Katı bir cismin basıncını hesaplamak için formül. Eğlenceli Bilimler Akademisi

7. Katıların basıncını hesaplama görevi

Görev: 12.000 N ağırlığındaki bir makinenin 2,5 m2 destek alanı vardır. Makinenin temel üzerindeki basıncını belirleyin.

verilen:
P=12000 N
Boy=2,5 m2

p-?

Çözüm :

p=P/S

=> p=P/S

p=12000 N/2,5 m2=4,8 kPa

Cevap. p=4,8 kPa

Görev: 960 N ağırlığındaki bir kutu, destek üzerine 5 kPa'lık bir basınç uyguluyor. Kutunun destek alanı nedir?

verilen:
P=960 N
p=5 kPa

S-?

Sİ

5*103 Pa

Çözüm :

p=F/S

=> p=P/S

=> S=P/p

S=960 N/5*103 Pa=0,192 m2

Cevap. S \u003d 0,192 m2

Görev: Yüklü iki dingilli bir römorkun kütlesi 2,5 tondur.Her bir tekerleğin yol ile temas alanı 125 cm2 ise, römorkun yola uyguladığı basıncı hesaplayınız.

verilen:
m=2,5 ton
S=125cm2
2 aks;
4 tekerlek
g=10 N/kg

p-?

Sİ

2,5*103kg

125*10-4m2

Çözüm :

p=F/S

F=m*g

S=4S ila

=> p=m*g/4Sk

p=2,5*103kg*10N/kg/4*125*10-4m2=5*105Pa

Cevap. p= 5*10 5 Pa

48 kg ağırlığındaki bir çocuk bir desteğe baskı uyguluyor. Tabanlarının toplam alanı 320 cm ise ne kadar baskı uyguladığını hesaplayın. 2 .

Durumu analiz ettikten sonra şunu yazıyoruz: kısa form, çocuğun ağırlığını ve tabanlarının alanını gösterir (Şek. 1). Daha sonra, ayrı bir sütunda, koşulda verilen miktarları sistemik olmayan birimlerde SI sisteminde yazıyoruz. Çocuğun kütlesi SI sisteminde verilmiştir, ancak santimetre kare olarak ifade edilen alan, metrekare olarak ifade edilmelidir:

320 cm2 \u003d 320 ∙ (0,01 m) 2 \u003d 320 0,0001 m2 \u003d 0,032 m2.

Pirinç. bir. Kısa durum 1 numaralı görevler

Basıncı bulmak için, çocuğun desteğe etki ettiği kuvvetin desteğin alanına bölünmesine ihtiyacımız var:

Kuvvetin değerini bilmiyoruz ama sorunun durumu çocuğun kütlesini de içeriyor. Destek üzerinde etki ettiği kuvvet, ağırlığıdır. Çocuğun hareketsiz olduğunu varsayarsak, ağırlığının yerçekimi kuvvetine, yani çocuğun kütlesi ve ivmesinin çarpımına eşit olduğunu varsayabiliriz. serbest düşüş

Şimdi her iki formülü de son bir formülde birleştirebiliriz. Bunu yapmak için, F kuvveti yerine, ikinci formüldeki çarpımı birinci formülde yerine koyarız. Sonra hesaplama formülü şöyle görünecektir:

Bir sonraki adım, sonucun boyutunu kontrol etmektir. Kütle birimleri [m] = kg, yerçekimi ivmesi birimleri [g] = N/kg, alan birimleri [S] = m 2. O zamanlar

Son olarak, problem ifadesindeki sayısal verileri son formülde değiştirelim:

Cevabınızı yazmayı unutmayın. Cevapta, katları kullanabiliriz

Cevap: p = 15 kPa.

(Cevabınıza = 15.000 Pa yazarsanız o da doğru olacaktır.)

Tam çözüm son haliyle şöyle görünecektir (Şek. 2):

Pirinç. 2. 1 numaralı sorunun tam çözümü

Çubuk, desteğe 200 N'luk bir kuvvetle etki ederken, 4 kPa'lık bir basınç uygular. Bar desteğinin alanı nedir?

Kısa bir koşul yazıp SI sistemindeki basıncı ifade edelim (4 kPa = 4000 Pa) (Şekil 3).

Pirinç. 3. 2 numaralı problemin kısa durumu

Yüzey alanının değeri, basıncı hesaplamak için bildiğimiz formüle dahil edilir.

Bu formülden destek alanını ifade etmemiz gerekiyor. Matematik kurallarını hatırlayalım. Kuvvet F bölendir, destek alanı S bölendir, basınç p bölümdür. Bilinmeyen bir bölen bulmak için bölüneni bölüme bölmeniz gerekir. Alacağız:

Sonucun boyutunu kontrol edelim. Alan metrekare olarak ifade edilmelidir.

Kontrol ederken, paskalları metrekare başına newton ile ve kesirli çizgiyi bir bölme işaretiyle değiştirdik. Kesirlerin bölünmesinin yerini çarpmanın aldığını hatırlayın. Bu durumda bölen olan kesrin tersi çevrilir yani payı ve paydası ters çevrilir. Bundan sonra paydaki (kesirden önce) ve kesrin paydasındaki newton azaltılır ve metrekare kalır.

Matematiksel dönüşümler gerçekleştirirken yanlışlıkla yapılan hataları tespit etmenize izin verdiği için, boyut kontrolünün sorunu çözmede çok önemli bir adım olduğunu unutmayın.

Sonucun boyutunu kontrol ettikten sonra hesaplayacağız Sayısal değer alanı, kısa koşuldaki verileri değiştirerek:

Cevabı kaydetmeyi unutmayalım.

Cevap: S \u003d 0,05 m2.

Sorunun tam çözümü şöyle görünecektir (Şekil 4):

Şekil 4. 2 numaralı sorunun tam çözümü

/7. sınıf öğrencileri için makale/

§ İçerik :

1. Basınç nedir?

2. Basıncı artırmanın ve azaltmanın yolları.

3. Doğada basınç.

4. teknolojide baskı.

5. Basıncı hesaplamak için problem çözme.

6. Deneysel görevler.

7. Sadece ilginç şeyler.

Kayak yapmaya gittiğinizi hayal edin. Kayaklar karda kayarak çok sığ bir iz bırakır. Kayaklarınızı çıkarırsanız ne olur? Tabii hemen karların içine düşüyorsunuz. Bunun neden olduğunu görelim. Ağırlık, yani bir kişinin kara bastığı kuvvet aynı kaldı. Ne değişti? Yalnızca destek alanı (botların ve kayakların tabanlarını karşılaştırın). Bu, bir kuvvetin etkisinin sonucunun yalnızca kuvvetin kendisine - uygulama noktası, yönü, modülü - değil, aynı zamanda temas alanına da bağlı olduğu varsayılabileceği anlamına gelir.

Bunu test etmek için bir deney yapalım. Bir köpük sünger ve bir kalıp sabun alın. Sabunu en büyük tarafı olan süngerin üzerine koyun. Süngerin deformasyonuna dikkat edin. Şimdi sabunu kenarda çevirin. Ne değişti? Şimdi şu sonuca varabiliriz: Bir kuvvetin etkisinin sonucu, kuvvetin kendisine ve etki alanına bağlıdır. Bu nedenle, ihtiyacınız var fiziksel miktar her iki faktörü de hesaba katar. Bu değere basınç denir.Kuvvetin yüzeye dik etki etmesi koşuluyla, F kuvvetinin S yüzey alanına oranına basınç denir.

p = F/S

Basınç birimleri aşağıdaki formülle hesaplanır: 1 N/sq.m = 1 Pa (Pascal) Ölçü birimi, ünlü bilim adamı Blaise Pascal'ın adını almıştır. Temel birimlere ek olarak önekler de kullanılır:

1 kPa = 1000 Pa, 1 MPa = 1.000.000 Pa

"Milli", "mikro" öneklerini kullanıp kullanmadıklarını bir düşünün. Neden? Niye?

İlk olarak, şu soruyu cevaplayalım: ne için? Ağır vasıta ve traktörlerin yerde bıraktığı izleri gördünüz mü? Bu tür derin izler sadece şu nedenle ortaya çıkar: yüksek basınç. Dolayısıyla bu gibi durumlarda azaltılmalıdır. Basınç, kuvvete ve alana bağlı olduğundan, bu değerler değiştirilerek değiştirilebilir.

Basıncı neden artıralım? Körelmiş bir bıçakla ekmek kesmeyi deneyin. Kör bıçak ile keskin bıçak arasındaki fark nedir?Tabii ki bıçak alanı ve yarattığı basınç. Bu nedenle, tüm kesici ve delici aletler çok keskin olmalıdır.

Makine mühendisliğinde, mimaride ve ulaşımda basınç dikkate alınmalıdır.Toprağı deforme eden makinelerden daha önce bahsetmiştik. Çevreye onarılamaz zararlar verirler. Örneğin, Uzak Kuzey'in gelişimi sırasında, tırtıl traktörler, geyikler için ana besin olan ve nüfuslarını olumsuz yönde etkileyen devasa ren geyiği yosunu alanlarını yok etti. Bunu önlemek için basıncı azaltmak, yani ya basınç kuvvetini azaltmak ya da alanı artırmak gerekir. Mukavemeti azaltmak zordur: Bunu yapmak için daha hafif malzemeler kullanarak kütleyi azaltmanız gerekir. Ancak bu maddeler ya kırılgandır ya da çok pahalıdır. Bu nedenle, genellikle alanı artırmak için kullanılır.Bu, farklı şekillerde yapılabilir: traktörlerde tırtıl kullanmak, lastiklerin çapını artırmak, çift tekerlek kullanmak.Lastiklerin nasıl şişirildiği de büyük önem taşır, çünkü temas alanı da Tırtıllar basıncı önemli ölçüde azaltır ( tabloya bakın), mekanizmanın geçirgenliğini artırır, ancak aynı zamanda toprağın üst katmanlarına ciddi şekilde zarar verir.Mimaride ve inşaatta basıncın dikkate alınması çok önemlidir. Binanın temeli basıncı azaltmak için kullanılır.Eski çağlardan beri inşaatlarda içi boş sütunlar kullanılmıştır. Yeterli güce sahip olduklarından katı olanlardan çok daha hafiftirler ve bu nedenle üretilen basınç da daha azdır.

mekanizma

Basınç, kPa cinsinden

Geniş paletli paletli traktörler (bataklık)

20 -30

Paletli traktörler

40 -50

Araba tekerlekleri

230 -300

Raylar üzerinde vagon tekerlekleri

300 000

§ 1) Yerde bir tuğla vardır: yükseklik -5 cm, genişlik - 10 cm, uzunluk - 20 cm Kütlesi 2 kg'dır Tuğla üç farklı pozisyonda zemine ne kadar basınç uygular?

§ 2) Üzerinde duran 80 kg ağırlığındaki bir kişi kar üzerinde 2,5 kPa basınç uygularsa, kayakların uzunluğu ne olur? Kayak genişliği 8 cm.

§ 3) Traktörün kütlesi 3,2 ton ve bir tırtılın alanı 0,8 m2 ise, paletli traktör toprağa ne kadar basınç uygular?

§ 1) Masadaki bir bardak çayın basıncını belirleyin. Çay içerseniz basınç değişir mi? Kaç sefer?

§ 2) Fizik ders kitabı masanın kenarına konursa masanın üzerindeki basıncı kaç kez değişir? ve fizik ders kitabının yerini tarih alırsa?

§ 1) İzci nehri boyunca geçmelidir. ince buz. Karşıdan karşıya geçme riskini azaltan bir cihaz bulun.

§ 2) Raylar neden direk yere döşenmiyor?

§ 3) Kendinizi yanlışlıkla keskin bir usturayla kesmek bıçakla kesmekten neden daha kolaydır?

