हाइड्रोस्टैटिक्स भौतिकी का एक क्षेत्र है जो अध्ययन करता है तरल पदार्थ जो आराम पर हैं. इस शाखा में घनत्व, दबाव, आयतन और उत्प्लावन बल जैसी कई अवधारणाएँ शामिल हैं।
हाइड्रोस्टैटिक्स की मुख्य अवधारणाएं
घनत्व
घनत्व किसी दिए गए आयतन में पदार्थ की सांद्रता को निर्धारित करता है।
शरीर और द्रव के घनत्व के संबंध में हमारे पास है:
- यदि शरीर का घनत्व द्रव के घनत्व से कम है, तो शरीर द्रव की सतह पर तैरने लगेगा;
- यदि शरीर का घनत्व द्रव के घनत्व के बराबर है, तो शरीर द्रव के साथ संतुलन में होगा;
- यदि शरीर का घनत्व द्रव के घनत्व से अधिक है, तो शरीर डूब जाएगा।
घनत्व की गणना करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है:
डी = एम / वी
होना,
घघनत्व
म: पास्ता
वी: मात्रा
अंतरराष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में:
- घनत्व ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर (g/cm .) में है3), लेकिन इसे किलोग्राम प्रति घन मीटर (kg/m .) में भी व्यक्त किया जा सकता है3) या ग्राम प्रति मिलीलीटर (जी/एमएल);
- द्रव्यमान किलोग्राम (किलो) में है;
- आयतन घन मीटर (m .) में है3).
के बारे में भी पढ़ें घनत्व और यह जल घनत्व.
दबाव
दबाव हाइड्रोस्टैटिक्स की एक आवश्यक अवधारणा है, और अध्ययन के इस क्षेत्र में इसे कहा जाता है
द्रव - स्थैतिक दबाव. यह उस दबाव को निर्धारित करता है जो तरल पदार्थ दूसरों पर डालते हैं।उदाहरण के तौर पर, हम उस दबाव के बारे में सोच सकते हैं जो हम तैरते समय महसूस करते हैं। तो जितना गहरा हम गोता लगाते हैं, उतना ही अधिक हाइड्रोस्टेटिक दबाव होता है।
यह अवधारणा द्रव घनत्व और गुरुत्वाकर्षण त्वरण से निकटता से संबंधित है। इसलिए, हाइड्रोस्टेटिक दबाव की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
पी = डी। एच जी
कहा पे,
पी: द्रव - स्थैतिक दबाव
घ: तरल घनत्व
एच: कंटेनर में तरल की ऊंचाई
जी: गुरुत्वाकर्षण त्वरण
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में:
- हाइड्रोस्टेटिक दबाव पास्कल (पीए) में है, लेकिन वायुमंडल (एटीएम) और पारा के मिलीमीटर (एमएमएचजी) का भी उपयोग किया जाता है;
- द्रव का घनत्व ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर (g/cm .) में है3);
- ऊंचाई मीटर (एम) में है;
- गुरुत्वाकर्षण का त्वरण मीटर प्रति सेकंड वर्ग (m/sec/) में है2).
ध्यान देंध्यान दें कि हाइड्रोस्टेटिक दबाव कंटेनर के आकार पर निर्भर नहीं करता है। यह द्रव के घनत्व, द्रव के स्तंभ की ऊंचाई और स्थान के गुरुत्वाकर्षण पर निर्भर करता है।
अधिक जानना चाहते हैं? के बारे में भी पढ़ें वायुमण्डलीय दबाव.
उछाल
थ्रस्ट, जिसे थ्रस्ट भी कहा जाता है, है a हाइड्रोस्टेटिक बल जो एक तरल पदार्थ में डूबे हुए शरीर पर कार्य करता है। इस प्रकार, उत्प्लावन बल किसी दिए गए शरीर पर द्रव द्वारा लगाया गया परिणामी बल है।
एक उदाहरण के रूप में, हम अपने शरीर के बारे में सोच सकते हैं जो पानी में होने पर हल्का महसूस करता है, चाहे वह पूल में हो या समुद्र में।
ध्यान दें कि शरीर पर तरल द्वारा लगाए गए इस बल का पहले से ही पुरातनता में अध्ययन किया गया था।
ग्रीक गणितज्ञ आर्किमिडीज वह था जिसने एक हाइड्रोस्टैटिक प्रयोग किया था जिसने उसे उत्प्लावन बल (ऊर्ध्वाधर और ऊपर की ओर) के मूल्य की गणना करने की अनुमति दी थी जो एक द्रव के अंदर एक शरीर को हल्का बनाता है। ध्यान दें कि यह विपरीत दिशा में कार्य करता है ताकत वजन.
