Hydrostatik ist ein Gebiet der Physik, das die ruhende Flüssigkeiten. Dieser Zweig umfasst mehrere Konzepte wie Dichte, Druck, Volumen und Auftriebskraft.
Hauptkonzepte der Hydrostatik
Dichte
Die Dichte bestimmt die Konzentration von Stoffen in einem bestimmten Volumen.
Bezüglich der Dichte von Körper und Flüssigkeit gilt:
- Ist die Dichte des Körpers geringer als die Dichte der Flüssigkeit, schwimmt der Körper auf der Oberfläche der Flüssigkeit;
- Wenn die Dichte des Körpers gleich der Dichte der Flüssigkeit ist, befindet sich der Körper mit der Flüssigkeit im Gleichgewicht;
- Ist die Dichte des Körpers größer als die Dichte der Flüssigkeit, sinkt der Körper.
Um die Dichte zu berechnen, wird die folgende Formel verwendet:
d = m/v
Sein,
d: Dichte
ich: Pasta
v: Lautstärke
Im internationalen System (SI):
- Dichte ist in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3), kann aber auch in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3) oder in Gramm pro Milliliter (g/ml);
- die Masse ist in Kilogramm (Kg) angegeben;
- das Volumen ist in Kubikmetern (m3).
Lesen Sie auch über die Dichte und der Wasserdichte.
Druck
Druck ist ein wesentliches Konzept der Hydrostatik und wird in diesem Studienbereich genannt hydrostatischer Druck. Sie bestimmt den Druck, den Flüssigkeiten auf andere ausüben.
Als Beispiel können wir uns den Druck vorstellen, den wir beim Schwimmen verspüren. Je tiefer wir also tauchen, desto größer ist der hydrostatische Druck.
Dieses Konzept steht in engem Zusammenhang mit der Flüssigkeitsdichte und der Schwerkraftbeschleunigung. Daher berechnet sich der hydrostatische Druck nach folgender Formel:
P = d. H. G
Wo,
P: hydrostatischer Druck
d: Flüssigkeitsdichte
H: Flüssigkeitshöhe im Behälter
G: Schwerkraftbeschleunigung
Im Internationalen System (SI):
- der hydrostatische Druck ist in Pascal (Pa) angegeben, aber auch die Atmosphäre (atm) und der Millimeter Quecksilbersäule (mmHg) werden verwendet;
- die Dichte der Flüssigkeit ist in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3);
- die Höhe ist in Metern (m) angegeben;
- die Erdbeschleunigung ist in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/sec/2).
Hinweis: Beachten Sie, dass der hydrostatische Druck nicht von der Form des Behälters abhängt. Sie hängt von der Dichte der Flüssigkeit, der Höhe der Flüssigkeitssäule und der Schwerkraft des Ortes ab.
Möchten Sie mehr wissen? Lesen Sie auch über die Luftdruck.
Auftrieb
Der Schub, auch Schub genannt, ist a hydrostatische Kraft die auf einen Körper einwirkt, der in eine Flüssigkeit eingetaucht ist. Somit ist die Auftriebskraft die resultierende Kraft, die von der Flüssigkeit auf einen bestimmten Körper ausgeübt wird.
Als Beispiel können wir uns unseren Körper vorstellen, der sich leichter anfühlt, wenn wir im Wasser sind, sei es im Pool oder auf dem Meer.
Beachten Sie, dass diese Kraft, die die Flüssigkeit auf den Körper ausübt, bereits in der Antike untersucht wurde.
Der griechische Mathematiker Archimedes führte ein hydrostatisches Experiment durch, das es ihm ermöglichte, den Wert der Auftriebskraft (vertikal und nach oben) zu berechnen, die einen Körper in einer Flüssigkeit leichter macht. Beachten Sie, dass es in die entgegengesetzte Richtung wirkt zu Stärke Gewicht.
Betätigung der Auftriebs- und Gewichtskraft
Somit ist die Aussage der Satz von Archimedes oder Auftriebsgesetz ist:
“Jeder Körper, der in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, erhält einen Impuls von unten nach oben, der dem Gewicht des Volumens der Flüssigkeit verdrängt, daher sinken die Körper dichter als Wasser, während die weniger dichten schweben”.
Bezüglich der Auftriebskraft können wir folgendes folgern:
- Ist die Auftriebskraft (E) größer als die Gewichtskraft (P), steigt der Körper an die Oberfläche;
- Wenn die Auftriebskraft (E) die gleiche Intensität wie die Gewichtskraft (P) hat, wird der Körper weder heben noch fallen und im Gleichgewicht bleiben;
- Ist die Auftriebskraft (E) kleiner als die Gewichtskraft (P), sinkt der Körper.
Denken Sie daran, dass die Auftriebskraft a Vektorgröße, das heißt, es hat Richtung, Modul und Bedeutung.
Im Internationalen System (SI) wird der Schub (E) in Newton (N) angegeben und nach folgender Formel berechnet:
E = df. Vfd. G
Wo,
UND: Auftriebskraft
df: Flüssigkeitsdichte
Vfd: Flüssigkeitsvolumen
G: Schwerkraftbeschleunigung
Im Internationalen System (SI):
- die Flüssigkeitsdichte ist in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3);
- das Flüssigkeitsvolumen ist in Kubikmetern (m3);
- die Erdbeschleunigung ist in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/sec/2).