§ 4) Ahşap bir duvara 200 N'luk kuvvetle önce avuç içiyle, sonra aynı kuvvetle bızla bastırdılar. Kuvvetlerin büyüklüğü eşit, sonuç neden farklı?

Akademi'den fizik video dersinde eğlenceli bilimler Profesör Daniil Edisonovich, genç izleyicilere basıncı ölçmeye yarayan yeni bir fiziksel nicelik olan Pascal'ı tanıtacak. Programı izledikten sonra katı bir cismin destek alanının önemini, buz veya kardan nasıl düşmeyeceğinizi öğrenecek ve ayrıca katı cisimlerin basınç formülü ile tanışacaksınız.

Katı cisim basıncı formülü

Muhtemelen son programdan hatırladığınız gibi, ağırlık, vücudun desteğe bastırdığı kuvvettir. Neden karda botlarla yürüyen aynı kişi kayak yaparken düşmez de düşer? Bu konuyu anlamak için, Profesör Daniil Edisonovich size katıların basıncının formülünü öğretecek. Traktör, arabadan çok daha ağırdır ve gevşek toprağa saplanmaz. Aynı zamanda, böyle bir toprağa çarpan bir hafif aracın takılıp kalması ve bir traktör tarafından çekilmesi gerekmesi muhtemeldir. Bir yüzeye etki eden bir kuvvetin sonucu, yalnızca bu kuvvetin büyüklüğüne değil, aynı zamanda bu kuvvetin uygulandığı alana da bağlıdır. Bir kişi kara adım attığında, vücudunun ağırlığı ayaklarının alanına dağılır. Ve eğer bir kişi kayak giyiyorsa, o zaman ağırlık bölgelerine dağılır ki bu çok fazladır. daha fazla alan ayak. Uygulama alanı genişlediği için kişi kara düşmeyecektir. Basınç, belirli bir yüzeye uygulanan basınç kuvvetinin bu yüzeyin alanına oranına eşit skaler bir fiziksel niceliktir. Basıncı belirlemek için yüzeye dik etki eden kuvveti bu yüzeyin alanına bölmek gerekir. Katıların basıncı için formül şu şekilde yazılır: p \u003d F / S, burada p basınçtır, F basınç kuvvetidir, S destek alanıdır. Basıncın birimi, bu yüzeye dik 1 m2'lik bir yüzeye etki eden 1 newtonluk bir kuvvetin oluşturduğu basınçtır. Basınç pascal cinsinden ölçülür. Böylece, katıların basıncı formülüne göre, 1 pascal, metrekare başına 1 newton'a eşittir. Basınç kuvveti ile basınç arasında doğru orantılı bir ilişki vardır, yani kuvvet ne kadar büyükse, basınç o kadar büyük olur ve tersi, kuvvet ne kadar küçükse, basınç o kadar az olur. Basıncın destek alanına bağımlılığı hakkında konuşursak, ters orantılı bir ilişki vardır, yani desteğin alanı ne kadar büyükse, basınç o kadar az ve bunun tersi de geçerlidir. , gövdelerin temas alanı ne kadar küçükse, basınç o kadar büyük olur. basınç değeri vardır büyük önem sadece insan hayatında değil, hayvanların hayatında da var. Örneğin, 1,2 kPa'lık bir basınç uygulayan bir tavşan, gevşek kar üzerinde 12 kPa'lık bir basınç uygulayan bir kurttan nispeten kolayca kaçabilir, ancak sert zeminde ondan kaçamaz.

Kayaklı ve onlarsız adam.

Gevşek karda bir adam yürür büyük zorlukla her adımda derinlere batıyor. Ancak kayakları giydikten sonra neredeyse düşmeden yürüyebilir. Neden? Niye? Kayaklı veya kayaksız olarak kişi kar üzerinde kendi ağırlığı kadar aynı kuvvetle hareket eder. Ancak bu kuvvetin etkisi her iki durumda da farklıdır çünkü kayaklı ve kayaksız kişinin baskı yaptığı yüzey alanı farklıdır. Kayağın yüzey alanı, taban alanının neredeyse 20 katıdır. Bu nedenle, kayaklar üzerinde duran bir kişi, kar yüzey alanının her santimetrekaresine, kayaksız kar üzerinde duran bir kişiye göre 20 kat daha az bir kuvvetle etki eder.

Bir gazeteyi düğmelerle tahtaya iğneleyen öğrenci, her düğmeye aynı kuvvetle etki eder. Ancak, ucu daha keskin olan bir düğmenin ağaca girmesi daha kolaydır.

Bu, bir kuvvetin etkisinin sonucunun yalnızca modülüne, yönüne ve uygulama noktasına değil, aynı zamanda uygulandığı yüzey alanına da (hareket ettiği dik) bağlı olduğu anlamına gelir.

Bu sonuç fiziksel deneylerle doğrulanmıştır.

Deneyim Bu kuvvetin sonucu, yüzeyin birim alanı başına hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Çiviler küçük bir tahtanın köşelerine çakılmalıdır. Önce tahtaya çakılan çivileri uçları yukarı gelecek şekilde kuma dizip tahtaya ağırlık koyuyoruz. Bu durumda, çivi başları kuma sadece hafifçe bastırılır. Ardından tahtayı ters çevirin ve uçlarına çivileri koyun. Bu durumda destek alanı daha küçüktür ve aynı kuvvetin etkisi altında çiviler kumun derinliklerine iner.

Bir deneyim. İkinci illüstrasyon.

Bu kuvvetin etkisinin sonucu, her bir yüzey alanı birimine hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Ele alınan örneklerde, kuvvetler cismin yüzeyine dik olarak hareket etmiştir. Kişinin ağırlığı kar yüzeyine dikti; butona etki eden kuvvet tahtanın yüzeyine diktir.

Yüzeye dik etki eden kuvvetin bu yüzeyin alanına oranına eşit değere basınç denir..

Basıncı belirlemek için yüzeye dik etki eden kuvveti yüzey alanına bölmek gerekir:

basınç = kuvvet / alan.

Bu ifadede yer alan miktarları gösterelim: basınç - p, yüzeye etki eden kuvvet, - F ve yüzey alanı S.

Sonra formülü elde ederiz:

p = F/S

Aynı alana etki eden daha büyük bir kuvvetin daha fazla basınç üreteceği açıktır.

Basınç birimi, bu yüzeye dik 1 m 2 'lik bir yüzeye etki eden 1 N'luk bir kuvvet oluşturan basınç olarak alınır..

basınç birimi - newton bölü metrekare(1N/m2). Fransız bilim adamının onuruna Blaise Pascal buna paskal denir baba). Böylece,

1 Pa = 1 N / m2.

Diğer basınç birimleri de kullanılır: hektopaskal (hPa) ve kilopaskal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Problemin durumunu yazıp çözelim.

Verilen : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?

SI birimlerinde: S = 0,03 m 2

Çözüm:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,

p\u003d 450 / 0,03 N / m2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

"Cevap": p = 15000 Pa = 15 kPa

Basıncı azaltma ve artırma yolları.

Ağır bir paletli traktör, toprak üzerinde 40-50 kPa'ya eşit, yani 45 kg ağırlığındaki bir çocuğun basıncından sadece 2-3 kat daha fazla bir basınç üretir. Bunun nedeni, paletli tahrik sayesinde traktörün ağırlığının daha geniş bir alana dağılmasıdır. Ve biz bunu belirledik desteğin alanı ne kadar büyükse, aynı kuvvetin bu destek üzerinde ürettiği basınç o kadar az olur .

Küçük veya büyük bir baskı almanız gerekip gerekmediğine bağlı olarak, destek alanı artar veya azalır. Örneğin toprağın inşa edilmekte olan bir binanın basıncına dayanabilmesi için temelin alt kısmının alanı artırılır.

Kamyon lastikleri ve uçak şasisi, binek araçlara göre çok daha geniş yapılmıştır. Çöllerde seyahat etmek için tasarlanmış otomobiller için özellikle geniş lastikler yapılır.

Paletlerin geniş bir taşıma alanına sahip olan traktör, tank veya bataklık gibi ağır makineler, bir kişinin geçemeyeceği bataklık araziden geçer.

Öte yandan, küçük bir yüzey alanı ile küçük bir kuvvetle büyük bir basınç üretilebilir. Örneğin, bir tahtaya bir düğmeye basarak, yaklaşık 50 N'lik bir kuvvetle hareket ediyoruz. Düğme ucunun alanı yaklaşık 1 mm2 olduğundan, ürettiği basınç şuna eşittir:

p \u003d 50 N / 0,000001 m2 \u003d 50.000.000 Pa \u003d 50.000 kPa.

Karşılaştırma için bu basınç, paletli bir traktörün toprağa uyguladığı basınçtan 1000 kat daha fazladır. Bunun gibi daha birçok örnek bulunabilir.

Kesici ve delici aletlerin (bıçak, makas, kesici, testere, iğne vb.) bıçakları özel olarak bilenmiştir. Keskin bir bıçağın keskin kenarı küçük bir alana sahiptir, bu nedenle küçük bir kuvvet bile çok fazla basınç oluşturur ve böyle bir aletle çalışmak kolaydır.

Kesici ve delici aletler vahşi yaşamda da bulunur: bunlar dişler, pençeler, gagalar, sivri uçlar vb. - hepsi sert malzemeden yapılmıştır, pürüzsüz ve çok keskindir.

Baskı yapmak

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir.

Katıların ve sıvıların aksine gazların bulundukları kabın tamamını doldurduğunu zaten biliyoruz. Örneğin, gazları depolamak için çelik bir silindir, bir araba lastiği tüpü veya bir voleybol topu. Bu durumda gaz, silindirin, haznenin veya içinde bulunduğu diğer herhangi bir gövdenin duvarlarına, tabanına ve kapağına basınç uygular. Gaz basıncı, basınçtan başka nedenlere bağlıdır sağlam vücut bir destek üzerinde.

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir. Hareketleri sırasında birbirleriyle ve gazın bulunduğu geminin duvarlarıyla çarpışırlar. Gazda çok sayıda molekül vardır ve bu nedenle çarpma sayıları çok fazladır. Örneğin bir odadaki hava moleküllerinin 1 cm2'lik bir yüzeye 1 s'de çarpma sayısı yirmi üç basamaklı bir sayı olarak ifade edilir. Tek bir molekülün darbe kuvveti küçük olmasına rağmen, tüm moleküllerin kabın duvarları üzerindeki etkisi önemlidir - gaz basıncı oluşturur.

Yani, Kabın duvarlarındaki (ve gazın içine yerleştirilen gövdedeki) gaz basıncı, gaz moleküllerinin çarpmalarından kaynaklanır. .

Aşağıdaki deneyimi göz önünde bulundurun. Hava pompası çanının altına lastik bir top yerleştirin. Az miktarda hava içerir ve düzensiz şekil. Daha sonra bir pompa ile zilin altındaki havayı dışarı pompalıyoruz. Topun etrafındaki havanın giderek seyreldiği kabuğu yavaş yavaş şişer ve normal bir top şeklini alır.

Bu deneyimi nasıl açıklamalı?

Sıkıştırılmış gazın depolanması ve taşınması için özel dayanıklı çelik silindirler kullanılmaktadır.

