapaliny v druhom kolene tlakomera.
Čím viac na film tlačíte, tým vyšší je stĺpec prebytočnej kvapaliny, tým väčší je jeho tlak. teda zmenu tlaku je možné posúdiť podľa výšky tohto prebytočného stĺpca.
Obrázok ukazuje, ako takýto tlakomer dokáže merať tlak vo vnútri kvapaliny. Čím hlbšie sa trubica ponorí do kvapaliny, tým väčší bude rozdiel vo výškach kvapalinových stĺpcov v kolenách manometra., teda a väčší tlak vytvára tekutinu.
Ak nainštalujete box zariadenia v určitej hĺbke do kvapaliny a otočíte ho hore, do strán a dole filmom, hodnoty manometra sa nezmenia. Takto to má byť, lebo na rovnakej úrovni vo vnútri kvapaliny je tlak rovnaký vo všetkých smeroch.
Obrázok ukazuje kovový tlakomer ... Hlavnou súčasťou takéhoto manometra je kovová trubica ohnutá do potrubia. 1 jeden koniec je uzavretý. Druhý koniec trubice s kohútikom 4 komunikuje s nádobou, v ktorej sa meria tlak. Keď tlak stúpa, trubica sa ohýba. Pohyb jeho uzavretého konca pomocou páky 5 a ozubené kolesá 3 prešiel na šíp 2 pohybujúce sa po mierke zariadenia. S poklesom tlaku sa trubica vďaka svojej pružnosti vráti do svojej predchádzajúcej polohy a šípka sa vráti do nulového delenia 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. Akcia je založená na tomto piestčerpadlá.
Čerpadlo je schematicky znázornené na obrázku. Skladá sa z valca, vnútri ktorého ide hore a dole, tesne priliehajúceho k stenám nádoby, piestu 1 ... Ventily sú inštalované v spodnej časti valca a v samotnom pieste 2 ktoré sa otvárajú iba nahor. Keď sa piest pohybuje hore, voda pod vplyvom atmosférického tlaku vstupuje do potrubia, zdvíha spodný ventil a pohybuje sa za piestom.
Keď sa piest pohybuje nadol, voda pod piestom tlačí na dolný ventil a ten sa zatvorí. Zároveň sa pod tlakom vody otvorí ventil vo vnútri piestu a voda prúdi do priestoru nad piestom. Pri ďalšom pohybe piestu nahor, na mieste s ním, voda nad ním stúpa, ktorá sa naleje do výstupného potrubia. Súčasne za piestom stúpa nová časť vody, ktorá pri následnom znížení piestu bude nad ním a celý tento postup sa počas chodu čerpadla opakuje znova a znova.
Hydraulický lis.
Pascalov zákon vysvetľuje akciu hydraulický stroj (z gréčtiny. hydravlikos- voda). Sú to stroje, ktorých činnosť je založená na zákonoch pohybu a rovnováhy kvapalín.
Hlavnou časťou hydraulického stroja sú dva valce rôznych priemerov, vybavené piestami a spojovacia trubica... Priestor pod piestami a trubicou je naplnený 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 - plocha piestov. Tlak pod prvým (malým) piestom je p 1 = F 1 / S 1 a pod druhým (veľkým) p 2 = F 2 / S 2. Podľa Pascalovho zákona je tlak kvapaliny v pokoji prenášaný všetkými smermi rovnako, t.j. p 1 = p 2 alebo F 1 / S 1 = F 2 / S 2, odkiaľ:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Preto tá sila F 2 toľkokrát viac sily F 1 , koľkokrát je plocha veľkého piestu väčšia ako plocha malého piestu... Ak je napríklad plocha veľkého piesta 500 cm 2 a malého piestu 5 cm 2 a na malý piest pôsobí sila 100 N, potom na väčší piest bude pôsobiť 100 -krát väčšia sila. , teda 10 000 N.
Pomocou hydraulického stroja je teda možné vyvážiť väčšiu silu malou silou.
Postoj F 1 / F 2 ukazuje nárast sily. Napríklad v uvedenom príklade je nárast pevnosti 10 000 N / 100 N = 100.
