Fizică, Științe naturale și exacte

Forța pe corp rigid nu depinde numai de modulul acestei forțe, dar, de asemenea, pe suprafața corpului pe care acționează. Interacțiunea fluide cu solide, iar interacțiunea dintre straturile adiacente de fluid sau gaz, de asemenea, nu are loc la punctele individuale, în special suprafețele de contact ale acestora. Prin urmare, pentru caracterizarea acestui concept interacțiuni introduse de presiune.

Presiunea p este o cantitate egală cu raportul dintre forța de presiune modulul F, care acționează perpendicular pe suprafața în zona 5 a suprafeței:

Cu o distribuție uniformă a presiunii forțelor de presiune în toate zonele de suprafață în mod egal și numeric egală cu forța de presiune care acționează pe suprafața unitatea de suprafață.

presiune set Unitate cu formula (5.1). Unitatea SI de presiune a presiunii luată cauzată de o forță de 1 N, distribuite uniform pe suprafața perpendiculară pe ea o suprafață de 1 m 2. Această unitate se numește presiune Pa (Pa) 1 Pa = 1 N / m2.

folosesc adesea următoarea unitate din SI de presiune:

atmosferă tehnică (atm) 1 atm = 9,8 x 10 4 Pa;
atmosfera fizică (atm) este egală cu presiunea produsă de o coloană de mercur de 760 mm înălțime. Așa cum este ilustrat în § 24, 1 atm = 1,033 atm = 1,013 x 10 5 Pa;
milimetri coloană de mercur (mm Hg.). 1 mm Hg. Art. „133,3 Pa;
bar (utilizat în milibari meteorologie); 1 bar = 10 5 Pa, 1 mbar = 10 2 Pa.

legea lui Pascal pentru lichide și gaze,

Solide produse le transmite în afara presiunii în direcția forței care determină presiunea. Destul de transmis în mod diferit presiunea fluidului extern și gaze.

Luați în considerare următorul experiment (Fig. 48). Într-un vas, un tub închis, este apa. trei tuburi cu diametru identic, deschiderile inferioare care sunt în apă la aceeași adâncime, dar care indică în direcții diferite (în jos, lateral și în sus) și nu ajunge tubul de apă, la care este conectat un cilindru de cauciuc de pulverizare introdus în dop. Pompare cu ajutorul aerului din vas, vom crește presiunea exercitată de aerul de pe suprafața apei din vas. Menționăm că, în acest caz, toate cele trei tuburi de apă se ridică la aceeași înălțime. În consecință, fluidul staționar într-un vas închis, transmite presiunea externă produsă pe ea în toate direcțiile la fel (adică nemodificată).

Observațiile arată că, de asemenea, transmite presiunea externă și gazele sunt într-un vas închis. Modelul de mai sus a fost descoperit de omul de știință francez Pascal și numit legea lui Pascal.

presiune hidrostatică

La fiecare molecule de lichid în câmpul gravitațional al Pământului, gravitația. Sub acțiunea acestor forțe, fiecare strat al presiunii lichidului pe straturile situate dedesubt. Conform legii lui Pascal, această presiune este transmisă în toate direcțiile la fel de fluid. Prin urmare, există un lichid sub presiune din cauza gravitației.

Observațiile indică faptul că lichidul din vasul în repaus, presiunea pe fundul și pereții vasului și oricărui corp scufundat în lichid. Presiunea exercitată de lichidul în repaus pe orice suprafață osculating cu ea, numită hidrostatic.

presiune hidrostatică Formula

presiunea hidrostatică poate fi determinată folosind un instrument numit greutăți hidrostatice Pascal (Fig. 49). În standul P, care trece prin duza inelară K alternativ poate fixat în mod etanș vase C de orice formă, care nu are un fund. Mutarea jos a acestor vase este suspendat pe o greutati yoke egal D teren de joacă rotund plat situate în apropierea orificiilor de duze inferioare K. Această platformă este apăsat împotriva forței de montaj final, cauzată de faptul că pe tavă, agățat pe un alt jugului lor, a pus greutatea G. să stea P aplicată pe linie a, care este determinată de înălțimea h a lichidului din container, fixat la baza.

Experiența a produce acest lucru. Pe sub rata întări nava având forma unui cilindru circular drept. Acesta a fost turnat în apă până când greutatea apei este egală cu greutatea ponderilor atribuită platanul din dreapta, adică Pf = Pr. (Menținerea această cantitate de apă este furnizată automat de aparat, deoarece în cazul în care greutatea apei din vas depășește greutatea greutăților, fundul ușor deschise și excesul de apă va curge.)