Deneyimizde, hareket eden gaz molekülleri sürekli olarak topun iç ve dış duvarlarına çarpmaktadır. Hava dışarı pompalandığında, topun kabuğunun etrafındaki çandaki moleküllerin sayısı azalır. Ancak topun içinde sayıları değişmez. Bu nedenle, moleküllerin kabuğun dış duvarlarına çarpma sayısı, iç duvarlara çarpma sayısından daha az olur. Balon, kauçuk kabuğunun esneklik kuvveti gazın basınç kuvvetine eşit oluncaya kadar şişirilir. Topun kabuğu top şeklini alır. Bu gösteriyor ki gaz her yöne eşit olarak duvarlarına bastırır. Diğer bir deyişle, yüzey alanının her santimetre karesine düşen moleküler çarpma sayısı her yönde aynıdır. Her yönde aynı basınç, bir gazın karakteristiğidir ve çok sayıda molekülün rastgele hareketinin bir sonucudur.

Gazın hacmini azaltmaya çalışalım, ancak kütlesi değişmeden kalsın. Bu, her santimetreküp gazda daha fazla molekül olacağı, gazın yoğunluğunun artacağı anlamına gelir. Daha sonra moleküllerin duvarlara çarpma sayısı artacak, yani gaz basıncı artacaktır. Bu, deneyimle doğrulanabilir.

resim üzerinde a Bir ucu ince bir lastik film ile kaplanmış bir cam tüp gösterilmektedir. Boruya bir piston sokulur. Piston içeri itildiğinde borudaki havanın hacmi azalır, yani gaz sıkıştırılır. Lastik film dışarı doğru şişerek tüpteki hava basıncının arttığını gösterir.

Aksine, aynı kütledeki gazın hacmi arttıkça, her santimetreküpteki molekül sayısı azalır. Bu, geminin duvarlarına çarpma sayısını azaltacaktır - gazın basıncı daha az olacaktır. Nitekim piston borudan çekildiğinde havanın hacmi artar, film kabın içinde bükülür. Bu, tüpteki hava basıncının azaldığını gösterir. Tüpte hava yerine başka bir gaz olsaydı aynı olay gözlemlenirdi.

Yani, Bir gazın kütlesi ve sıcaklığı değişmemek şartıyla, bir gazın hacmi azaldığında basıncı artar, hacmi arttığında basıncı azalır..

Sabit hacimde ısıtılan bir gazın basıncı nasıl değişir? Isıtıldığında gaz moleküllerinin hareket hızlarının arttığı bilinmektedir. Daha hızlı hareket eden moleküller, kabın duvarlarına daha sık çarpacaktır. Ayrıca molekülün duvar üzerindeki her etkisi daha güçlü olacaktır. Sonuç olarak, geminin duvarları daha fazla basınç yaşayacaktır.

Sonuç olarak, Kapalı bir kaptaki bir gazın basıncı, gazın sıcaklığı arttıkça artar, gazın kütlesi ve hacmi değişmemek şartıyla.

Bu deneylerden şu sonuca varılabilir: gazın basıncı arttıkça, moleküller kabın duvarlarına ne kadar sık ​​​​ve daha güçlü çarparsa .

Gazların depolanması ve taşınması için yüksek oranda sıkıştırılırlar. Aynı zamanda basınçları artar, gazlar özel, çok dayanıklı silindirlere kapatılmalıdır. Bu tür silindirler, örneğin, denizaltılarda basınçlı hava, metal kaynağında kullanılan oksijen içerir. Tabii ki, gaz tüplerinin, özellikle gazla doldurulduklarında ısıtılamayacağını her zaman hatırlamalıyız. Çünkü zaten anladığımız gibi, çok tatsız sonuçları olan bir patlama meydana gelebilir.

Pascal yasası.

Basınç, sıvı veya gazın her noktasına iletilir.

Pistonun basıncı bilyeyi dolduran sıvının her noktasına iletilir.

Şimdi gaz.

Katıların aksine, tek tek katmanlar ve küçük sıvı ve gaz parçacıkları her yönde birbirine göre serbestçe hareket edebilir. Örneğin bir bardaktaki suyun yüzeyine hafifçe üflemek suyun hareket etmesini sağlamak için yeterlidir. En ufak bir esintide bir nehirde veya gölde dalgalar belirir.

Gaz ve sıvı parçacıkların hareketliliği bunu açıklar. üzerlerinde oluşan basınç sadece kuvvet yönünde değil her noktada iletilir.. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele alalım.

görsel üzerinde, a gaz (veya sıvı) içeren bir kap tasvir edilmiştir. Parçacıklar damar boyunca eşit olarak dağılmıştır. Kap, yukarı ve aşağı hareket edebilen bir piston ile kapatılmıştır.

Biraz kuvvet uygulayarak pistonu biraz içe doğru hareket ettirelim ve hemen altındaki gazı (sıvıyı) sıkıştıralım. Daha sonra parçacıklar (moleküller) bu yere eskisinden daha yoğun bir şekilde yerleştirilecektir (Şekil, b). Gaz parçacıklarının hareketliliği nedeniyle her yöne hareket edecektir. Sonuç olarak, düzenlemeleri tekrar tekdüze hale gelecek, ancak öncekinden daha yoğun olacaktır (Şekil c). Bu nedenle, gazın basıncı her yerde artacaktır. Bu, bir gaz veya sıvının tüm parçacıklarına ek basınç aktarıldığı anlamına gelir. Bu nedenle, pistonun yakınındaki gaz (sıvı) üzerindeki basınç 1 Pa artarsa, o zaman tüm noktalarda içeri gaz veya sıvı basıncı öncekinden aynı miktarda daha yüksek olacaktır. Kabın duvarlarındaki, altındaki ve pistondaki basınç 1 Pa artacaktır.

Bir sıvı veya gaz üzerine uygulanan basınç, her yöne eşit olarak herhangi bir noktaya iletilir. .

Bu ifadeye denir pascal yasası.

Pascal yasasına dayanarak, aşağıdaki deneyleri açıklamak kolaydır.

Şekil, çeşitli yerlerinde küçük delikleri olan içi boş bir küreyi göstermektedir. Topa, içine bir pistonun yerleştirildiği bir tüp takılır. Topa su çeker ve pistonu borunun içine iterseniz, toptaki tüm deliklerden su akar. Bu deneyde piston, borudaki suyun yüzeyine baskı yapıyor. Pistonun altındaki su tanecikleri yoğunlaşarak basıncını daha derindeki diğer katmanlara aktarır. Böylece pistonun basıncı bilyeyi dolduran sıvının her noktasına iletilir. Sonuç olarak, suyun bir kısmı tüm deliklerden akan aynı akışlar şeklinde topun dışına itilir.

Top dumanla doluysa, piston tüpün içine itildiğinde, toptaki tüm deliklerden aynı duman akışları çıkmaya başlayacaktır. Bu, bunu doğrular ve Gazlar üzerlerinde oluşan basıncı her yöne eşit olarak iletir..

Sıvı ve gazda basınç.

Sıvının ağırlığı altında borunun kauçuk tabanı sarkacaktır.

Dünyadaki tüm cisimler gibi sıvılar da yerçekimi kuvvetinden etkilenir. Bu nedenle, bir kaba dökülen her sıvı tabakası, ağırlığı ile Pascal yasasına göre her yöne iletilen bir basınç oluşturur. Bu nedenle sıvının içinde basınç vardır. Bu, deneyimle doğrulanabilir.

Alt deliği ince bir lastik film ile kapatılmış bir cam tüpe su dökün. Sıvının ağırlığı altında tüpün tabanı bükülecektir.

Deneyimler, lastik filmin üzerindeki su sütununun ne kadar yüksek olduğunu, filmin o kadar çok sarktığını göstermektedir. Ancak kauçuk taban her sarktığında, borudaki su dengeye gelir (durur), çünkü yerçekimine ek olarak, gerilmiş kauçuk filmin elastik kuvveti su üzerinde hareket eder.

İllüstrasyon.

Taban, yerçekimi nedeniyle üzerindeki basınç nedeniyle silindirden uzaklaşır.

İçine suyun döküldüğü kauçuk tabanlı bir tüpü suyla daha geniş başka bir kaba indirelim. Tüp alçaltıldıkça lastik filmin yavaş yavaş düzeldiğini göreceğiz. Filmin tamamen düzleştirilmesi, üzerine yukarıdan ve aşağıdan etkiyen kuvvetlerin eşit olduğunu gösterir. Filmin tam düzleşmesi, tüp ve kaptaki su seviyeleri çakıştığında gerçekleşir.

Aynı deney, şekil a'da gösterildiği gibi, bir lastik filmin yan açıklığı kapattığı bir tüp ile gerçekleştirilebilir. Bu su tüpünü şekilde gösterildiği gibi başka bir su kabına daldırın. b. Tüp ve kaptaki su seviyeleri eşit olur olmaz filmin tekrar düzeldiğini fark edeceğiz. Bu, lastik filme etki eden kuvvetlerin her yönden aynı olduğu anlamına gelir.

Tabanı düşebilecek bir gemi alın. Bir kavanoz suya koyalım. Bu durumda dip, kabın kenarına sıkıca bastırılacak ve düşmeyecektir. Aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilen su basıncı kuvveti ile bastırılır.

Suyu dikkatlice kaba dökeceğiz ve dibini izleyeceğiz. Kaptaki su seviyesi kavanozdaki su seviyesi ile çakıştığı anda kaptan uzaklaşacaktır.

Ayrılma anında, kaptaki bir sıvı sütunu dibe doğru bastırır ve basınç, aynı yükseklikte, ancak kavanozda bulunan bir sıvı sütununun alttan üste doğru iletilir. Bu basınçların her ikisi de aynıdır, ancak alt kısım, kendi yerçekiminin silindir üzerindeki etkisinden dolayı silindirden uzaklaşır.

Su ile yapılan deneyler yukarıda anlatılmıştı ama su yerine başka bir sıvı alırsak deneyin sonuçları aynı olacaktır.

Yani, deneyler gösteriyor ki sıvının içinde basınç vardır ve aynı seviyede her yönde aynıdır. Basınç derinlikle artar.

Gazlar bu açıdan sıvılardan farklı değildir, çünkü ağırlıkları da vardır. Ancak bir gazın yoğunluğunun bir sıvının yoğunluğundan yüzlerce kat daha az olduğunu unutmamalıyız. Kaptaki gazın ağırlığı küçüktür ve çoğu durumda "ağırlık" basıncı göz ardı edilebilir.

Kabın tabanındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Kabın tabanındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Bir kabın dibindeki ve duvarlarındaki bir sıvının basıncını nasıl hesaplayabileceğinizi düşünün. Önce dikdörtgen paralelyüz şeklindeki bir teknenin problemini çözelim.

Kuvvet F Bu kaba dökülen sıvının tabanına bastırdığı ağırlık, ağırlığa eşittir P kaptaki sıvı. Bir sıvının ağırlığı, kütlesi bilinerek belirlenebilir. m. Bildiğiniz gibi kütle şu formülle hesaplanabilir: m = ρ V. Seçtiğimiz kaba dökülen sıvının hacmini hesaplamak kolaydır. Kaptaki sıvı sütununun yüksekliği harfle gösterilirse h ve geminin tabanının alanı S, sonra V = S h.

sıvı kütle m = ρ V, veya m = ρ S h .

Bu sıvının ağırlığı P = gr m, veya P = g ρ S h.

Sıvı sütununun ağırlığı, sıvının kabın dibine bastırdığı kuvvete eşit olduğundan, ağırlığı bölmek P meydana S, sıvı basıncını elde ederiz p:

p = P/S veya p = g ρ S h/S,

Bir kabın dibindeki bir sıvının basıncını hesaplamak için bir formül elde ettik. Bu formülden anlaşılacağı üzere Bir kabın dibindeki bir sıvının basıncı, yalnızca sıvı kolonunun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır..