Hydraulický stroj slúžiaci na lisovanie (stláčanie) sa nazýva hydraulický lis .
Hydraulické lisy sa používajú tam, kde je potrebná veľká sila. Napríklad na lisovanie oleja zo semien v olejových mlynoch, na lisovanie preglejky, kartónu, sena. V hutníckych závodoch sa hydraulické lisy používajú na výrobu hriadeľov oceľových strojov, železničných kolies a mnohých ďalších produktov. Moderné hydraulické lisy môžu vyvinúť desiatky a stovky miliónov Newtonov.
Zariadenie hydraulického lisu je schematicky znázornené na obrázku. Lisované teleso 1 (A) je umiestnené na plošine pripojenej k veľkému piestu 2 (B). Malý piest 3 (D) vytvára veľký tlak na kvapalinu. Tento tlak sa prenáša do každého bodu tekutiny plniacej valce. Preto na druhý, veľký piest pôsobí rovnaký tlak. Ale pretože plocha 2. (veľkého) piestu je väčšia ako plocha malého, potom sila, ktorá naň pôsobí, bude väčšia ako sila pôsobiaca na piest 3 (D). Táto sila zdvihne piest 2 (B). Keď piest 2 (B) stúpa, teleso (A) prilieha k nehybnej hornej plošine a je stlačené. Tlakomer 4 (M) meria tlak kvapaliny. Poistný ventil 5 (P) sa automaticky otvorí, keď tlak kvapaliny prekročí prípustnú hodnotu.
Z malého valca do veľkej kvapaliny je čerpaný opakovanými pohybmi malého piestu 3 (D). To sa robí nasledujúcim spôsobom. Keď malý piest (D) stúpne, ventil 6 (K) sa otvorí a tekutina sa nasaje do priestoru pod piestom. Keď je malý piest znížený tlakom kvapaliny, ventil 6 (K) sa zatvorí a ventil 7 (K") sa otvorí a kvapalina prúdi do veľkej nádoby.
Pôsobenie vody a plynu na telo ponorené do nich.
Pod vodou ľahko zdvihneme kameň, ktorý sa takmer nedvíha do vzduchu. Ak korok ponoríte pod vodu a pustíte z rúk, bude plávať. Ako je možné tieto javy vysvetliť?
Vieme (§ 38), že kvapalina tlačí na dno a steny nádoby. A ak je do kvapaliny vložené nejaké pevné teleso, bude tiež vystavené tlaku, ako sú steny nádoby.
Zvážte sily, ktoré pôsobia zo strany kvapaliny na telo ponorené do nej. Na uľahčenie uvažovania zvoľte teleso, ktoré má tvar rovnobežnostena so základňami rovnobežnými s povrchom kvapaliny (obr.). Sily pôsobiace bočné tváre telá, v pároch sú si rovné a navzájom sa vyvažujú. Pod vplyvom týchto síl je telo stlačené. Sily pôsobiace na hornú a dolnú stranu tela nie sú rovnaké. Lisovanie na horný okraj zhora silou 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 tekutiny všetkými smermi. Preto na spodnom okraji tela zdola nahor silou F 2 stlačí kolónu kvapaliny vysoko h 2. ale h 2 ďalšie h 1, teda modul sily F 2 ďalšie moduly sily F 1. Telo je preto silou vytlačené z kvapaliny F vyt, rovný rozdielu síl F 2 - F 1, t.j.