Lies das Schubformel.
Hydrostatische Waage
Die hydrostatische Waage wurde von dem italienischen Physiker, Mathematiker und Philosophen Galileo Galilei (1564-1642) erfunden.
Beyogen auf Archimedes Prinzip, dient dieses Instrument zur Messung der Auftriebskraft, die auf einen in eine Flüssigkeit eingetauchten Körper ausgeübt wird.
Das heißt, es bestimmt das Gewicht eines in eine Flüssigkeit eingetauchten Objekts, die wiederum leichter ist als in Luft.
Hydrostatische Waage
Lesen Sie auch: Pascals Prinzip.
Grundgesetz der Hydrostatik
Ö Satz von Steven ist als „Grundgesetz der Hydrostatik“ bekannt. Diese Theorie postuliert die Variationsbeziehung zwischen den Flüssigkeitsvolumina und dem hydrostatischen Druck. Ihre Aussage ist wie folgt ausgedrückt:
“Die Differenz zwischen den Drücken zweier Punkte einer Flüssigkeit im Gleichgewicht (Ruhe) ist gleich dem Produkt zwischen der Dichte der Flüssigkeit, der Erdbeschleunigung und der Differenz zwischen den Tiefen der Punkte.”
Der Satz von Steven wird durch die folgende Formel dargestellt:
∆P = γ ⋅ Oh oder P = d. G. Oh
Wo,
P: hydrostatische Druckänderung
γ: spezifisches Gewicht der Flüssigkeit
Oh: Höhenvariation der Flüssigkeitssäule
d: Dichte
G: Schwerkraftbeschleunigung
Im Internationalen System (SI):
- die Änderung des hydrostatischen Drucks ist in Pascal (Pa) angegeben;
- das spezifische Gewicht der Flüssigkeit ist in Newton pro Kubikmeter (N/m3);
- die Höhenänderung der Flüssigkeitssäule ist in Metern (m) angegeben;
- Dichte ist in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3);
- die Erdbeschleunigung ist in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/sec/2).
Hydrostatik und Hydrodynamik
Während die Hydrostatik ruhende Flüssigkeiten untersucht, ist die Hydrodynamik der Zweig der Physik, der die Bewegung dieser Flüssigkeiten untersucht.
Aufnahmeprüfungsübungen mit Feedback
1. (PUC-PR) Auftrieb ist ein sehr bekanntes Phänomen. Ein Beispiel ist die relative Leichtigkeit, mit der Sie aus einem Pool heraus aufstehen können, verglichen mit dem Versuch, aus dem Wasser, dh in der Luft, aufzustehen.
Markiere nach dem Prinzip von Archimedes, das Schub definiert, den richtigen Satz:
a) Wenn ein Körper auf Wasser schwimmt, ist der vom Körper aufgenommene Auftrieb geringer als das Körpergewicht.
b) Das archimedische Prinzip gilt nur für in Flüssigkeiten eingetauchte Körper und kann nicht auf Gase angewendet werden.
c) Ein Körper, der ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, erfährt eine nach oben gerichtete vertikale Kraft, die im Modul dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit entspricht.
d) Sinkt ein Körper mit konstanter Geschwindigkeit im Wasser, ist der Auftrieb gleich Null.
e) Zwei Objekte gleichen Volumens erleiden beim Eintauchen in Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte den gleichen Schub.
Alternative c
2. (UERJ-RJ) Ein Floß, dessen Form ein rechteckiges Parallelepiped ist, schwimmt auf einem Süßwassersee. Die Grundfläche seines Rumpfes, deren Abmessungen 20 m Länge und 5 m Breite entsprechen, ist parallel zur freien Wasseroberfläche und in einem Abstand von dieser untergetaucht. Angenommen, das Floß ist mit 10 Autos mit einem Gewicht von je 1.200 kg beladen, so dass die Basis des Rumpfes parallel zur freien Wasseroberfläche bleibt, jedoch im Abstand d von dieser Oberfläche eingetaucht ist.
Wenn die Dichte von Wasser 1,0 × 10. beträgt3 kg/m²3, die Abweichung (d – do), in Zentimetern, ist: (g=10m/s2)
a) 2
b) 6
c) 12
d) 24
e) 22
Alternative c
3. (UNIFOR-CE) Zwei Flüssigkeiten, A und B, chemisch inert und nicht miteinander mischbar, mit Dichten dA=2,80g/cm3 und dB=1,60 g/cm²3, bzw. werden in den gleichen Behälter gelegt. Wenn man weiß, dass das Volumen der Flüssigkeit A das Doppelte von B ist, die Dichte der Mischung in g/cm3, OK:
a) 2,40
b) 2.30
c) 2,20
d) 2,10
e) 2,00
Als Alternative
Für weitere Fragen, mit kommentierter Auflösung, siehe auch: Hydrostatische Übungen.