Dolayısıyla elde edilen formüle göre kaba dökülen sıvının basıncını hesaplamak mümkündür. herhangi bir form(Kesin olarak, hesaplamamız yalnızca düz prizma ve silindir şeklindeki kaplar için uygundur. Enstitü için verilen fizik derslerinde, formülün keyfi şekle sahip bir kap için de geçerli olduğu kanıtlanmıştır). Ek olarak, kabın duvarlarındaki basıncı hesaplamak için kullanılabilir. Aynı derinlikteki basınç tüm yönlerde aynı olduğundan, aşağıdan yukarıya doğru olan basınç da dahil olmak üzere sıvının içindeki basınç da bu formül kullanılarak hesaplanır.

Formülü kullanarak basıncı hesaplarken p = gf ihtiyaç yoğunluğu ρ metreküp başına kilogram (kg / m 3) ve sıvı sütununun yüksekliği olarak ifade edilir h- metre (m), g\u003d 9,8 N / kg, ardından basınç paskal (Pa) cinsinden ifade edilecektir.

Örnek. Yağ kolonunun yüksekliği 10 m ve yoğunluğu 800 kg/m 3 ise tankın tabanındaki yağ basıncını belirleyiniz.

Problemin durumunu yazıp not edelim.

Verilen :

ρ \u003d 800 kg / m3

Çözüm :

p = 9,8 N/kg 800 kg/m3 10 m ≈ 80.000 Pa ≈ 80 kPa.

Cevap : p ≈ 80 kPa.

İletişim gemileri.

İletişim gemileri.

Şekil, bir lastik boru ile birbirine bağlı iki kabı göstermektedir. Bu tür gemilere denir iletişim kurmak. Bir sulama kabı, bir çaydanlık, bir cezve iletişim kaplarına örnektir. Örneğin bir sulama kabına dökülen suyun, çıkış ağzında ve iç kısımda her zaman aynı seviyede durduğunu deneyimlerimizden biliyoruz.

İletişim gemileri ile aşağıdaki basit deney yapılabilir. Deneyin başında lastik tüpü ortasından sıkıştırıyoruz ve tüplerden birine su döküyoruz. Ardından kelepçeyi açıyoruz ve her iki tüpteki su yüzeyleri aynı seviyeye gelene kadar su anında diğer tüpe akıyor. Tüplerden birini bir tripoda sabitleyebilir, diğerini farklı yönlerde yükseltebilir, alçaltabilir veya eğebilirsiniz. Ve bu durumda, sıvı sakinleşir sakinleşmez, her iki tüpteki seviyeleri eşitlenecektir.

Herhangi bir şekil ve kesitteki iletişim kaplarında, homojen bir sıvının yüzeyleri aynı seviyede ayarlanır.(sıvının üzerindeki hava basıncının aynı olması şartıyla) (Şek. 109).

Bu, aşağıdaki gibi gerekçelendirilebilir. Sıvı, bir kaptan diğerine hareket etmeden durmaktadır. Bu, her iki kaptaki basınçların herhangi bir seviyede aynı olduğu anlamına gelir. Her iki kaptaki sıvı aynıdır, yani aynı yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle yükseklikleri de aynı olmalıdır. Bir kabı kaldırdığımızda veya ona sıvı eklediğimizde, içindeki basınç artar ve sıvı, basınçlar dengelenene kadar başka bir kaba hareket eder.

İletişim halindeki kaplardan birine bir yoğunluktaki sıvı dökülürse ve ikinciye başka bir yoğunluk dökülürse, dengede bu sıvıların seviyeleri aynı olmayacaktır. Ve bu anlaşılabilir. Bir kabın tabanındaki bir sıvının basıncının, kolonun yüksekliği ve sıvının yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu biliyoruz. Ve bu durumda sıvıların yoğunlukları farklı olacaktır.

Eşit basınçlarda, daha yüksek yoğunluğa sahip bir sıvı sütunun yüksekliği, daha düşük yoğunluğa sahip bir sıvı sütunun yüksekliğinden daha az olacaktır (Şek.).

Bir deneyim. Hava kütlesi nasıl belirlenir.

Hava ağırlığı. Atmosfer basıncı.

atmosferik basıncın varlığı.

Atmosfer basıncı, bir kaptaki seyreltilmiş havanın basıncından daha büyüktür.

Yerçekimi kuvveti, havaya olduğu kadar Dünya'da bulunan herhangi bir cisme de etki eder ve bu nedenle havanın ağırlığı vardır. Havanın ağırlığını, kütlesini bilerek hesaplamak kolaydır.

Hava kütlesinin nasıl hesaplanacağını deneyerek göstereceğiz. Bunu yapmak için mantarlı güçlü bir cam top ve kelepçeli lastik bir tüp alın. Bir pompa ile havayı dışarı pompalıyoruz, boruyu bir kelepçe ile sıkıştırıyoruz ve terazi üzerinde dengeliyoruz. Ardından, lastik boru üzerindeki kelepçeyi açarak içine hava girmesini sağlayın. Bu durumda terazinin dengesi bozulur. Geri yüklemek için, diğer teraziye, kütlesi topun hacmindeki havanın kütlesine eşit olacak ağırlıklar koymanız gerekecek.

Deneyler, 0 ° C sıcaklıkta ve normal atmosfer basıncında, 1 m3 hacimli hava kütlesinin 1,29 kg olduğunu ortaya koymuştur. Bu havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Dünyayı saran hava zarfına denir atmosfer (Yunancadan. atmosfer buhar, hava ve küre- top).

Uçuş gözlemlerinin gösterdiği gibi atmosfer yapay uydular Dünya, birkaç bin kilometre yüksekliğe kadar uzanır.

Yerçekimi etkisiyle, okyanus suyu gibi atmosferin üst katmanları alt katmanları sıkıştırır. Doğrudan Dünya'ya bitişik olan hava tabakası en çok sıkıştırılır ve Pascal yasasına göre üzerinde üretilen basıncı her yöne aktarır.

Sonuç olarak yeryüzü ve üzerindeki cisimler havanın tüm kalınlığının basıncını ya da genellikle bu gibi durumlarda söylendiği gibi atmosfer basıncı .

Atmosfer basıncının varlığı, yaşamda karşılaştığımız birçok olgu ile açıklanabilir. Bazılarını düşünelim.

Şekil, içinde tüpün duvarlarına sıkıca oturan bir piston bulunan bir cam tüpü göstermektedir. Tüpün ucu suya batırılır. Pistonu kaldırırsanız, arkasından su yükselir.

Bu fenomen su pompalarında ve diğer bazı cihazlarda kullanılır.

Şekilde silindirik bir kap gösterilmektedir. İçine musluklu bir tüpün yerleştirildiği bir mantarla kapatılır. Hava bir pompa ile tanktan dışarı pompalanır. Tüpün ucu daha sonra suya yerleştirilir. Şimdi musluğu açarsanız, su bir fıskiyede teknenin içine sıçrar. Su kaba girer çünkü atmosferik basınç kaptaki seyreltilmiş havanın basıncından daha yüksektir.

Dünyanın hava kabuğu neden var?

Tüm cisimler gibi, Dünya'nın hava zarfını oluşturan gaz molekülleri de Dünya'yı çeker.

Peki öyleyse neden hepsi Dünya'nın yüzeyine düşmüyor? Dünyanın hava kabuğu, atmosferi nasıl korunur? Bunu anlamak için, gaz moleküllerinin sürekli ve gelişigüzel hareket halinde olduğunu dikkate almalıyız. Ama sonra başka bir soru ortaya çıkıyor: Bu moleküller neden dünya uzayına, yani uzaya uçmuyorlar.

Dünyayı tamamen terk etmek için, molekül gibi uzay gemisi veya bir roket, çok yüksek bir hıza sahip olmalıdır (en az 11,2 km/s). Bu sözde ikinci kaçış hızı. Dünya'nın hava kabuğundaki çoğu molekülün hızı, bu kozmik hızdan çok daha düşüktür. Bu nedenle, çoğu yerçekimi ile Dünya'ya bağlıdır, yalnızca ihmal edilebilir sayıda molekül Dünya'nın ötesine uzaya uçar.

Moleküllerin rastgele hareketi ve yerçekiminin onlar üzerindeki etkisi, gaz moleküllerinin Dünya'nın yakınında uzayda "yüzerek" bir hava kabuğu veya bizim bildiğimiz atmosfer oluşturmasıyla sonuçlanır.

Ölçümler, hava yoğunluğunun yükseklikle birlikte hızla azaldığını göstermektedir. Yani, Dünya'dan 5,5 km yükseklikte, hava yoğunluğu Dünya yüzeyindeki yoğunluğundan 2 kat daha azdır, 11 km yükseklikte - 4 kat daha az vb. Ne kadar yüksekse, hava o kadar nadirdir. Ve son olarak, en üst katmanlarda (Dünya'dan yüzlerce ve binlerce kilometre yukarıda), atmosfer yavaş yavaş havasız boşluğa dönüşür. Dünyanın hava kabuğunun net bir sınırı yoktur.

Kesin konuşmak gerekirse, yerçekimi etkisi nedeniyle, herhangi bir kapalı kaptaki gazın yoğunluğu, kabın tüm hacmi boyunca aynı değildir. Kabın alt kısmında gazın yoğunluğu üst kısımlarına göre daha fazladır ve bu nedenle kap içindeki basınç aynı değildir. Geminin alt kısmı üst kısmından daha büyüktür. Ancak kapta bulunan gaz için yoğunluk ve basınçtaki bu fark o kadar küçüktür ki çoğu durumda tamamen göz ardı edilebilir, sadece farkında olun. Ancak birkaç bin kilometreyi aşan bir atmosfer için fark önemlidir.

Atmosfer basıncının ölçülmesi. Torricelli deneyimi.

Bir sıvı sütununun basıncını hesaplamak için formül (§ 38) kullanılarak atmosferik basıncı hesaplamak imkansızdır. Böyle bir hesaplama için atmosferin yüksekliğini ve havanın yoğunluğunu bilmeniz gerekir. Ancak atmosferin kesin bir sınırı yoktur ve farklı yüksekliklerdeki hava yoğunluğu farklıdır. Ancak atmosferik basınç, 17. yüzyılda bir İtalyan bilim adamı tarafından önerilen bir deney kullanılarak ölçülebilir. Evangelista Torricelli Galileo'nun öğrencisi.

Torricelli'nin deneyi şu şekildedir: yaklaşık 1 m uzunluğunda, bir ucu kapalı cam bir tüp cıva ile doldurulmuştur. Daha sonra tüpün ikinci ucu sıkıca kapatılarak ters çevrilir ve cıvalı bir bardağa indirilir, burada tüpün bu ucu cıva seviyesinin altında açılır. Herhangi bir sıvı deneyinde olduğu gibi civanın bir kısmı bardağa dökülür ve bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan cıva sütununun yüksekliği yaklaşık 760 mm'dir. Tüpün içindeki cıvanın üzerinde hava yoktur, havasız bir boşluk vardır, dolayısıyla bu tüpün içindeki cıva sütununa yukarıdan hiçbir gaz basınç uygulamaz ve ölçümleri etkilemez.

Yukarıda anlatılan deneyimi öneren Torricelli de açıklamasını yaptı. Atmosfer, bardaktaki cıvanın yüzeyine baskı yapar. Merkür dengede. Bu, tüpteki basıncın olduğu anlamına gelir. aa 1 (şekle bakın) atmosfer basıncına eşittir. Atmosfer basıncı değiştiğinde tüpteki cıva kolonunun yüksekliği de değişir. Basınç arttıkça kolon uzar. Basınç düştükçe cıva kolonunun yüksekliği azalır.

aa1 seviyesindeki tüpteki basınç, tüpün üst kısmındaki cıvanın üzerinde hava bulunmadığından tüpteki cıva sütununun ağırlığı ile oluşturulur. Dolayısıyla bunu takip eder atmosferik basınç, tüpteki cıva kolonunun basıncına eşittir , yani

p bankamatik = p Merkür.