|
|
Ale S · h = V, kde V je objem rovnobežnostenu a ρ w · V = m w je hmotnosť tekutiny v objeme rovnobežnostena. teda F vyt = g m w = P w, t.j. vztlaková sila sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme tela ponoreného do nej(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 zobrazuje telo zavesené na pružine so šípkou na konci. Šípka označuje predĺženie pružiny na statíve. Keď je telo vypustené do vody, pružina sa stiahne (obr. b). Rovnaké stiahnutie pružiny získate, ak na telo pôsobíte zdola nahor určitou silou, napríklad stlačíte rukou (zdvih). Skúsenosti to teda potvrdzujú na teleso v kvapaline pôsobí sila, ktorá toto teleso vytláča z kvapaliny. Ako vieme, Pascalov zákon platí aj pre plyny. Preto telesá v plyne sú vystavené sile, ktorá ich vytláča z plynu... Táto sila spôsobuje, že balóny stúpajú nahor. Existenciu sily vytláčajúcej teleso z plynu možno pozorovať aj experimentálne. Sklenenú guľu alebo veľkú banku uzavretú zátkou zaveste na skrátenú misku na váženie. 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 (oxid uhličitý preto klesá a plní nádobu, pričom z nej vytláča vzduch). V tomto prípade je narušená rovnováha závaží. Pohár so zavesenou bankou sa zdvihne (obr.). Banka ponorená do oxidu uhličitého má väčšiu vztlakovú silu ako vo vzduchu. Sila tlačiaca telo z kvapaliny alebo plynu je opačná ako gravitačná sila pôsobiaca na toto teleso. Preto prokozmos). To vysvetľuje, prečo vo vode niekedy ľahko zdvíhame telá, ktoré takmer neudržíme vo vzduchu. Malé vedro a valcovité telo sú zavesené na pružine (obr. A). Šípka na statíve označuje napätie pružiny. Ukazuje hmotnosť tela vo vzduchu. Po zdvihnutí tela je pod neho umiestnená odlivová nádoba naplnená kvapalinou na úroveň odlivovej trubice. Potom je telo úplne ponorené do kvapaliny (obr. B). Kde vyleje sa časť tekutiny, ktorej objem sa rovná objemu tela z odlivovej nádoby do pohára. Pružina sa stiahne a ukazovateľ pružiny sa posunie nahor, čo naznačuje pokles telesnej hmotnosti v tekutine. V. tento prípad na telo okrem gravitácie pôsobí iná sila, ktorá ho vytláča z kvapaliny. Ak sa kvapalina zo skla naleje do horného vedra (tj. Telesa vytlačeného telom), ukazovateľ pružiny sa vráti do svojej pôvodnej polohy (obr. C).
Na základe tejto skúsenosti môžeme konštatovať, že sila vytláčajúca teleso úplne ponorené v kvapaline sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme tohto telesa ... K rovnakému záveru sme dospeli aj v § 48. Ak by sa podobný experiment vykonal s telom ponoreným do akéhokoľvek plynu, ukázalo by to sila vytláčajúca teleso z plynu sa tiež rovná hmotnosti odobratého plynu v objeme telesa . Sila vytláčajúca teleso z kvapaliny alebo plynu sa nazýva Archimedova sila, na počesť vedca Archimedes , ktorý ako prvý naznačil jeho existenciu a vypočítal jeho hodnotu. Takže prax potvrdila, že Archimedova (alebo vztlaková) sila sa rovná hmotnosti tekutiny v objeme telesa, t.j. F A = P w = g m f. Hmotnosť kvapaliny mw vytlačenej telom možno vyjadriť prostredníctvom jej hustoty ρ w a objemu telesa V t ponoreného do kvapaliny (pretože V w - objem kvapaliny vytlačenej telom je rovný V t - objem tela ponoreného do kvapaliny), tj m w = ρ w · V t. Potom dostaneme: F A = g ρ f V. T V dôsledku toho archimedovská sila závisí od hustoty tekutiny, do ktorej je telo ponorené, a od objemu tohto telesa. Nezávisí to však napríklad na hustote látky telesa ponoreného do kvapaliny, pretože táto hodnota nie je zahrnutá vo výslednom vzorci. Poďme teraz určiť hmotnosť telesa ponoreného do kvapaliny (alebo plynu). Pretože dve sily pôsobiace na telo sú v tomto prípade nasmerované v opačných smeroch (gravitácia je nadol a archimedovská sila je