Hydrostatika je obor fyziky, který studuje charakteristiky tekutin v klidu. Zejména navazuje vztahy s tlak působí na tělesa ponořená do tekutin, jako je atmosférický vzduch a voda.
Dívej setaky:Důležité koncepty pro studium hydrostatiky
Co je to hydrostatika?
THE Hydrostatika je to oblast fyziky, která studuje vlastnosti tekutin v klidu. Z fyzikálních vlastností tekutin můžeme vyzdvihnout nejdůležitější: hustota,tlak a síla vztlak. Chápeme jako kapaliny látky schopné předpokládat tvar své nádoby, měnící svůj tvar působením nějaké vnější síly.
THE hustota je důležitý parametr, protože tato vlastnost měří množství hmoty, kterou má tekutina v daném prostoru. Podle Mezinárodního systému jednotek (SI) se měří hustota kapaliny kilogramůzametrokrychlový (kg / m³).
THE tlakhydrostatický měří síla na jednotku plochy že tekutina v klidu je schopna působit na povrch. Čím větší je hloubka těla ponořeného do kapaliny, tím větší tlak na něj působí. Jednotkou tlaku v SI je velikonoční (Pa), což odpovídá tlaku 1 newton na metr čtvereční (N / m²).
Ó vztlak, je to zase síla, kterou každá tekutina vyvíjí na těla ponořená v ní. Vztlaková síla je odpovědná za vytlačování bublin plynu ze sycených nápojů. Kromě toho plave na vodě korek, loď nebo kostka ledu. Vztlakovou sílu popisuje Archimédova věta, a vaše jednotka je Newton (N).
hydrostatický tlak
THE tlakhydrostatický je tlak vyvíjený sloupcem tekutiny v klidu. Pro výpočet modulu hydrostatického tlaku vyvíjeného kapalinou použijeme zásadazákladnídáváHydrostatika:
Rozdíl tlaku mezi dvěma body v kapalině je určen produktem jeho hustoty, lokálního modulu gravitace a výškového rozdílu mezi těmito body. |
Základní princip hydrostatiky říká, že čím hlubší je kapalina, tím větší tlak bude vyvíjet.
Můžeme přeložit základní princip hydrodynamika v následující rovnici:
ΔP - tlakový rozdíl (Pa)
d - hustota kapaliny (kg / m³)
Ach - výškový rozdíl mezi tekutými body (m)
Pečlivá analýza výše uvedeného principu nám umožňuje dospět k závěru, že:
Dva body, které leží na stejné výšky v tekutině budou mít stejný tlak;
všechny tekutiny dovnitř Zůstatek představuje svou volnou plochu uspořádanou ve směru horizontální;
Tlak v tekutině se zvyšuje s jeho hloubka.
→ Pascalova věta a tlak
Podle Pascalova věta, každé zvýšení tlaku nad ideální tekutinou, tj. tekutinou nestlačitelný, kontinuální a bezviskozita, přenáší se homogenně v celém svém objemu. Jednou z aplikací Pascalova principu je provoz hydraulických lisů a pístů.
F - aplikovaná síla (N)
THE - oblast působení síly (m²)
Hydrostatika a hustota
THE hustota je to jedna z nejdůležitějších vlastností tekutiny. Prostřednictvím ní je možné určit množství hmoty, které tvoří tekutinu v daném objemu. Definice hustoty je uvedena níže:
d - hustota (kg / m³)
m - hmotnost (kg)
PROTI - objem (m³)
Hustota kapaliny se měří na základě hustoty čisté vody, jejíž modul je 1,0 kilogramzametrokrychlový. Při studiu hydrostatiky se běžně používá několik jednotek hustoty. Podívejte se na některé z nich na obrázku níže a využijte příležitost naučit se, jak v případě potřeby provádět převody jednotek:
Ekvivalence mezi hlavními jednotkami hustoty.
