ჰიდროსტატიკა არის ფიზიკის ის სფერო, რომელიც სწავლობს სითხეები, რომლებიც დანარჩენი არიან. ეს ფილიალი მოიცავს რამდენიმე ცნებას, როგორიცაა სიმკვრივე, წნევა, მოცულობა და გამაძლიერებელი ძალა.
ჰიდროსტატიკის ძირითადი ცნებები
სიმჭიდროვე
სიმკვრივე განსაზღვრავს მატერიის კონცენტრაციას მოცემულ მოცულობაში.
სხეულის სიმკვრივისა და სითხის მხრივ:
- თუ სხეულის სიმკვრივე სითხის სიმკვრივეზე ნაკლებია, სხეული მოძრაობს სითხის ზედაპირზე;
- თუ სხეულის სიმკვრივე სითხის სიმკვრივის ტოლია, სხეული წონასწორობაში იქნება სითხეთან;
- თუ სხეულის სიმკვრივე სითხის სიმკვრივეზე მეტია, სხეული ჩაიძირება.
სიმკვრივის გამოსათვლელად გამოიყენება შემდეგი ფორმულა:
დ = მ / ვ
ყოფნა,
დსიმჭიდროვე
მ: მაკარონი
ვ: მოცულობა
საერთაშორისო სისტემაში (SI):
- სიმკვრივე გრამებშია კუბურ სანტიმეტრზე (გ / სმ)3), მაგრამ ის ასევე შეიძლება გამოხატავდეს კილოგრამებს კუბურ მეტრზე (კგ / მ)3) ან გრამებში მილილიტრში (გ / მლ);
- მასა კილოგრამებშია (კგ);
- მოცულობა არის კუბური მეტრი (მ3).
ასევე წაიკითხეთ სიმჭიდროვე და წყლის სიმკვრივე.
წნევა
წნევა ჰიდროსტატიკის აუცილებელი ცნებაა და კვლევის ამ სფეროში მას უწოდებენ
ჰიდროსტატიკური წნევა. ის განსაზღვრავს წნევას, რომელსაც სითხეები ახდენს სხვებზე.მაგალითისთვის, ჩვენ შეგვიძლია ვიფიქროთ წნევაზე, რომელსაც ცურვისას ვგრძნობთ. რაც უფრო ღრმად ჩავყვინთავთ, მით მეტია ჰიდროსტატიკური წნევა.
ეს კონცეფცია მჭიდრო კავშირშია სითხის სიმკვრივესთან და სიმძიმის აჩქარებასთან. ამიტომ, ჰიდროსტატიკური წნევა გამოითვლება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
P = დ ჰ. გ
სად,
პ: ჰიდროსტატიკური წნევა
დ: სითხის სიმკვრივე
ჰ: სითხის სიმაღლე ჭურჭელში
გ: სიმძიმის აჩქარება
საერთაშორისო სისტემაში (SI):
- ჰიდროსტატიკური წნევა არის პასკალში (Pa), მაგრამ ასევე გამოიყენება ატმოსფერო (ატმოსფერო) და ვერცხლისწყლის მილიმეტრი (mmHg);
- სითხის სიმკვრივე გრამებშია კუბურ სანტიმეტრზე (გ / სმ)3);
- სიმაღლე მეტრია (მ);
- მიზიდულობის აჩქარება წამში კვადრატში მეტრია (მ / წმ.)2).
შენიშვნა: გაითვალისწინეთ, რომ ჰიდროსტატიკური წნევა არ არის დამოკიდებული ჭურჭლის ფორმაზე. ეს დამოკიდებულია სითხის სიმკვრივეზე, სითხის სვეტის სიმაღლეზე და მდებარეობის სიმძიმეზე.
გსურთ მეტი გაიგოთ? ასევე წაიკითხეთ Ატმოსფერული წნევა.
ფლოტიანობა
Thrust, ასევე მოუწოდა thrust, არის ჰიდროსტატიკური ძალა რომელიც მოქმედებს სხეულში, რომელიც ჩაძირულია სითხეში. ამრიგად, გამაძლიერებელი ძალა არის შედეგად მიღებული ძალა, რომელსაც სითხე ახდენს მოცემულ სხეულს.
მაგალითად, ჩვენ შეგვიძლია ვიფიქროთ ჩვენს სხეულზე, რომელიც უფრო მსუბუქად გრძნობს თავს წყალში ყოფნის დროს, იქნება ეს აუზში თუ ზღვაში.