Cilindică lichid greutatea vasului întâlnit de-a lungul sistemul GHS = rzh, unde x = rzh - densitate lichid, g - accelerație cădere liberă, h - înălțimea coloanei de lichid, S - zona bazei cilindrului, astfel încât partea de jos a fluidului vasului exercită o presiune

Formula (5.2) determină valoarea presiunii hidrostatice.

O derivație teoretică a presiunii hidrostatice

Isolate fluid în interiorul elementului staționar fix DV volumul său sub forma unei circulare înălțimea cilindrului h dreapta cu baze având scăzută DS suprafață paralelă cu suprafața liberă (fig. 50). Baza superioară a cilindrului este de la suprafața lichidului la o adancime h1. iar în partea de jos - la h2> adâncimea h1.

La elementul de volum de lichid selectat sunt vertical trei forțe: F1 forță de presiune = p1 DS și F2 = p2 DS (în care p1 și p2 - valori ale presiunii hidrostatice la h1 adâncimea și h2) și gravitate Fm DS = rg DV = RGH.

Volumul izolat de membru de contact lichid mijloace de repaus, F1 + F2 + FT = 0 și deci este zero, iar suma algebrică a proiecțiilor acestor forțe pe axa verticală, r. F. P2 DS-p1 DS- RGH DS = 0, ceea ce implică

Să presupunem acum că fața superioară a volumului cilindric al lichidului selectat este aceeași cu suprafața lichidului, adică h1 = 0. Apoi, = h2 h și p2 = p, unde h - adâncimea de scufundare și p - presiunea hidrostatică la o anumită adâncime. Presupunând că suprafața p1 presiunii lichidului = 0 (adică excluzând presiunea externă pe suprafața lichidului) din (5.3) o formulă pentru presiunea hidrostatica p = RGH, care coincide cu formula (5.2).

vase comunicante

Comunicarea privind recipientele de apel care au între ele un canal umplut cu lichid. Observațiile arată că, în orice formă de vase comunicante lichid omogen este întotdeauna setat la același nivel.

În caz contrar, se comportă lichide diferite, chiar în aceeași formă și mărimea vaselor comunicante. Ia două comunicând vas cilindric de același diametru (Fig. 51), pe partea lor inferioară se toarnă stratul de mercur (hașurată), și peste ea la cilindrii turnați lichide cu densități diferite astfel r2 h1).

distinge Mental în interiorul tubului, conectarea și comunicarea vaselor zapolnennnoy zona mercur pad S, perpendicular pe suprafața orizontală. Deoarece fluidul este în repaus, presiunea asupra zonei la stânga și la dreapta în mod egal, și anume p1 = p2. Conform formulei (5.2), presiunea hidrostatică p1 = r1 GH1 și p2 = GH2 r2. Asimilarea aceste expresii, obținem r1 H12 h2. unde = r

Prin urmare, lichide diferite în repaus sunt setate pentru a vaselor comunicante, astfel încât înălțimea stâlpilor este invers proporțională cu densitățile acestor lichide.

În cazul în care R1 = R2. cu formula (5.4), care h1 = h2. și anume de fluid omogen stabilit în vasele comunicante la același nivel.

Principiul de funcționare al presei hidraulice

O presă hidraulică este o formă cilindrică, două vase comunicante și de diametre diferite, în care există pistoane, zonele S1 și S2, care sunt diferite (S2 >> S1). Cilindrii sunt umplute cu ulei lichid (de obicei, transformator). Schematic, dispozitivul este o presă hidraulică prezentată în Fig. 52 (în această figură nu se arată rezervă ulei rezervor și sistemul de supapă).

Fără sarcină pistoanele sunt la același nivel. S1 acționează asupra pistonului F1 forță. și de stabilire a corpului, care trebuie să fie comprimat între pistonul și suportul superior S2.

Puterea de F1. care acționează asupra pistonului S1. Se creează o presiune suplimentară în p lichid = F1 / S1. Conform legii lui Pascal, această presiune este transferată fluidului în toate direcțiile fără modificări. În consecință, pistonul S2 care acționează forța de presiune F2 = pS2 = F1 S2 / S1.

Din această ecuație, rezultă că

În consecință, forțele care acționează asupra pistoanelor unei prese hidraulice, proporțional cu zonele pistoanelor. Prin urmare, folosind o presă hidraulică poate obține câștigul în putere este mai mare decât S2 mai S1.

Presa hidraulică este utilizat pe scară largă în domeniu.