hore), hmotnosť tela v tekutine P 1 bude menšia hmotnosť telies vo vákuu P = g m na archimédovskú silu F A = g m w (kde m w je hmotnosť kvapaliny alebo plynu vytlačeného telom). teda ak je teleso ponorené do kvapaliny alebo plynu, stratí na svojej hmotnosti toľko, koľko váži kvapalina alebo plyn ním vytlačený. Príklad... Určte vztlakovú silu pôsobiacu na kameň s objemom 1,6 m 3 v morskej vode. Zapíšte si stav problému a vyriešime ho. Keď plávajúce teleso dosiahne povrch kvapaliny, potom s jeho ďalším pohybom nahor sa Archimedova sila zníži. Prečo? A pretože objem časti tela ponoreného do kvapaliny sa zníži a archimedovská sila sa rovná hmotnosti kvapaliny v objeme časti tela ponorenej do nej. Keď sa archimedovská sila vyrovná gravitačnej sile, telo sa zastaví a bude plávať na povrchu kvapaliny, čiastočne ponorenej do nej. Tento záver je možné ľahko overiť pomocou skúseností. Nalejte vodu do výtokovej nádoby až po úroveň výtokovej trubice. Potom ponoríme plávajúce teleso 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 (archimedovská 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 – vode, alkohole, soľnom roztoku, sa môžeme uistiť, že ak teleso pláva v kvapaline, hmotnosť ním vytlačenej kvapaliny sa rovná hmotnosti tohto telesa vo vzduchu. Je ľahké to dokázať ak je hustota tuhej tuhej látky väčšia ako hustota kvapaliny, telo sa v takej kvapaline ponorí. V tejto tekutine pláva telo s nižšou hustotou... Kus železa napríklad klesá do vody, ale pláva hore v ortuti. Telo, ktorého hustota sa rovná hustote kvapaliny, zostáva v kvapaline 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 tela je ponorená do kvapaliny. . Pri rovnakých hustotách tela a tekutiny sa telo vznáša vo vnútri tekutiny v akejkoľvek hĺbke. Dve nemiešateľné kvapaliny, napríklad voda a petrolej, sa nachádzajú v nádobe v súlade s ich hustotami: v spodnej časti nádoby - hustejšia voda (ρ = 1 000 kg / m 3), na vrchu - svetlejší petrolej (ρ = 800 kg / m 3) ... 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 veľkej hĺbky a tlak vody na ňu sa zvyšuje, bublina sa sťahuje, objem tela ryby sa zmenšuje a nie je tlačená nahor, ale pláva do hĺbky. Ryby tak môžu v určitých medziach regulovať hĺbku svojho ponorenia. Veľryby regulujú svoju hĺbku ponorenia znížením a zvýšením kapacity pľúc. Plachetnice.Lode plávajúce po riekach, jazerách, moriach a oceánoch sú postavené z rôzne materiály s rôznou hustotou. Trupy lodí sú zvyčajne vyrobené z oceľových plechov. Všetky vnútorné upevnenia, ktoré dodávajú lodiam pevnosť, sú tiež vyrobené z kovov. Na stavbu lodí sa používajú rôzne materiály, ktoré v porovnaní s vodou majú vyššiu aj nižšiu hustotu. Čo spôsobuje, že lode plávajú na vode, nastupujú na palubu a prepravujú veľké náklady? Experiment s plávajúcim telom (§ 50) ukázal, že telo 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 sediment ... Maximálny povolený ponor je na trupu lode označený červenou čiarou tzv vodorovná čiara (z holandčiny. voda- voda). Hmotnosť vody vytlačenej plavidlom pri ponorení k vodoryske, ktorá sa rovná gravitačnej sile pôsobiacej na plavidlo s nákladom, sa nazýva výtlak plavidla.. V súčasnej dobe sa na prepravu ropy stavajú lode s výtlakom 5 000 000 kN (5 · 10 6 kN) a ďalšími, tj. S hmotnosťou 500 000 ton (5 · 10 5 ton) a viac. Ak od výtlaku odpočítame hmotnosť samotného plavidla, tak dostaneme nosnosť tohto plavidla. Nosnosť udáva hmotnosť nákladu prepravovaného plavidlom. V roku existovala stavba lodí Staroveký Egypt, vo Fénicii (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 väčšinou vojnové lode, no v Rusku bol postavený prvý ľadoborec, lode so spaľovacím motorom a atómový ľadoborec „Arktika“. Aeronautika.