Atmosfer basıncı ne kadar yüksek olursa, Torricelli'nin deneyindeki cıva sütunu da o kadar yüksek olur. Bu nedenle pratikte atmosfer basıncı cıva sütununun yüksekliğiyle (milimetre veya santimetre cinsinden) ölçülebilir. Örneğin, atmosfer basıncı 780 mm Hg ise. Sanat. ("milimetre cıva" derler), bu, havanın 780 mm yüksekliğindeki dikey bir cıva sütunuyla aynı basıncı ürettiği anlamına gelir.

Dolayısıyla bu durumda atmosfer basıncı birimi olarak 1 milimetre cıva (1 mm Hg) alınır. Bu birim ile bildiğimiz birim arasındaki ilişkiyi bulalım - paskal(Baba).

1 mm yüksekliğindeki cıva sütununun ρ basıncı:

p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13.600 kg / m3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Yani, 1 mm Hg. Sanat. = 133.3 Kişi

Şu anda, atmosferik basınç genellikle hektopaskal cinsinden ölçülür (1 hPa = 100 Pa). Örneğin, hava durumu raporları, basıncın 760 mmHg ile aynı olan 1013 hPa olduğunu bildirebilir. Sanat.

Tüpteki cıva sütununun yüksekliğini günlük olarak gözlemleyen Torricelli, bu yüksekliğin değiştiğini, yani atmosfer basıncının sabit olmadığını, artıp azalabileceğini keşfetti. Torricelli, atmosferik basıncın havadaki değişikliklerle ilgili olduğunu da fark etti.

Torricelli'nin deneyinde kullanılan cıva tüpüne dikey bir ölçek takarsanız, en basit cihazı elde edersiniz - cıva barometresi (Yunancadan. barolar- ağırlık, metre- ölçüm). Atmosfer basıncını ölçmek için kullanılır.

Barometre - aneroid.

Uygulamada, atmosferik basıncı ölçmek için metal bir barometre kullanılır. göktaşı (Yunancadan çevrilmiştir - göktaşı). Barometre cıva içermediği için bu adla anılır.

Anaroidin görünümü şekilde gösterilmiştir. Ana kısmı, dalgalı (oluklu) bir yüzeye sahip bir metal kutu 1'dir (diğer şekle bakın). Bu kutudan hava pompalanır ve atmosferik basıncın kutuyu ezmemesi için kapağı 2 bir yay ile yukarı çekilir. Atmosfer basıncı arttıkça kapak aşağı doğru esner ve yayı gerer. Basınç düştüğünde, yay kapağı düzeltir. Bir ok ibresi 4, basınç değiştiğinde sağa veya sola hareket eden bir aktarma mekanizması 3 aracılığıyla yaya tutturulmuştur. Okun altında, bölümleri bir cıva barometresinin göstergelerine göre işaretlenmiş bir ölçek sabitlenmiştir. Böylece, aneroid iğnesinin karşısında durduğu 750 sayısı (bkz. Şek.), cıva barometresinde belirli bir anda cıva sütununun yüksekliğinin 750 mm olduğunu gösterir.

Bu nedenle atmosfer basıncı 750 mm Hg'dir. Sanat. veya ≈ 1000 hPa.

Atmosfer basıncındaki değişiklikler havadaki değişikliklerle ilişkilendirildiğinden, atmosfer basıncının değeri önümüzdeki günlerde hava durumunu tahmin etmek için çok önemlidir. Bir barometre, meteorolojik gözlemler için gerekli bir araçtır.

Çeşitli yüksekliklerde atmosferik basınç.

Bir sıvıda, bildiğimiz gibi basınç, sıvının yoğunluğuna ve sütununun yüksekliğine bağlıdır. Düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle sıvının farklı derinliklerdeki yoğunluğu hemen hemen aynıdır. Bu nedenle, basıncı hesaplarken yoğunluğunun sabit olduğunu kabul eder ve yalnızca yükseklikteki değişimi hesaba katarız.

Durum gazlarla daha karmaşıktır. Gazlar oldukça sıkıştırılabilir. Ve gaz ne kadar sıkıştırılırsa, yoğunluğu ve ürettiği basınç da o kadar büyük olur. Sonuçta, bir gazın basıncı, moleküllerinin vücut yüzeyine çarpmasıyla oluşur.

Dünyanın yüzeyine yakın hava katmanları, üzerlerinde bulunan tüm hava katmanları tarafından sıkıştırılır. Ancak yüzeyden hava tabakası ne kadar yüksekse, sıkıştırılması o kadar zayıf, yoğunluğu o kadar düşük olur. Bu nedenle, ürettiği daha az basınç. Örneğin, bir balon Dünya yüzeyinin üzerine çıkarsa, balon üzerindeki hava basıncı azalır. Bu sadece üzerindeki hava sütununun yüksekliğinin azalması nedeniyle değil, aynı zamanda hava yoğunluğunun azalması nedeniyle de olur. Üstte alttan daha küçüktür. Bu nedenle, hava basıncının rakıma bağımlılığı sıvılarınkinden daha karmaşıktır.

Gözlemler, deniz seviyesindeki alanlarda atmosfer basıncının ortalama 760 mm Hg olduğunu göstermektedir. Sanat.

0 ° C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğindeki bir cıva kolonunun basıncına eşit atmosfer basıncına normal atmosfer basıncı denir..

normal atmosfer basıncı 101 300 Pa = 1013 hPa'ya eşittir.

Rakım ne kadar yüksek olursa, basınç o kadar düşük olur.

Küçük artışlarla ortalama olarak her 12 m'lik yükseliş için basınç 1 mm Hg azalır. Sanat. (veya 1,33 hPa).

Basıncın rakıma bağlı olduğunu bilerek, barometrenin okumalarını değiştirerek deniz seviyesinden yüksekliği belirlemek mümkündür. Deniz seviyesinden yüksekliği doğrudan ölçebileceğiniz bir ölçeğe sahip olan aneroidler denir. altimetreler . Havacılıkta ve dağlara tırmanırken kullanılırlar.

Basınç ölçerler.

Atmosfer basıncını ölçmek için barometrelerin kullanıldığını zaten biliyoruz. Atmosfer basıncından daha büyük veya daha düşük basınçları ölçmek için, basınç ölçerler (Yunancadan. manolar- nadir, göze çarpmayan metre- ölçüm). Basınç göstergeleri sıvı ve metal.

Önce cihazı ve eylemi düşünün açık sıvı manometresi. İçine bir miktar sıvının döküldüğü iki ayaklı bir cam tüpten oluşur. Sıvı, her iki dizde aynı seviyede kurulur, çünkü kabın dizlerinde yüzeyine yalnızca atmosferik basınç etki eder.

Böyle bir manometrenin nasıl çalıştığını anlamak için, bir tarafı lastik film ile kaplı yuvarlak yassı bir kutuya bir lastik boru ile bağlanabilir. Parmağınızı filme bastırırsanız kutuya bağlı olan manometre dizindeki sıvı seviyesi azalır, diğer dizindeki sıvı seviyesi yükselir. Bunu ne açıklıyor?

Filme basmak kutudaki hava basıncını arttırır. Pascal yasasına göre basınçtaki bu artış, kutuya bağlı olan manometrenin o dizindeki sıvıya aktarılır. Bu nedenle, bu dizdeki sıvı üzerindeki basınç, sıvıya yalnızca atmosferik basıncın etki ettiği diğer dizdekinden daha büyük olacaktır. Bu aşırı basıncın kuvveti altında, sıvı hareket etmeye başlayacaktır. Sıkıştırılmış hava ile dizde sıvı düşecek, diğerinde yükselecektir. Basınçlı havanın fazla basıncı, manometrenin diğer ayağında fazla sıvı kolonunun ürettiği basınç ile dengelendiğinde sıvı dengeye (durmaya) gelecektir.

Film üzerindeki basınç ne kadar güçlüyse, fazla sıvı kolonu o kadar yüksek, basıncı da o kadar yüksek. Sonuç olarak, basınçtaki değişiklik, bu fazlalık sütunun yüksekliği ile değerlendirilebilir.

Şekil, böyle bir basınç göstergesinin bir sıvı içindeki basıncı nasıl ölçebileceğini göstermektedir. Tüp sıvıya ne kadar derin daldırılırsa, manometre dizlerindeki sıvı sütunlarının yükseklik farkı o kadar büyük olur., öyleyse, bu nedenle ve sıvı daha fazla basınç üretir.

Cihaz kutusunu sıvının içinde bir miktar derinliğe kurar ve bir filmle yukarı, yanlara ve aşağı çevirirseniz, manometre okumaları değişmeyecektir. Böyle olması gerekiyordu çünkü sıvı içinde aynı seviyede basınç her yönde aynıdır.

resim gösterir metal manometre . Böyle bir manometrenin ana kısmı, bir boruya bükülmüş metal bir borudur. 1 , bir ucu kapalı. Bir dokunuşla tüpün diğer ucu 4 Basıncın ölçüldüğü kap ile iletişim kurar. Basınç arttıkça tüp esner. Kapalı ucunun bir kaldıraçla hareketi 5 ve dişliler 3 atıcıya geçti 2 aletin ölçeği etrafında hareket ediyor. Basınç düştüğünde, boru esnekliği nedeniyle önceki konumuna geri döner ve ok, ölçeğin sıfır bölümüne döner.

Pistonlu sıvı pompası.

Daha önce ele aldığımız deneyde (§ 40), atmosferik basıncın etkisiyle cam bir tüpteki suyun pistonun arkasında yükseldiği bulundu. Bu eyleme dayalı piston pompalar.

Şekilde pompa şematik olarak gösterilmiştir. İçinde yukarı ve aşağı hareket eden, kabın duvarlarına sıkıca yapışan bir silindirden, pistondan oluşur. 1 . Valfler, silindirin alt kısmına ve pistonun kendisine yerleştirilmiştir. 2 sadece yukarı doğru açılır. Piston yukarı doğru hareket ettiğinde, atmosferik basıncın etkisi altında boruya su girer, alt valfi kaldırır ve pistonun arkasına geçer.

Piston aşağı doğru hareket ettiğinde, pistonun altındaki su alt valfe baskı yapar ve kapanır. Aynı zamanda suyun basıncı altında pistonun içindeki bir valf açılır ve su pistonun üzerindeki boşluğa akar. Pistonun bir sonraki yukarı hareketi ile üzerindeki su da bulunduğu yerde yükselir ve çıkış borusuna dökülür. Aynı zamanda, pistonun arkasında, piston daha sonra indirildiğinde üzerinde olacak olan yeni bir su kısmı yükselir ve tüm bu prosedür, pompa çalışırken tekrar tekrar tekrarlanır.

Hidrolik baskı.

Pascal yasası eylemi açıklamanıza izin verir hidrolik makine (Yunancadan. hidrolik- su). Bunlar, hareketi sıvıların hareket ve denge yasalarına dayanan makinelerdir.

Hidrolik makinenin ana kısmı, pistonlar ve bir bağlantı borusu ile donatılmış, farklı çaplarda iki silindirdir. Pistonların ve tüpün altındaki boşluk sıvıyla (genellikle mineral yağ) doldurulur. Pistonlara etki eden kuvvetler olmadığı sürece her iki silindirdeki sıvı sütunlarının yükseklikleri aynıdır.

