Hidrostatika je područje fizike koje proučava tekućine koje miruju. Ova grana uključuje nekoliko pojmova poput gustoće, tlaka, volumena i uzlazne sile.
Glavni pojmovi hidrostatike
Gustoća
Gustoća određuje koncentraciju materije u zadanom volumenu.
Glede gustoće tijela i tekućine imamo:
- Ako je gustoća tijela manja od gustoće tekućine, tijelo će plutati na površini tekućine;
- Ako je gustoća tijela jednaka gustoći tekućine, tijelo će biti u ravnoteži s tekućinom;
- Ako je gustoća tijela veća od gustoće tekućine, tijelo će potonuti.
Za izračunavanje gustoće koristi se sljedeća formula:
d = m / v
biće,
d: gustoća
m: tjestenina
v: volumen
U međunarodnom sustavu (SI):
- gustoća je u gramima po kubnom centimetru (g / cm3), ali se može izraziti i u kilogramima po kubiku (kg / m3) ili u gramima po mililitru (g / ml);
- masa je u kilogramima (Kg);
- obujam je u kubičnim metrima (m3).
Pročitajte i o Gustoća i gustoća vode.
Pritisak
Tlak je osnovni pojam hidrostatike, a u ovom se području proučavanja naziva hidrostatički tlak. Određuje pritisak koji tekućine vrše na druge.
Kao primjer možemo pomisliti na pritisak koji osjećamo kad plivamo. Dakle, što dublje zaranjamo, to je hidrostatički pritisak veći.
Ovaj koncept usko je povezan s gustoćom fluida i ubrzanjem gravitacije. Stoga se hidrostatički tlak izračunava pomoću sljedeće formule:
P = d. H. g
Gdje,
Str: hidrostatski tlak
d: gustoća tekućine
H: visina tekućine u spremniku
g: ubrzanje gravitacije
U međunarodnom sustavu (SI):
- hidrostatički tlak je u Pascalu (Pa), ali također se koriste atmosfera (atm) i milimetar žive (mmHg);
- gustoća tekućine je u gramima po kubnom centimetru (g / cm3);
- visina je u metrima (m);
- ubrzanje gravitacije je u metrima u sekundi na kvadrat (m / s2).
Bilješka: Imajte na umu da hidrostatski tlak ne ovisi o obliku spremnika. Ovisi o gustoći tekućine, visini stupa tekućine i težini mjesta.
Želite znati više? Pročitajte i o Atmosferski pritisak.
Uzgon
Potisak, koji se naziva i potisak, je a hidrostatska sila koji djeluje na tijelo koje je uronjeno u tekućinu. Dakle, uzgonska sila je rezultantna sila koju djeluje tekućina na određeno tijelo.
Kao primjer možemo pomisliti na svoje tijelo koje se osjeća lakše kada smo u vodi, bilo u bazenu ili moru.
Imajte na umu da je ta sila koju tekućina djeluje na tijelo proučavana već u antici.
Grčki matematičar Arhimed bio je taj koji je izveo hidrostatički eksperiment koji mu je omogućio da izračuna vrijednost uzlazne sile (okomite i prema gore) koja čini tijelo lakšim unutar tekućine. Imajte na umu da djeluje u suprotnom smjeru od težina snage.
Aktiviranje uzlazne sile i sile utega
Dakle, izjava Arhimedov teorem ili Zakon uzgona je:
“Svako tijelo uronjeno u tekućinu prima impuls odozdo prema gore jednak težini volumena tekućina istisnuta, dakle, tijela gušća od vode tonu, dok ona manje gusta plutati”.
Što se tiče uzlazne sile, možemo zaključiti da:
- Ako je sila uzgona (E) veća od sile utega (P), tijelo će se podići na površinu;
- Ako sila uzgona (E) ima isti intenzitet kao sila utega (P), tijelo se neće ni podizati ni spuštati, ostajući u ravnoteži;
- Ako je sila uzgona (E) manja od sile utega (P), tijelo će potonuti.
Imajte na umu da je poletna sila a Vektorska veličina, odnosno ima smjer, modul i smjer.
U međunarodnom sustavu (SI) potisak (E) dan je u Newtonu (N) i izračunat prema sljedećoj formuli:
E = df. VF D. g
Gdje,
I: poletna sila
df: gustoća tekućine
VF D: volumen tekućine
g: ubrzanje gravitacije
U međunarodnom sustavu (SI):
- gustoća tekućine je u kilogramima po kubičnom metru (kg / m3);
- volumen tekućine je u kubnim metrima (m3);
- ubrzanje gravitacije je u metrima u sekundi na kvadrat (m / s2).