उत्प्लावक बल और भार बल की सक्रियता
इस प्रकार, का बयान आर्किमिडीज की प्रमेय या उत्प्लावकता का नियम है:
“द्रव में डूबा हुआ प्रत्येक पिंड. के आयतन के भार के बराबर एक बॉटम-अप आवेग प्राप्त करता है द्रव विस्थापित, इसलिए, शरीर पानी की तुलना में सघन होता है, जबकि कम घना होता है नाव”.
उत्प्लावक बल के संबंध में, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि:
- यदि उत्प्लावन बल (E) भार बल (P) से अधिक है, तो पिंड सतह पर उठ जाएगा;
- यदि उत्प्लावन बल (E) की तीव्रता भार बल (P) के समान है, तो पिंड संतुलन में रहते हुए न तो ऊपर उठेगा और न ही गिरेगा;
- यदि उत्प्लावन बल (E) भार बल (P) से कम है, तो पिंड डूब जाएगा।
याद रखें कि उत्प्लावक बल है a वेक्टर महानतायानी इसमें दिशा, मॉड्यूल और दिशा है।
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में, जोर (ई) न्यूटन (एन) में दिया जाता है और निम्न सूत्र द्वारा गणना की जाती है:
ई = डीएफ. वीएफडी. जी
कहा पे,
तथा: उत्प्लावक बल
घएफ: द्रव घनत्व
वीएफडी: द्रव मात्रा
जी: गुरुत्वाकर्षण त्वरण
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में:
- द्रव घनत्व किलोग्राम प्रति घन मीटर (किलो/एम) में है3);
- द्रव का आयतन घन मीटर (m .) में है3);
- गुरुत्वाकर्षण का त्वरण मीटर प्रति सेकंड वर्ग (m/sec/) में है2).
को पढ़िए जोर सूत्र.
हाइड्रोस्टेटिक स्केल
हाइड्रोस्टेटिक संतुलन का आविष्कार इतालवी भौतिक विज्ञानी, गणितज्ञ और दार्शनिक गैलीलियो गैलीली (1564-1642) ने किया था।
पर आधारित आर्किमिडीज का सिद्धांत, यह उपकरण एक तरल पदार्थ में डूबे हुए शरीर पर लगने वाले उत्प्लावन बल को मापने का कार्य करता है।
यानी यह किसी तरल में डूबी हुई वस्तु का वजन निर्धारित करता है, जो बदले में हवा की तुलना में हल्का होता है।
हाइड्रोस्टेटिक स्केल
यह भी पढ़ें: पास्कल का सिद्धांत.
हाइड्रोस्टैटिक्स का मौलिक कानून
हे स्टीवन का प्रमेय "हाइड्रोस्टैटिक्स के मौलिक नियम" के रूप में जाना जाता है। यह सिद्धांत तरल मात्रा और हाइड्रोस्टेटिक दबाव के बीच भिन्नता के संबंध को दर्शाता है। आपका कथन इस प्रकार व्यक्त किया गया है:
“संतुलन (आराम) पर एक तरल पदार्थ के दो बिंदुओं के दबावों के बीच का अंतर उत्पाद के बराबर होता है द्रव के घनत्व, गुरुत्वीय त्वरण और. की गहराई के बीच के अंतर के बीच अंक.”