Dívej setaky: Rozdíly mezi hustotou a měrnou hmotností
Vztlak a hydrostatika
Když je vloženo do tekutiny, tělo zabírá část prostoru dříve obsazeného samotnou tekutinou. Tekutina tedy bude na tento předmět vyvíjet sílu namířenou nahoru o velikost rovnající se hmotnosti tekutiny, která byla přemístěna v důsledku vložení těla dovnitř.
Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
Definici uvedenou výše vyvinul ArchimedesvSyrakusy, důležitý matematik, vynálezce a fyzik Řecký. Vaše původní prohlášení je uvedeno níže:
„Každé tělo ponořené do kapaliny v klidu prochází na části kapaliny svislou silou nahoru, jejíž intenzita se rovná hmotnosti kapaliny vytlačené tělem.“ |
Modul vztlakové síly lze vypočítat pomocí následující definice:
Vyvíjený tah závisí na objemu (V) tekutiny vytlačené vložením těla, hustotě tekutiny a lokální gravitaci.
Vztlak vyvíjený tekutinou Neto bude záležet, tedy z Hmotnostztělo nebo vaše hustota, ale ano hustotaztekutina, dává gravitacemístní To je od objemvtekutinavysídlený, což mimochodem je rovnat se do objem části těla který je ponořen na tekutina.
Ačkoli vztlak není určen hustotou těla, prostřednictvím vztahu mezi hustotou těla a tekutin je možné zjistit, zda je tělo bude plavat, zůstanevZůstatek nebo ponoří se. Hodinky:
pokud tělo je vícehustý že dno, bude mít tendenci klesat;
Pokud má tělo hustotu další kapaliny, bude mít tendenci zůstat v rovnováze;
Pokud má tělo hustotu menší než hustota kapaliny, bude mít tendenci kolísat.
zdánlivá hmotnost
Hmotnostzdánlivý je výsledkem sil Hmotnost a vztlak které působí na tělo uložené v tekutině. Po ponoření do tekutiny se tělo objeví více "Světlo" než ve skutečnosti je. Je to proto, že vztlaková síla působí na toto tělo ve směru vertikální, vždy ukazuje pronahoru.
Ó Hmotnostzdánlivý lze vypočítat takto:
PAP - zdánlivá hmotnost (N)
P - tělesná hmotnost (N)
A - tah na tělo (N)
Hydrostatické vzorce
Níže zkontrolujte některé z hlavních vzorců používaných při studiu hydrostatik.
→ Základní princip hydrostatiky
Základní princip hydrostatiky umožňuje vypočítat tlakový rozdíl mezi dvěma body různých výšek v ideální tekutině.
→ Hustota
Hustota měří množství hmoty obsažené v tekutině nebo těle na jednotku prostoru obsazeného:
→ Pascalova věta
Pascalův teorém naznačuje, že zvýšení tlaku vyvíjeného na rovnovážnou tekutinu je na něm distribuováno integrálním a homogenním způsobem:
→ Vztlak
Vztlak je síla vyvíjená tekutinou, která byla přemístěna ze své polohy v důsledku vložení těla. Vztlak závisí na objemu vytlačené kapaliny, místní gravitaci a hustotě kapaliny:
→ zdánlivá hmotnost
Zdánlivá hmotnost je výsledná síla působící na tělo vložené zcela nebo částečně do tekutiny:
Hydrostatická cvičení
1. Určete tlakový rozdíl mezi dvěma body umístěnými 10 m a 20 m hluboko v brakickém vodním jezeře s hustotou 1200 kg / m³.
přijmout:
G = 10 m / s²
Řešení
Pro výpočet tlakového rozdílu mezi dvěma body zmíněnými v cvičení použijeme základní princip hydrostatiky:
'
Tímto způsobem budeme mít následující výpočet:
Podle mě. Rafael Helerbrock
Chcete odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Dívej se:
HELERBROCK, Rafaeli. "Hydrostatika"; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm. Zpřístupněno 27. června 2021.