გაითვალისწინეთ, რომ სხეულზე სითხის მიერ განხორციელებული ეს ძალა უკვე შესწავლილი იყო ანტიკურ ხანაში.
ბერძენი მათემატიკოსი არქიმედე იყო ის ვინც ჩაატარა ჰიდროსტატიკური ექსპერიმენტი, რომლის საშუალებითაც მას შეეძლო გამოეთვალა გამაძლიერებელი ძალის მნიშვნელობა (ვერტიკალური და ზემოთ), რაც სხეულს სითხის შიგნით ამსუბუქებს. გაითვალისწინეთ, რომ ის მოქმედებს საწინააღმდეგო მიმართულებით ძალა წონა.
გამაძლიერებელი და წონის ძალა
ამრიგად, განცხადება არქიმედეს თეორემა ან ფლოტირების კანონია:
“სითხეში ჩაძირული ყველა სხეული იღებს ქვემოდან იმპულსს ტოლი წონის მოცულობისა სითხე გადაადგილებულია, ამიტომ სხეულები უფრო მკვრივია, ვიდრე წყალი იძირება, ხოლო ნაკლებად მკვრივი ათწილადი”.
გამაძლიერებელ ძალასთან დაკავშირებით შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ:
- თუ გამაძლიერებელი ძალა (E) მეტია წონის ძალაზე (P), სხეული ზედაპირზე ამოვა;
- თუ გამაძლიერებელ ძალას (E) აქვს იგივე ინტენსივობა, როგორც წონის ძალა (P), სხეული არც წამოვა და არც დაეცემა, რჩება წონასწორობაში;
- თუ გამაძლიერებელი ძალა (E) ნაკლებია წონის ძალაზე (P), სხეული ჩაიძირება.
გახსოვდეთ, რომ გამაძლიერებელი ძალაა ა ვექტორული სიდიადე, ანუ მას აქვს მიმართულება, მოდული და მიმართულება.
საერთაშორისო სისტემაში (SI), thrust (E) მოცემულია ნიუტონში (N) და გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:
E = დვ. ვფდ. გ
სად,
და: გამაძლიერებელი ძალა
დვ: სითხის სიმკვრივე
ვფდ: სითხის მოცულობა
გ: სიმძიმის აჩქარება
საერთაშორისო სისტემაში (SI):
- სითხის სიმკვრივეა კილოგრამებში კუბურ მეტრზე (კგ / მ)3);
- სითხის მოცულობა კუბურ მეტრებშია (მ3);
- მიზიდულობის აჩქარება წამში კვადრატში მეტრია (მ / წმ.)2).
წაიკითხეთ thrust ფორმულა.
ჰიდროსტატიკური მასშტაბი
ჰიდროსტატიკური ბალანსი გამოიგონა იტალიელმა ფიზიკოსმა, მათემატიკოსმა და ფილოსოფოსმა გალილეო გალილეიმ (1564-1642).
Დაფუძნებული არქიმედეს პრინციპი, ეს ინსტრუმენტი ემსახურება სითხის ჩაღრმავებულ სხეულზე გამაძლიერებელი ძალის გაზომვას.
ანუ ის განსაზღვრავს სითხეში ჩაძირული საგნის წონას, რაც თავის მხრივ უფრო მსუბუქია ვიდრე ჰაერში.
ჰიდროსტატიკური მასშტაბი
წაიკითხეთ ასევე: პასკალის პრინციპი.
ჰიდროსტატიკის ფუნდამენტური კანონი
ო სტევინის თეორემა ცნობილია როგორც "ჰიდროსტატიკის ფუნდამენტური კანონი". ეს თეორია პოსტულატებს თხევად მოცულობებსა და ჰიდროსტატიკურ წნევას შორის ვარიაციის დამოკიდებულებას. თქვენი განცხადება გამოიხატება შემდეგნაირად:
“წონასწორობაზე სითხის ორი წერტილის წნევას შორის სხვაობა ტოლია პროდუქტისა სითხის სიმკვრივეს, სიმძიმის აჩქარებას და სიღრმეების სხვაობას შორის ქულები.”