Čitati formula potiska.
Hidrostatska skala
Hidrostatsku ravnotežu izumio je talijanski fizičar, matematičar i filozof Galileo Galilei (1564.-1642.).
Na temelju Arhimedov princip, ovaj instrument služi za mjerenje poletne sile koja djeluje na tijelo uronjeno u tekućinu.
Odnosno, određuje težinu predmeta uronjenog u tekućinu, koja je pak lakša nego u zraku.
Hidrostatska skala
Pročitajte i vi: Pascalov princip.
Temeljni zakon hidrostatike
O Stevinov teorem poznat je kao "Temeljni zakon hidrostatike". Ova teorija postulira odnos varijacije između volumena tekućine i hidrostatskog tlaka. Vaša izjava izražena je na sljedeći način:
“Razlika između tlakova dviju točaka tekućine u ravnoteži (u mirovanju) jednaka je produktu između gustoće fluida, ubrzanja gravitacije i razlike između dubina vode bodova.”
Stevinov teorem predstavljen je sljedećom formulom:
∆P = γ ⋅ Oh ili ∆P = d. g. Oh
Gdje,
∆P: varijacija hidrostatskog tlaka
γ: specifična težina tekućine
Oh: varijacija visine stupa tekućine
d: gustoća
g: ubrzanje gravitacije
U međunarodnom sustavu (SI):
- varijacija hidrostatskog tlaka je u Pascalu (Pa);
- specifična težina tekućine je u Newtonima po kubnim metrima (N / m3);
- varijacija visine stupa tekućine je u metrima (m);
- gustoća je u kilogramima po kubičnim metrima (kg / m3);
- ubrzanje gravitacije je u metrima u sekundi na kvadrat (m / s2).
Hidrostatika i hidrodinamika
Dok hidrostatika proučava tekućine u stanju mirovanja, hidrodinamika je grana fizike koja proučava kretanje tih tekućina.
Vježbe prijamnog ispita s povratnim informacijama
1. (PUC-PR) Uzgon je vrlo poznat fenomen. Primjer je relativna lakoća s kojom možete ustati iz bazena u usporedbi s pokušajem ustajanja iz vode, tj. U zraku.
Prema Arhimedovom principu, koji definira potisak, označite točnu tvrdnju:
a) Kad tijelo pluta vodom, uzgon koji tijelo prima manji je od tjelesne težine.
b) Arhimedov princip vrijedi samo za tijela uronjena u tekućine i ne može se primijeniti na plinove.
c) Tijelo potpuno ili djelomično uronjeno u fluid doživljava vertikalnu silu prema gore jednaku težini izmještene tekućine.
d) Ako tijelo tone u vodi konstantnom brzinom, uzgon na njemu je nula.
e) Dva predmeta istog volumena, kad su uronjena u tekućine različite gustoće, trpe jednak potisak.
Alternativa c
2. (UERJ-RJ) Splav, čiji je oblik pravokutnog paralelepipeda, pluta slatkovodnim jezerom. Dno trupa, čije su dimenzije jednake 20 m duljine i 5 m širine, paralelno je s slobodnom površinom vode i potopljeno na udaljenosti od te površine. Pretpostavimo da je splav napunjena s 10 automobila, svaki težak 1.200 kg, tako da dno trupa ostaje paralelno sa slobodnom površinom vode, ali potopljeno na udaljenosti d od te površine.
Ako je gustoća vode 1,0 × 103 kg / m3, varijacija (d - do), u centimetrima, je: (g = 10m / s2)
a) 2
b) 6
c) 12
d) 24
e) 22
Alternativa c
3. (UNIFOR-CE) Dvije kemijski inertne tekućine koje se ne miješaju, A i B, gustoće dA = 2,80 g / cm3 i dB = 1,60g / cm3, odnosno stavljaju se u isti spremnik. Znajući da je volumen tekućine A dvostruko veći od volumena B, gustoća smjese, u g / cm3, U REDU:
a) 2,40
b) 2,30
c) 2,20
d) 2.10
e) 2,00
Zamjena za
Za više pitanja, s komentiranim rješenjem, također pogledajte: Hidrostatske vježbe.