Şimdi kuvvetlerin olduğunu varsayalım. F 1 ve F 2 - pistonlara etki eden kuvvetler, S 1 ve S 2 - piston alanları. İlk (küçük) pistonun altındaki basınç p 1 = F 1 / S 1 , ve ikincinin altında (büyük) p 2 = F 2 / S 2. Pascal yasasına göre, durgun bir sıvının basıncı her yöne eşit olarak iletilir, yani p 1 = p 2 veya F 1 / S 1 = F 2 / S 2 , nereden:

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

Bu nedenle, güç F 2 çok daha fazla güç F 1 , Büyük pistonun alanı, küçük pistonun alanından kaç kat daha fazladır?. Örneğin, büyük pistonun alanı 500 cm2 ve küçük olanın alanı 5 cm2 ise ve küçük pistona 100 N'lik bir kuvvet etki ederse, o zaman pistona 100 kat daha büyük bir kuvvet etki eder. daha büyük piston, yani 10.000 N.

Böylece bir hidrolik makine yardımıyla büyük bir kuvveti küçük bir kuvvetle dengelemek mümkündür.

Davranış F 1 / F 2 güçteki artışı gösterir. Örneğin yukarıdaki örnekte yürürlükte olan kazanç 10.000 N / 100 N = 100'dür.

Presleme (sıkma) işleminde kullanılan hidrolik makineye denir. hidrolik baskı .

Hidrolik presler, çok fazla gücün gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Örneğin, yağ değirmenlerinde tohumlardan yağ sıkmak için, kontrplak, karton, saman preslemek için. Çelik fabrikaları, çelik makine milleri, demiryolu tekerlekleri ve diğer birçok ürünü yapmak için hidrolik presler kullanır. Modern hidrolik presler, onlarca ve yüz milyonlarca newtonluk bir kuvvet geliştirebilir.

Hidrolik presin cihazı şekilde şematik olarak gösterilmiştir. Preslenecek gövde 1 (A), büyük bir pistona 2 (B) bağlı bir platform üzerine yerleştirilmiştir. Küçük piston 3 (D), sıvı üzerinde büyük bir basınç oluşturur. Bu basınç silindirleri dolduran sıvının her noktasına iletilir. Bu nedenle, aynı basınç ikinci büyük pistona etki eder. Ancak 2. (büyük) pistonun alanı küçük olanın alanından daha büyük olduğu için, üzerine etki eden kuvvet piston 3'e (D) etki eden kuvvetten daha büyük olacaktır. Bu kuvvet altında piston 2 (B) yükselecektir. Piston 2 (B) yükseldiğinde, gövde (A) sabit üst platforma yaslanır ve sıkıştırılır. Manometre 4 (M) sıvı basıncını ölçer. Akışkan basıncı izin verilen değeri aştığında emniyet valfi 5 (P) otomatik olarak açılır.

Küçük bir silindirden büyük bir sıvıya, küçük pistonun 3 (D) tekrarlanan hareketleri ile pompalanır. Bu, aşağıdaki şekilde yapılır. Küçük piston (D) kaldırıldığında valf 6 (K) açılır ve pistonun altındaki boşluğa sıvı emilir. Küçük piston, sıvı basıncının etkisi altında alçaltıldığında, valf 6 (K) kapanır ve valf 7 (K") açılır ve sıvı büyük bir kaba geçer.

Su ve gazın, içine daldırılmış bir cisim üzerindeki etkisi.

Su altında, havada güçlükle kaldırılabilen bir taşı kolayca kaldırabiliriz. Mantarı suya batırır ve elinizden bırakırsanız yüzer. Bu fenomenler nasıl açıklanabilir?

Sıvının kabın tabanına ve duvarlarına baskı yaptığını biliyoruz (§ 38). Ve sıvının içine bir miktar katı cisim yerleştirilirse, o zaman kabın duvarları gibi basınca da maruz kalacaktır.

Sıvının yanından içine daldırılan gövdeye etki eden kuvvetleri düşünün. Akıl yürütmeyi kolaylaştırmak için, tabanları sıvının yüzeyine paralel olan paralel yüzlü bir gövde seçiyoruz (Şek.). Vücudun yan yüzlerine etki eden kuvvetler çiftler halinde eşittir ve birbirini dengeler. Bu kuvvetlerin etkisi altında vücut sıkıştırılır. Ancak vücudun üst ve alt yüzlerine etki eden kuvvetler aynı değildir. Üst yüze yukarıdan kuvvetle bastırır F 1 sütun sıvı uzun h bir . Alt yüz seviyesinde, basınç, yüksekliği olan bir sıvı kolonu üretir. h 2. Bu basınç, bildiğimiz gibi (§ 37), sıvının içinde her yöne iletilir. Bu nedenle vücudun alt yüzüne aşağıdan yukarıya doğru bir kuvvetle F 2, bir sıvı sütununa yüksek basar h 2. Fakat h 2 tane daha h 1 , dolayısıyla kuvvet modülü F 2 daha fazla güç modülü F bir . Bu nedenle vücut bir kuvvetle sıvının dışına itilir. F sen t, eşit fark kuvvetler F 2 - F 1 , yani