Kresba popisujúca balón bratov Montgolfierovcov v roku 1783: „Pohľad a presné rozmery balóna Zem"To bolo prvé." 1786 Od dávnych čias ľudia snívali o tom, že budú môcť lietať nad oblakmi, plávať vo vzdušnom oceáne, ako plávali na mori. Pre letectvo Najprv sa používali balóny, ktoré boli naplnené buď ohrievaným vzduchom, alebo vodíkom alebo héliom. Na to, aby balón vystúpil do vzduchu, je potrebné, aby archimedovská sila (vztlak) F A pôsobenie na loptu bolo väčšie ako gravitačná sila Fťažký, t.j. F A> Fťažký Keď loptička stúpa hore, 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 špeciálna záťaž (závažie), vďaka čomu je lopta ľahšia. Nakoniec lopta dosiahne maximálnu výšku zdvihu. Časť plynu sa uvoľňuje, aby sa lopta uvoľnila z jeho škrupiny pomocou špeciálneho ventilu. Vo vodorovnom smere sa balón pohybuje len vplyvom vetra, preto je tzv balón (z gréčtiny aer- vzduch, stato- stojace). Na štúdium horných vrstiev atmosféry, stratosféry, sa ešte nedávno používali obrovské balóny - stratosférické balóny . Predtým, ako sa naučili stavať veľké lietadlá na prepravu cestujúcich a nákladu vzduchom, používali sa riadené balóny - vzducholode... Majú predĺžený tvar; gondola s motorom je zavesená pod trupom, ktorý poháňa vrtuľu. Balón nielenže sám stúpa, ale môže aj zdvihnúť určité bremeno: kabína, ľudia, zariadenia. Preto, aby sme zistili, aké zaťaženie môže zdvihnúť balón, je potrebné ho určiť výťah. Predpokladajme napríklad, že sa do vzduchu vypustí 40 m 3 balón naplnený héliom. Hmotnosť hélia vyplňujúceho škrupinu gule bude rovná: To znamená, že táto guľa dokáže zdvihnúť bremeno s hmotnosťou 520 N - 71 N = 449 N. To je jej zdvíhacia sila. Guľa rovnakého objemu, ale naplnená vodíkom, dokáže zdvihnúť záťaž 479 N. To znamená, že jej zdvíhacia sila je väčšia ako sila lopty naplnenej héliom. Hélium sa však používa častejšie, pretože nehorí, a preto je bezpečnejšie. Vodík je horľavý plyn. Je oveľa jednoduchšie zdvihnúť a spustiť balón naplnený horúcim vzduchom. Za týmto účelom je horák umiestnený pod otvorom v spodnej časti lopty. Pomocou plynového horáka môžete regulovať teplotu vzduchu vo vnútri lopty, čo znamená jej hustotu a vztlak. Aby sa guľa zdvihla vyššie, stačí silnejšie zohriať vzduch v nej, čím sa zvýši plameň 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 kokpitu bude rovnať vztlakovej sile. Potom bude lopta visieť vo vzduchu a bude ľahké z nej robiť pozorovania. S rozvojom vedy nastali v leteckej technológii významné zmeny. Pre balóny bolo možné použiť nové puzdrá, ktoré sú silné, mrazuvzdorné a ľahké. Pokroky v rádiovom inžinierstve, elektronike a automatizácii umožnili navrhnúť bezpilotné balóny. Tieto balóny sa používajú na štúdium prúdov vzduchu, na geografický a biomedicínsky výskum v nižšej atmosfére. Prečo človek stojaci na lyžiach nespadne do sypkého snehu? Prečo je auto s široké pneumatiky viac flotácie ako auto s konvenčnými pneumatikami? Prečo traktor potrebuje húsenice? Odpoveď na tieto otázky sa naučíme zoznámením sa s fyzikálnou veličinou nazývanou tlak. Pevný tlak