स्टीवन की प्रमेय को निम्न सूत्र द्वारा निरूपित किया जाता है:
पी = ⋅ ओह या पी = डी। जी ओह
कहा पे,
पी: हाइड्रोस्टेटिक दबाव भिन्नता
γ: द्रव का विशिष्ट भार
ओह: तरल स्तंभ ऊंचाई भिन्नता
घघनत्व
जी: गुरुत्वाकर्षण त्वरण
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में:
- हाइड्रोस्टेटिक दबाव की भिन्नता पास्कल (Pa) में है;
- द्रव का विशिष्ट भार न्यूटन प्रति घन मीटर (N/m .) में है3);
- तरल स्तंभ की ऊंचाई में भिन्नता मीटर (एम) में है;
- घनत्व किलोग्राम प्रति घन मीटर (किलो/एम) में है3);
- गुरुत्वाकर्षण का त्वरण मीटर प्रति सेकंड वर्ग (m/sec/) में है2).
हाइड्रोस्टैटिक्स और हाइड्रोडायनामिक्स
जबकि हाइड्रोस्टैटिक्स आराम से तरल पदार्थों का अध्ययन करता है, हाइड्रोडायनामिक्स भौतिकी की वह शाखा है जो इन तरल पदार्थों की गति का अध्ययन करती है।
फीडबैक के साथ प्रवेश परीक्षा अभ्यास
1. (पीयूसी-पीआर) उछाल एक बहुत ही परिचित घटना है। एक उदाहरण सापेक्ष सहजता है जिसके साथ आप पानी से बाहर निकलने की कोशिश करने की तुलना में एक पूल के अंदर से उठ सकते हैं, यानी हवा में।
आर्किमिडीज के सिद्धांत के अनुसार, जो जोर को परिभाषित करता है, सही प्रस्ताव को चिह्नित करें:
a) जब कोई पिंड पानी पर तैरता है, तो शरीर द्वारा प्राप्त उत्प्लावकता शरीर के भार से कम होती है।
बी) आर्किमिडीज का सिद्धांत केवल तरल पदार्थ में डूबे हुए निकायों के लिए मान्य है और गैसों पर लागू नहीं किया जा सकता है।
ग) द्रव में पूरी तरह या आंशिक रूप से डूबा हुआ पिंड विस्थापित द्रव के भार के मॉड्यूल के बराबर एक ऊपर की ओर लंबवत बल का अनुभव करता है।
d) यदि कोई पिंड निरंतर वेग से पानी में डूबता है, तो उस पर उत्प्लावकता शून्य होती है।
e) एक ही आयतन की दो वस्तुएँ, जब विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थों में डुबोई जाती हैं, तो वे समान रूप से जोर देती हैं।
वैकल्पिक सी
2. (UERJ-RJ) एक बेड़ा, जिसका आकार एक आयताकार समानांतर चतुर्भुज है, मीठे पानी की झील पर तैरता है। इसके पतवार का आधार, जिसकी लंबाई 20 मीटर और चौड़ाई 5 मीटर के बराबर है, पानी की मुक्त सतह के समानांतर है और उस सतह से कुछ दूरी पर डूबा हुआ है। मान लें कि बेड़ा 10 ऑटोमोबाइल से भरा हुआ है, प्रत्येक का वजन 1,200 किलोग्राम है, ताकि पतवार का आधार पानी की मुक्त सतह के समानांतर रहे, लेकिन उस सतह से दूरी d पर डूबा रहे।
यदि पानी का घनत्व 1.0 × 10. है3 किग्रा / मी3, भिन्नता (d - do), सेंटीमीटर में है: (g=10m/s2)
ए) 2
बी) 6
ग) 12
घ) 24
ई) 22
वैकल्पिक सी
3. (यूनिफोर-सीई) दो रासायनिक रूप से निष्क्रिय, गैर-गलत तरल पदार्थ, ए और बी, घनत्व डीए = 2.80 ग्राम / सेमी के साथ3 और डीबी = 1.60 ग्राम / सेमी3, क्रमशः, एक ही कंटेनर में रखे जाते हैं। यह जानते हुए कि तरल A का आयतन B से दोगुना है, मिश्रण का घनत्व g/cm. में है3, ठीक है:
क) 2.40
बी) 2.30
ग) 2.20
घ) 2.10
ई) 2.00
के लिए वैकल्पिक
अधिक प्रश्नों के लिए, टिप्पणी संकल्प के साथ, यह भी देखें: हाइड्रोस्टेटिक व्यायाम.