Ancak S·h = V, burada V paralelyüzün hacmidir ve ρW ·V = mW paralelyüzün hacmindeki sıvının kütlesidir. Sonuç olarak, F vyt \u003d g m kuyusu \u003d P kuyusu, yani kaldırma kuvveti, sıvının içine daldırılan cismin hacmindeki ağırlığına eşittir(Kaldırma kuvveti, içine daldırılan cismin hacmi ile aynı hacme sahip bir sıvının ağırlığına eşittir). Bir cismi sıvıdan dışarı iten bir kuvvetin varlığını deneysel olarak keşfetmek kolaydır. resim üzerinde a sonunda bir ok işaretçisi olan bir yaydan sarkıtılan bir gövdeyi gösterir. Ok, tripod üzerindeki yayın gerginliğini gösterir. Vücut suya bırakıldığında yay büzülür (Şek. b). Vücuda aşağıdan yukarıya doğru bir kuvvet uygularsanız, örneğin elinizle bastırırsanız (kaldırırsanız), yayın aynı kasılması elde edilir. Bu nedenle, deneyim bunu doğrular sıvı içindeki bir cisme etki eden kuvvet, cismi sıvının dışına iter. Bildiğimiz gibi gazlar için Pascal yasası da geçerlidir. Bu yüzden gazdaki cisimler onları gazdan dışarı iten bir kuvvete maruz kalır. Bu kuvvetin etkisiyle balonlar yükselir. Bir cismi gazdan dışarı iten bir kuvvetin varlığı deneysel olarak da gözlemlenebilir. Kısaltılmış ölçekli bir tavaya bir cam top veya mantarla kapatılmış büyük bir şişe asıyoruz. Terazi dengelidir. Daha sonra şişenin (veya topun) altına, tüm şişeyi çevreleyecek şekilde geniş bir kap yerleştirilir. Kap, yoğunluğu havanın yoğunluğundan daha büyük olan karbondioksit ile doldurulur (bu nedenle karbon dioksit alçalır ve kabı doldurur, içindeki havayı değiştirir). Bu durumda terazinin dengesi bozulur. Asılı bir şişesi olan bir fincan yükselir (Şek.). Karbon dioksite batırılmış bir şişe, havada ona etki edenden daha büyük bir kaldırma kuvveti yaşar. Bir cismi sıvı veya gazdan dışarı iten kuvvet, bu cisme uygulanan yerçekimi kuvvetinin tersi yönündedir.. Bu nedenle, prolcosmos). Bu, havada güçlükle tutabildiğimiz cisimleri bazen suda neden kolayca kaldırdığımızı açıklıyor. Yaydan küçük bir kova ve silindirik bir gövde sarkıtılmıştır (Şek. a). Tripod üzerindeki ok, yayın uzantısını gösterir. Vücudun havadaki ağırlığını gösterir. Gövdeyi kaldırdıktan sonra altına, tahliye borusu seviyesine kadar sıvı ile doldurulmuş bir tahliye kabı yerleştirilir. Bundan sonra vücut tamamen sıvıya daldırılır (Şek., b). nerede hacmi vücudun hacmine eşit olan sıvının bir kısmı dışarı dökülür bir dökme kabından bir bardağa. Yay büzülür ve yayın ibresi yükselir ve cismin sıvı içindeki ağırlığının azaldığını gösterir. Bu durumda, yerçekimi kuvvetine ek olarak, vücuda başka bir kuvvet etki ederek onu sıvının dışına iter. Camdan gelen sıvı üst kovaya (yani vücut tarafından yerinden edilen kovaya) dökülürse, yaylı işaretçi ilk konumuna geri dönecektir (Şek., c). Bu deneyime dayanarak, şu sonuca varılabilir: Tamamen bir sıvıya batırılmış bir cismi iten kuvvet, bu cismin hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir. . 48. maddede de aynı sonuca vardık. Bir miktar gaza batırılmış bir cisimle benzer bir deney yapılsaydı, bu şunu gösterirdi: cismi gazdan dışarı iten kuvvet de cismin hacminde alınan gazın ağırlığına eşittir. . Bir cismi sıvı veya gazdan dışarı iten kuvvete denir. Arşimet kuvveti , bilim adamının onuruna Arşimet varlığına ilk işaret eden ve önemini hesaplayan kişi. Bu nedenle, deneyim, Arşimet (veya kaldırma) kuvvetinin, vücut hacmindeki sıvının ağırlığına eşit olduğunu doğrulamıştır, yani. F bir = P f = g m ve. Vücut tarafından yer değiştiren sıvının kütlesi mf , yoğunluğu ρ w ve sıvıya daldırılan vücudun hacmi V t cinsinden ifade edilebilir (çünkü V l - vücut tarafından yer değiştiren sıvının hacmi eşittir V t - sıvıya daldırılan vücudun hacmi), yani m W = ρ W V t. Sonra şunu elde ederiz: F bir= g ρ ve · V t Bu nedenle Arşimet kuvveti, cismin daldırıldığı sıvının yoğunluğuna ve bu cismin hacmine bağlıdır. Ancak, örneğin bir sıvıya batırılmış bir cismin maddesinin yoğunluğuna bağlı değildir, çünkü bu miktar elde edilen formüle dahil edilmez. Şimdi bir sıvıya (veya gaza) batırılmış bir cismin ağırlığını belirleyelim. Bu durumda vücuda etki eden iki kuvvet zıt yönlere yönlendirildiğinden (yerçekimi aşağı ve Arşimet kuvveti yukarı), o zaman vücudun P 1 sıvısındaki ağırlığı, vücudun vakumdaki ağırlığından daha az olacaktır. P = gr m Arşimet kuvvetlerine F bir = g m w (nerede m w vücut tarafından yer değiştiren sıvı veya gazın kütlesidir). Böylece, Bir cisim bir sıvı veya gaza daldırılırsa, yer değiştirdiği sıvı veya gazın ağırlığı kadar ağırlık kaybeder.. Örnek. Deniz suyunda hacmi 1,6 m 3 olan bir taşa etki eden kaldırma kuvvetini belirleyiniz. Problemin durumunu yazıp çözelim. Yüzen cisim sıvının yüzeyine ulaştığında, yukarı doğru daha fazla hareket etmesiyle Arşimet kuvveti azalacaktır. Neden? Niye? Ancak vücudun sıvıya batırılan kısmının hacmi azalacağından ve Arşimet kuvveti, vücudun içine daldırılan kısmının hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir. Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda, vücut duracak ve kısmen içine daldırılmış sıvının yüzeyinde yüzecektir. Ortaya çıkan sonucun deneysel olarak doğrulanması kolaydır. Tahliye borusunun seviyesine kadar tahliye teknesine su dökün. Bundan sonra, daha önce havada tarttıktan sonra yüzen gövdeyi kaba daldıralım. Suya inen vücut, vücudun içine daldırılan kısmının hacmine eşit bir hacimde su değiştirir. Bu suyu tarttıktan sonra, ağırlığının (Arşimet kuvveti), yüzen bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetine veya bu cismin havadaki ağırlığına eşit olduğunu bulduk. Farklı sıvılarda - su, alkol, tuz çözeltisi - yüzen diğer cisimlerle aynı deneyleri yaptıktan sonra, emin olabilirsiniz: Bir cisim bir sıvı içinde yüzüyorsa, sıvının yer değiştirdiği sıvının ağırlığı, bu cismin havadaki ağırlığına eşittir.. bunu kanıtlamak kolay katı bir katının yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse cisim böyle bir sıvının içinde batar. Daha düşük yoğunluğa sahip bir cisim bu sıvıda yüzer.. Örneğin bir demir parçası suda batar ama cıvada yüzer. Yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşit olan cisim ise sıvının içinde dengede kalır. Buz, yoğunluğu suyunkinden daha az olduğu için suyun yüzeyinde yüzer. Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna göre ne kadar düşükse, azınlık vücut sıvıya batırılır . Vücut ve sıvının eşit yoğunlukları ile vücut sıvının içinde herhangi bir derinlikte yüzer. Su ve kerosen gibi birbiriyle karışmayan iki sıvı, yoğunluklarına göre bir kapta bulunur: kabın alt kısmında - daha yoğun su (ρ = 1000 kg / m3), üstte - daha hafif gazyağı (ρ = 800 kg/m3) . yaşayan canlı organizmaların ortalama yoğunluğu su ortamı, suyun yoğunluğundan çok az farklıdır, bu nedenle ağırlıkları Arşimet kuvveti tarafından neredeyse tamamen dengelenir. Bu sayede suda yaşayan hayvanların karasal olanlar kadar güçlü ve büyük iskeletlere ihtiyacı yoktur. Aynı nedenle su bitkilerinin gövdeleri de elastiktir. Bir balığın yüzme kesesi hacmini kolayca değiştirir. Balık, kaslarının yardımıyla büyük bir derinliğe indiğinde ve üzerindeki su basıncı arttığında, balon büzülür, balığın vücut hacmi azalır ve yukarı doğru itmez, derinliklerde yüzer. Böylece balık, dalışının derinliğini belirli sınırlar içinde ayarlayabilir. Balinalar, akciğer kapasitelerini daraltarak ve genişleterek dalış derinliklerini düzenlerler. Yelkenli gemiler. Nehirlerde, göllerde, denizlerde ve okyanuslarda yüzen gemiler, farklı yoğunluktaki farklı malzemelerden yapılır. Gemilerin gövdesi genellikle çelik saclardan yapılır. Gemilere güç veren tüm iç bağlantı elemanları da metalden yapılmıştır. Gemilerin inşası için, suyla karşılaştırıldığında hem daha yüksek hem de daha düşük yoğunluklara sahip olan çeşitli malzemeler kullanılır. Gemiler nasıl yüzer, gemiye biner ve büyük yükleri nasıl taşır? Yüzen bir cisimle yapılan bir deney (§ 50), cismin su altı kısmıyla o kadar fazla su değiştirdiğini ve bu suyun ağırlık olarak cismin havadaki ağırlığına eşit olduğunu gösterdi. Bu aynı zamanda herhangi bir gemi için de geçerlidir. Geminin sualtı kısmı tarafından yer değiştiren suyun ağırlığı, havadaki kargo ile geminin ağırlığına veya kargo ile gemiye etki eden yerçekimi kuvvetine eşittir.. Bir geminin su altında kaldığı derinliğe ne ad verilir? taslak . İzin verilen en derin su çekimi, geminin gövdesinde kırmızı bir çizgi ile işaretlenir. su hattı (Hollandaca'dan. su- su). Geminin su hattına daldırıldığında yer değiştirdiği suyun ağırlığı, yük taşıyan gemiye etki eden yerçekimi kuvvetine eşit, geminin yer değiştirmesi olarak adlandırılır.. Halihazırda, petrolün taşınması için deplasmanı 5.000.000 kN (5 10 6 kN) ve daha fazla olan, yani yük ile birlikte kütlesi 500.000 ton (5 10 5 t) ve daha fazla olan gemiler inşa edilmektedir. Yer değiştirmeden geminin kendi ağırlığını çıkarırsak, o zaman bu geminin taşıma kapasitesini elde ederiz. Taşıma kapasitesi, geminin taşıdığı yükün ağırlığını gösterir. Gemi yapımı o zamandan beri var Antik Mısır, Fenike'de (Fenikelilerin en iyi gemi yapımcılarından biri olduğuna inanılıyor), Antik Çin. Rusya'da gemi yapımı 17. ve 18. yüzyılların başında ortaya çıktı. Esas olarak savaş gemileri inşa edildi, ancak ilk buzkıran, içten yanmalı motorlu gemiler ve nükleer buzkıran Arktika Rusya'da inşa edildi. Havacılık. 1783'te Montgolfier kardeşlerin topunu anlatan çizim: "Balonun görünümü ve tam boyutları Toprak"İlki hangisiydi?" 1786 Eski zamanlardan beri insanlar denizde yelken açarken bulutların üzerinde uçabilmenin, hava okyanusunda yüzebilmenin hayalini kurmuşlardır. havacılık için İlk başta, ısıtılmış hava veya hidrojen veya helyum ile doldurulmuş balonlar kullanıldı. Bir balonun havaya yükselebilmesi için Arşimet kuvvetinin (kaldırma kuvveti) olması gerekir. F Topa etki eden A, yerçekiminden daha fazlaydı F ağır, yani F bir > F ağır Top yükseldikçe, ona etki eden Arşimet kuvveti azalır ( F bir = gρV), çünkü üst atmosferin yoğunluğu Dünya yüzeyinden daha azdır. Daha yükseğe çıkmak için toptan özel bir safra (ağırlık) düşürülür ve bu, topu hafifletir. Sonunda top maksimum kaldırma yüksekliğine ulaşır. Topu indirmek için, gazın bir kısmı özel bir valf kullanılarak kabuğundan salınır. Yatay yönde balon sadece rüzgarın etkisi altında hareket eder, bu yüzden balon denir. balon (Yunancadan hava- hava, stato- ayakta). Kısa bir süre önce, atmosferin üst katmanlarını, stratosferi incelemek için devasa balonlar kullanıldı. stratostatlar . Hava yoluyla yolcu ve yük taşımak için büyük uçakların nasıl yapıldığını öğrenmeden önce, kontrollü balonlar kullanılıyordu - hava gemileri. Uzatılmış bir şekle sahiptirler, gövdenin altında pervaneyi çalıştıran motorlu bir gondol asılıdır. Balon sadece kendi kendine yükselmekle kalmaz, aynı zamanda bazı kargoları da kaldırabilir: bir kabin, insanlar, aletler. Bu nedenle bir balonun ne tür bir yükü kaldırabileceğini öğrenmek için onu belirlemek gerekir. kaldırma kuvveti. Örneğin, helyumla dolu 40 m3 hacimli bir balon havaya fırlatılsın. Topun kabuğunu dolduran helyum kütlesi şuna eşit olacaktır: m Ge \u003d ρ Ge V \u003d 0,1890 kg / m3 40 m3 \u003d 7,2 kg, ve ağırlığı: P Ge = g m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N. Havadaki bu topa etki eden kaldırma kuvveti (Arşimet), 40 m3 hacimli havanın ağırlığına eşittir, yani. F A \u003d g ρ hava V; F A \u003d 9,8 N / kg 1,3 kg / m3 40 m3 \u003d 520 N. Bu, bu topun 520 N - 71 N = 449 N ağırlığındaki bir yükü kaldırabileceği anlamına gelir. Bu, onun kaldırma kuvvetidir. Aynı hacme sahip ancak hidrojenle dolu bir balon 479 N'luk bir yükü kaldırabilir. Bu, kaldırma kuvvetinin helyumla dolu bir balonunkinden daha büyük olduğu anlamına gelir. Ancak yine de helyum yanmadığı ve bu nedenle daha güvenli olduğu için daha sık kullanılır. Hidrojen yanıcı bir gazdır. Sıcak hava ile dolu bir balonu kaldırıp indirmek çok daha kolaydır. Bunun için topun alt kısmında yer alan deliğin altına bir bek yerleştirilmiştir. Bir gaz brülörü kullanarak, topun içindeki havanın sıcaklığını, yani yoğunluğunu ve kaldırma