სტევინის თეორემა წარმოდგენილია შემდეგი ფორმულით:
∆P = γ ⋅ ოჰ ან ∆P = დ გ ოჰ
სად,
P: ჰიდროსტატიკური წნევის ცვალებადობა
γსითხის სპეციფიკური წონა
ოჰ: თხევადი სვეტის სიმაღლის ცვალებადობა
დსიმჭიდროვე
გ: სიმძიმის აჩქარება
საერთაშორისო სისტემაში (SI):
- ჰიდროსტატიკური წნევის ცვალებადობა არის პასკალში (Pa);
- სითხის სპეციფიკური წონა არის ნიუტონში კუბურ მეტრზე (N / მ)3);
- სითხის სვეტის სიმაღლის ცვალებადობა არის მეტრი (მ);
- სიმკვრივეა კილოგრამებში კუბურ მეტრზე (კგ / მ)3);
- მიზიდულობის აჩქარება წამში კვადრატში მეტრია (მ / წმ.)2).
ჰიდროსტატიკა და ჰიდროდინამიკა
მიუხედავად იმისა, რომ ჰიდროსტატიკა შეისწავლის სითხეებს დანარჩენ მდგომარეობაში, ჰიდროდინამიკა არის ფიზიკის ის დარგი, რომელიც სწავლობს ამ სითხეების მოძრაობას.
მისაღები გამოცდის სავარჯიშოები უკუკავშირით
1. (PUC-PR) ფლოტიანობა საკმაოდ ნაცნობი ფენომენია. ერთი მაგალითია შედარებით მარტივია, რომლითაც შეგიძლიათ აუზიდან შიგნით წამოდგეთ, ვიდრე წყლისგან, ანუ ჰაერიდან ადგომის მცდელობა.
არქიმედეს პრინციპის თანახმად, რომელიც განსაზღვრავს ბიძგს, აღნიშნეთ სწორი წინადადება:
ა) როდესაც სხეული წყალზე მიცურავს, სხეულის მიერ მიღებული აფუება სხეულის წონაზე ნაკლებია.
ბ) არქიმედეს პრინციპი მოქმედებს მხოლოდ სითხეებში ჩაძირული სხეულებისათვის და არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაზებზე.
გ) სითხეში სრულად ან ნაწილობრივ ჩაფლული სხეული განიცდის გადაადგილებული სითხის წონას მოდულში აღმავალი ვერტიკალურ ძალას.
დ) თუ სხეული მუდმივი სიჩქარით წყალში იძირება, მასზე ფლოტი ნულის ტოლია.
ე) ერთი და იგივე მოცულობის ორი ობიექტი, როდესაც სხვადასხვა სიმკვრივის სითხეებში იძირებიან, განიცდიან თანაბარ ძალას.
ალტერნატივა გ
2. (UERJ-RJ) ნავი, რომლის ფორმა მართკუთხა პარალელეპიპედია, მტკნარი წყლის ტბაზე მოძრაობს. მისი კორპუსის ფუძე, რომლის ზომები ტოლია 20 მ სიგრძისა და 5 მ სიგანე, არის წყლის თავისუფალი ზედაპირის პარალელური და ჩაძირულია ამ ზედაპირიდან დაშორებით. ჩათვალეთ, რომ რაფტი დატვირთულია 10 ავტომობილით, რომელთა წონაა 1,200 კგ, ისე, რომ კორპუსის საფუძველი დარჩეს წყლის თავისუფალი ზედაპირის პარალელურად, მაგრამ ჩაძირული იყოს ამ ზედაპირიდან d მანძილზე.
თუ წყლის სიმკვრივეა 1,0 × 103 კგ / მ3, ვარიაცია (d - do), სანტიმეტრებში, არის: (g = 10 მ / წმ2)
ა) 2
ბ) 6
გ) 12
დ) 24
ე) 22
ალტერნატივა გ
3. (UNIFOR-CE) ორი სითხე, A და B, ქიმიურად ინერტული და ერთმანეთთან არ იშლება, სიმკვრივით dA = 2,80 გ / სმ3 და dB = 1.60 გ / სმ3, შესაბამისად, მოთავსებულია იმავე კონტეინერში. იმის ცოდნა, რომ A სითხის მოცულობა ორჯერ მეტია B- სთან, ნარევის სიმკვრივე გ / სმ-ში3, ᲙᲐᲠᲒᲘ:
ა) 2.40
ბ) 2.30
გ) 2.20
დ) 2.10
ე) 2.00
ალტერნატივა
დამატებითი კითხვებისთვის, კომენტარი გაკეთებული რეზოლუციით, იხილეთ აგრეთვე: ჰიდროსტატიკური ვარჯიშები.