Keď sila nepôsobí na jeden bod telesa, ale na veľa bodov, potom pôsobí na povrch telesa. V tomto prípade hovoria o tlaku, ktorý táto sila vytvára na povrchu telesa. Vo fyzike je tlak tzv fyzikálne množstvo, číselne sa rovná pomeru sily pôsobiacej na povrch na ňu kolmého, k ploche tohto povrchu. p = F / S , kde R. - tlak; F - sila pôsobiaca na povrch; S - plocha povrchu. K tlaku teda dochádza, keď sila pôsobí na povrch, kolmý na neho. Veľkosť tlaku závisí od veľkosti tejto sily a je jej priamo úmerná. Ako viac sily, tým väčší tlak vytvára na jednotku plochy. Slon je ťažší ako tiger, takže na hladinu vyvíja väčší tlak. Auto tlačí na vozovku väčšou silou ako chodec. Tlak tuhej látky je nepriamo úmerný povrchu, na ktorý sila pôsobí. Každý vie, že chôdza v hlbokom snehu je náročná, pretože vám neustále prepadávajú nohy. Ale na lyžiach sa to dá celkom ľahko. Ide o to, že v oboch prípadoch človek pôsobí na sneh rovnakou silou - gravitačnou silou. 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 je niekoľkonásobne menšia. Preto človek stojaci na lyžiach tlačí na sneh s menšou silou a nespadá do neho. Zmenou povrchovej plochy môžete zvýšiť alebo znížiť množstvo tlaku. Na túru volíme batoh so širokými popruhmi na uvoľnenie 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 je traktor alebo nádrž vyrobená na húsenkovej dráhe, a nie na kolesovej. Nože, čepele, nožnice, ihly sú ostro nabrúsené tak, aby mali čo najmenšiu plochu reznej alebo prepichovacej časti. A potom aj pomocou malej aplikovanej sily vznikne veľký tlak. Z rovnakého dôvodu príroda poskytla zvieratám ostré zuby, tesáky, pazúry. Tlak je skalárna veličina. V tuhých látkach sa prenáša v smere pôsobenia sily. Mernou jednotkou sily je newton. Mernou jednotkou oblasti je m 2. Preto je jednotka merania tlaku N / m2. Táto hodnota sa v medzinárodnej sústave jednotiek SI nazýva tzv pascal (Pa alebo Ra). Svoje meno dostala na počesť francúzskeho fyzika Blaise Pascala. Tlak 1 pascal spôsobí na ploche 1 m2 silu 1 newton. 1 Pa = 1n / m2 . Iné systémy využívajú jednotky ako bar, atmosféra, mmHg. Čl. (milimetre ortuti) atď. Tlak v kvapalináchAk sa v pevnom tele prenáša tlak v smere pôsobenia sily, potom v kvapalinách a plynoch podľa Pascalovho zákona „ akýkoľvek tlak aplikovaný na kvapalinu alebo plyn sa prenáša vo všetkých smeroch nezmenený ». Tekutinou naplňte guličku s drobnými otvormi spojenými s úzkou trubicou vo forme valca. 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 tekutina. Naplnením balónika dymom uvidíme rovnaký výsledok. To znamená, že v plynoch je tlak prenášaný aj vo všetkých smeroch. Tekutina, ako každé teleso na zemskom povrchu, je ovplyvnená gravitáciou. Každá vrstva tekutiny v nádobe vytvára tlak svojou vlastnou hmotnosťou. Potvrdzuje to nasledujúca skúsenosť.
Ak sa voda naleje do sklenenej nádoby, na ktorej dne je gumový film, film sa pod hmotnosťou vody ohne. A čím viac vody je, tým viac sa bude film ohýbať. Ak postupne ponoríme túto nádobu s vodou do inej nádoby, tiež naplnenej vodou, potom pri zostupe sa film narovná. A keď sú hladiny vody v nádobe a nádobe rovnaké, film sa úplne narovná.