kuvvetini kontrol edebilirsiniz. Topun daha yükseğe çıkması için içindeki havayı daha kuvvetli ısıtmak, brülörün alevini arttırmak yeterlidir. Brülör alevi azaldığında topun içindeki havanın sıcaklığı düşer ve top aşağı iner. Topun ve kabinin ağırlığının kaldırma kuvvetine eşit olacağı bir top sıcaklığı seçmek mümkündür. Ardından top havada asılı kalacak ve ondan gözlem yapmak kolay olacaktır. Bilim geliştikçe, havacılık teknolojisinde de önemli değişiklikler oldu. Dayanıklı, dona dayanıklı ve hafif hale gelen balonlar için yeni mermiler kullanmak mümkün hale geldi. Radyo mühendisliği, elektronik, otomasyon alanındaki başarılar insansız balonların tasarlanmasını mümkün kıldı. Bu balonlar, atmosferin alt katmanlarında coğrafi ve biyomedikal araştırmalar için hava akımlarını incelemek için kullanılır. Basınç, doğada ve insan yaşamında özel bir rol oynayan fiziksel bir niceliktir. Gözle algılanamayan bu fenomen sadece durumu etkilemekle kalmaz çevre, ama aynı zamanda herkes tarafından çok iyi hissediliyor. Ne olduğunu, ne tür olduğunu ve farklı ortamlarda basıncı (formülü) nasıl bulacağımızı bulalım. Fizik ve kimyada basınç denilen şey nedir? Bu terim, dik olarak uygulanan basınç kuvvetinin etki ettiği yüzey alanına oranı olarak ifade edilen önemli bir termodinamik miktarı ifade eder. Bu fenomen, içinde çalıştığı sistemin boyutuna bağlı değildir ve bu nedenle yoğun miktarları ifade eder. Denge durumunda, sistemdeki tüm noktalar için basınç aynıdır. Fizik ve kimyada, kısaltması olan "P" harfi ile gösterilir. Latin isim terim - pressura. Eğer bir Konuşuyoruz Bir sıvının ozmotik basıncı (hücre içindeki ve dışındaki basınç arasındaki denge) hakkında "P" harfi kullanılır. Basınç birimleri Uluslararası SI sisteminin standartlarına göre, söz konusu fiziksel fenomen paskal cinsinden ölçülür (Kiril - Pa, Latin - Ra). Basınç formülüne dayanarak, bir Pa'nın bir N'ye (newton - bir metrekareye (bir alan birimi) bölünmesi) eşit olduğu ortaya çıktı. Ancak pratikte bu birim çok küçük olduğu için paskal kullanmak oldukça zordur. Bu bakımdan SI sisteminin standartlarına ek olarak bu değer farklı bir şekilde ölçülebilmektedir. Aşağıda en ünlü analogları bulunmaktadır. Çoğu eski SSCB'de yaygın olarak kullanılmaktadır. Barlar. Bir çubuk 105 Pa'ya eşittir. Torres veya milimetre cıva. Yaklaşık bir Torr, 133.3223684 Pa'ya karşılık gelir. milimetre su sütunu. Metre su sütunu. teknik atmosferler. fiziksel atmosferler. Bir atm, 101.325 Pa ve 1.033233 at'ye eşittir. Kilogram-kuvvet bölü santimetrekare. Ayrıca ton-kuvvet ve gram-kuvvet vardır. Ek olarak, inç kare başına bir analog pound-kuvvet vardır. Genel basınç formülü (7. sınıf fizik) Belirli bir fiziksel miktarın tanımından, onu bulma yöntemi belirlenebilir. Aşağıdaki fotoğraf gibi görünüyor. İçinde F kuvvettir ve S alandır. Başka bir deyişle, basıncı bulmanın formülü, kuvvetinin etki ettiği yüzey alanına bölünmesidir. Aşağıdaki şekilde de yazılabilir: P = mg / S veya P = pVg / S. Böylece, bu fiziksel nicelik diğer termodinamik değişkenlerle ilişkilidir: hacim ve kütle. Basınç için şu ilke geçerlidir: kuvvetten etkilenen alan ne kadar küçükse, sahip olduğu baskı kuvveti miktarı o kadar fazladır. Ancak alan artarsa ​​(aynı kuvvetle) - istenen değer azalır. hidrostatik basınç formülü Maddelerin farklı toplu halleri, birbirinden farklı özelliklerinin varlığını sağlar. Buna dayanarak, içlerinde P'yi belirleme yöntemleri de farklı olacaktır. Örneğin, su basıncı (hidrostatik) formülü şöyle görünür: P = pgh. Aynı zamanda gazlar için de geçerlidir. Aynı zamanda, yükseklik ve hava yoğunluklarındaki farklılıktan dolayı atmosferik basıncı hesaplamak için kullanılamaz. Bu formülde p yoğunluk, g yerçekimi ivmesi ve h yüksekliktir. Buna göre cisim veya cisim ne kadar derine batarsa ​​sıvı (gaz) içerisinde ona uygulanan basınç o kadar fazladır. Söz konusu varyant, klasik örnek P = F / S'nin bir uyarlamasıdır. Kuvvetin, kütlenin serbest düşme hızına (F = mg) göre türevine eşit olduğunu ve sıvının kütlesinin, hacmin yoğunluğuna (m = pV) göre türevi olduğunu hatırlarsak, o zaman basınç formülü P = pVg / S şeklinde yazılabilir. Bu durumda hacim alan çarpı yüksekliktir (V = Sh). Bu verileri eklerseniz, pay ve paydadaki alanın azaltılabileceği ve çıktının yukarıdaki formül olduğu ortaya çıkıyor: P \u003d pgh. Sıvılardaki basınç göz önüne alındığında, katıların aksine, yüzey tabakasının eğriliğinin içlerinde sıklıkla mümkün olduğunu hatırlamakta fayda var. Ve bu da ek baskı oluşumuna katkıda bulunur. Bu gibi durumlar için biraz farklı bir basınç formülü kullanılır: P \u003d P 0 + 2QH. Bu durumda P 0, eğri olmayan bir tabakanın basıncıdır ve Q, sıvı gerilim yüzeyidir. H, Laplace Yasası ile belirlenen yüzeyin ortalama eğriliğidir: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). R 1 ve R 2 bileşenleri ana eğriliğin yarıçaplarıdır. Kısmi basınç ve formülü P = pgh yöntemi hem sıvılar hem de gazlar için geçerli olsa da, ikincisindeki basıncı biraz farklı bir şekilde hesaplamak daha iyidir. Gerçek şu ki, doğada, kural olarak, kesinlikle saf maddeler çok yaygın değildir, çünkü içinde karışımlar baskındır. Ve bu sadece sıvılar için değil aynı zamanda gazlar için de geçerlidir. Ve bildiğiniz gibi, bu bileşenlerin her biri, kısmi basınç adı verilen farklı bir basınç uygular. Tanımlaması oldukça kolaydır. İncelenmekte olan karışımın her bir bileşeninin basıncının toplamına eşittir (ideal gaz). Bundan, kısmi basınç formülünün şöyle göründüğü sonucu çıkar: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... vb. Genellikle hava basıncını belirlemenin gerekli olduğu durumlar vardır. Bununla birlikte, bazıları yanlışlıkla P = pgh şemasına göre yalnızca oksijenle hesaplamalar yapar. Ancak hava, farklı gazların bir karışımıdır. Azot, argon, oksijen ve diğer maddeleri içerir. Mevcut duruma bağlı olarak, hava basıncı formülü, tüm bileşenlerinin basınçlarının toplamıdır. Öyleyse, yukarıda bahsedilen P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... almalısınız. Basıncı ölçmek için en yaygın araçlar Yukarıdaki formülleri kullanarak söz konusu termodinamik miktarı hesaplamanın zor olmamasına rağmen, bazen hesaplamayı yapmak için zaman yoktur. Sonuçta, her zaman çok sayıda nüansı hesaba katmalısınız. Bu nedenle, kolaylık sağlamak için, bunu insanlar yerine yapmak için birkaç yüzyıl boyunca bir dizi cihaz geliştirilmiştir. Aslında, bu türden hemen hemen tüm cihazlar, bir basınç göstergesinin çeşitleridir (gazlarda ve sıvılarda basıncı belirlemeye yardımcı olur). Ancak tasarım, doğruluk ve kapsam bakımından farklılık gösterirler. Atmosfer basıncı, barometre adı verilen bir basınç göstergesi kullanılarak ölçülür. Vakumun (yani atmosfer basıncının altındaki basınç) belirlenmesi gerekiyorsa, bunun başka bir versiyonu olan bir vakum ölçer kullanılır. Bir insandaki kan basıncını öğrenmek için bir tansiyon aleti kullanılır. Çoğu için, invazif olmayan bir tonometre olarak bilinir. Bu tür cihazların pek çok çeşidi vardır: cıva mekanikten tam otomatik dijitale. Doğrulukları, yapıldıkları malzemelere ve ölçüm yerine bağlıdır. Ortamdaki basınç düşüşleri (İngilizce - basınç düşüşü) veya difnamometreler (dinamometrelerle karıştırılmamalıdır) kullanılarak belirlenir. basınç türleri Basıncı, onu bulma formülünü ve farklı maddeler için varyasyonlarını göz önünde bulundurarak, bu miktarın çeşitlerini öğrenmeye değer. Beş tane var. mutlak. barometrik AŞIRI. Vakum. Diferansiyel. mutlak Bu, atmosferin diğer gaz bileşenlerinin etkisini hesaba katmadan, bir maddenin veya nesnenin bulunduğu toplam basıncın adıdır. Pascal cinsinden ölçülür ve aşırı basınç ile atmosferik basıncın toplamıdır. Aynı zamanda barometrik ve vakum türleri arasındaki farktır. P = P 2 + P 3 veya P = P 2 - P 4 formülü ile hesaplanır. Dünya gezegeni koşullarında mutlak basınç için referans noktası olarak, havanın çıkarıldığı kabın içindeki basınç (yani klasik vakum) alınır. Çoğu termodinamik formülde yalnızca bu tür basınç kullanılır. barometrik Bu terim, Dünya'nın yüzeyi de dahil olmak üzere, içinde bulunan tüm nesneler ve nesneler üzerindeki atmosfer basıncını (yerçekimi) ifade eder. Çoğu insan bunu atmosferik adı altında da bilir. Ölçüldüğü yer ve zamana, hava şartlarına ve deniz seviyesinin üstünde/altında olmasına göre anılır ve değeri değişir. Barometrik basıncın değeri, normali boyunca birim alan başına atmosfer kuvvetinin modülüne eşittir. Kararlı bir atmosferde, bunun değeri fiziksel olgu alanı bire eşit olan bir taban üzerindeki hava sütununun ağırlığına eşittir. Barometrik basınç normu 101.325 Pa'dır (0 santigrat derecede 760 mm Hg). Ayrıca, nesne Dünya yüzeyinden ne kadar yüksekteyse, üzerindeki hava basıncı o kadar düşük olur. Her 8 km'de bir 100 Pa azalır. Bu özellik sayesinde dağlarda su ısıtıcılardaki su, evde ocakta olduğundan çok daha hızlı kaynar. Gerçek şu ki, basınç kaynama noktasını etkiler: azalmasıyla ikincisi azalır. Ve tam tersi. Düdüklü tencere ve otoklav gibi mutfak aletlerinin çalışması bu özellik üzerine inşa edilmiştir. İçlerindeki basıncın artması, tabaklarda ocaktaki sıradan tavalara göre daha yüksek sıcaklıkların oluşmasına katkıda bulunur. Atmosfer basıncını hesaplamak için barometrik yükseklik formülü kullanılır. Aşağıdaki fotoğraf gibi görünüyor. P yükseklikte istenen değer, P 0 yüzeye yakın havanın yoğunluğu, g serbest düşüş ivmesi, h Dünya üzerindeki yükseklik, m gazın molar kütlesi, t sistemin sıcaklığı , r, evrensel gaz sabiti 8,3144598 J⁄ ( mol x K) ve e, 2,71828'e eşit olan Eclair sayısıdır. Genellikle yukarıdaki atmosfer basıncı formülünde R yerine K kullanılır - Boltzmann sabiti. Evrensel gaz sabiti genellikle çarpımı cinsinden Avogadro sayısı ile ifade edilir. Parçacık sayısı mol cinsinden verildiğinde hesaplamalar için daha uygundur. Hesaplamalar yaparken, meteorolojik durumdaki bir değişiklik nedeniyle veya deniz seviyesinin üzerine çıkarken ve coğrafi enlem nedeniyle hava sıcaklığındaki değişiklik olasılığını her zaman dikkate almaya değer. Gösterge ve vakum Atmosfer basıncı ile ölçülen ortam basıncı arasındaki farka aşırı basınç denir. Sonuca bağlı olarak, değerin adı değişir. Pozitif ise, buna gösterge basıncı denir. Elde edilen sonuç eksi işaretli ise buna vakum ölçer denir. Barometrikten daha fazla olamayacağını hatırlamakta fayda var. diferansiyel Bu değer, farklı ölçüm noktalarındaki basınç farkıdır. Kural olarak, herhangi bir ekipman üzerindeki basınç düşüşünü belirlemek için kullanılır. Bu özellikle petrol endüstrisinde geçerlidir. Ne tür bir termodinamik miktarın basınç olarak adlandırıldığını ve hangi formüllerin bulunduğunu anladıktan sonra, bu olgunun çok önemli olduğu ve bu nedenle bu konudaki bilginin asla gereksiz olmayacağı sonucuna varabiliriz. schkola4kotovo.ru ÖNERİLER Bir üçgenin alanı nasıl bulunur Prens Alexander Yaroslavich neden "Chudsky" değil de "Nevsky" oldu? Sinüs (sin x) ve kosinüs (cos x) - özellikler, grafikler, formüller "Kadınların omuzlarına ne büyük bir pay düştü" kompozisyonu En son makaleler Modern Rusya'nın çevre sorunları Gezegenler, 21. yüzyılın gerçek bir belasıdır. Ayrıca birçok kişinin aklına koruma ve restorasyon konusu gelmektedir... 2022-11-17 03:35:51 Sinestezi - psikolojideki bu fenomen nedir? Eski Yunan dilinden "sinestezi" kelimesi "birlikte duyum", "birlikte algı" olarak çevrilebilir.... 2022-10-20 04:09:24 Moskova Politeknik Kolejleri: uzmanlık alanları ve incelemeler Politeknik Koleji'nde okuyanlar Tüm öğrenciler hangi prestijli kurumda okuduklarını adına atıfta bulunarak söylerler. Sana yalvarıyorum... 2022-10-20 04:09:24 ISS'deki astronotların hayatı hakkında ilginç gerçekler İnsanların günlük olarak otomatik olarak ve düşünmeden gerçekleştirdiği eylemlerin birçoğu, koşullar altında ... 2022-10-20 04:09:24 Gagarin'in uzay uçuşu: 20. yüzyılın ana olaylarından biri hakkında bilmeniz gerekenler 12 Nisan 1961'de gerçekleştirilen efsanevi ilk insanlı uzay uçuşu büyük bir olay... 2022-10-20 04:09:24 Bir şeyler yazın ve Enter'a basın