Na rovnakej úrovni je tlak v kvapaline rovnaký. S rastúcou hĺbkou sa však zvyšuje, pretože molekuly horných vrstiev vyvíjajú tlak na molekuly dolných vrstiev. A tie zase vyvíjajú tlak na molekuly vrstiev nachádzajúcich sa ešte nižšie. Preto v najnižšom bode nádrže bude tlak najvyšší. Tlak v hĺbke je určený vzorcom: p = ρ g h , kde p - tlak (Pa); ρ - hustota kvapaliny (kg / m 3); g - gravitačné zrýchlenie (9,81 m / s); h - výška stĺpca kvapaliny (m). Vzorec ukazuje, že tlak rastie s hĺbkou. Čím nižšie sa podvodné vozidlo ponorí do oceánu, 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 bol objavený nie v 17. storočí, ale oveľa neskôr. Môžeme povedať, že tento objav vznikol náhodou. V tých časoch sa verilo, že voda bude stúpať za piestom čerpadla, pretože, ako tvrdil Aristoteles, „príroda nenávidí vákuum“. Podujatie však nebolo korunované úspechom. Voda vo fontánach skutočne stúpla, vyplnila vytvorenú „prázdnotu“, ale vo výške 10,3 m sa zastavila. Obrátili sa o pomoc na Galilea Galileiho. Keďže nenašiel logické vysvetlenie, poučil svojich študentov - Evangelista Torricelli a Vincenzo Viviani vykonávať experimenty. Galileovi študenti sa pokúšali nájsť dôvod zlyhania a zistili, že za pumpou stúpajú do rôznych výšok rôzne kvapaliny. Čím je kvapalina hustejšia, tým nižšie môže stúpať. Keďže hustota ortuti je 13-krát väčšia ako hustota vody, potom môže stúpať do výšky 13-krát menšej. Preto podľa svojich skúseností použili ortuť.
V roku 1644 sa uskutočnil experiment. Sklenená trubica bola naplnená ortuťou. Potom bola hodená do nádoby tiež naplnenej ortuťou. Po nejakom čase sa stĺpec ortuti v trubici zdvihol. Ale nevyplnil celú rúru. Nad stĺpcom ortuti bol prázdny priestor. Neskôr bol nazvaný „Torricell Void“. 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 stĺpca ortuti v trubici ukazuje veľkosť tohto tlaku. Takto sa prvýkrát meral atmosférický tlak. Zemská atmosféra je jej vzduchová škrupina, držaná v jej blízkosti gravitačnou príťažlivosťou. Molekuly plynov, ktoré tvoria túto škrupinu, sa pohybujú nepretržite a chaoticky. Pod vplyvom gravitácie horné vrstvy atmosféry tlačia na spodné vrstvy a stláčajú ich. Najviac stlačená je najnižšia vrstva, ktorá sa nachádza na povrchu Zeme. Preto je tlak v ňom najväčší. Podľa Pascalovho zákona prenáša tento tlak na všetky strany. Zažíva to všetko, čo je na povrchu Zeme. Tento tlak sa nazýva atmosferický tlak . Pretože atmosférický tlak vytvárajú prekrývajúce sa vrstvy vzduchu, klesá s rastúcou nadmorskou výškou. Je známe, že v horách je menej vysoko ako na úpätí hôr. A hlboko pod zemou je oveľa vyššie ako na povrchu. Za normálny atmosférický tlak sa považuje tlak rovnajúci sa tlaku stĺpca ortuti s výškou 760 mm pri teplote 0 ° C. Meranie atmosférického tlaku
Keďže atmosférický vzduch má v rôznych výškach rôznu hustotu, hodnotu atmosférického tlaku nemožno určiť podľa vzorcap = ρ · g · h ... Preto sa určuje pomocou špeciálnych zariadení tzv barometre . Rozlišujte medzi kvapalinovými barometrami a aneroidmi (nekvapalnými). Činnosť kvapalinových barometrov je založená na zmene stĺpca hladiny kvapaliny pri atmosférickom tlaku. Aneroid je uzavretá nádoba vyrobená z vlnitého kovu, vo vnútri ktorej sa vytvára vákuum. Nádoba sa pri zvýšení atmosférického tlaku zmenšuje a pri páde sa narovnáva. Všetky tieto zmeny sa prenášajú na šípku 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
2021 nowonline.ru
O lekároch, nemocniciach, klinikách, pôrodniciach |
