Hidrostatikai yra fizikos šaka, tirianti ramybės būsenoje esančių skysčių savybes. Visų pirma, jis užmezga santykius su spaudimas kūnus, panardintus į skysčius, tokius kaip atmosferos oras ir vanduo.
Pažiūrėktaip pat:Svarbios hidrostatikos tyrimo sąvokos
Kas yra hidrostatika?
Hidrostatikai yra fizikos sritis, tirianti ramybės būsenoje esančių skysčių savybes. Tarp fizinių skysčių savybių galime išskirti svarbiausias: tankis,spaudimas ir stiprumas plūdrumas. Mes kaip skysčius suprantame medžiagas, galinčias įgyti savo indo formą, pakeisti savo formą veikiant kažkokiai išorinei jėgai.
tankis yra svarbus parametras, nes ši savybė matuoja skysčio medžiagos kiekį tam tikroje erdvėje. Remiantis Tarptautine vienetų sistema (SI), skysčio tankis matuojamas kilogramųužmetrokubinis (kg / m³).
spaudimashidrostatinis matuoja jėga ploto vienetui kad ramybės būsenoje esantis skystis gali veikti prieš paviršių. Kuo didesnis į skystį panardinto kūno gylis, tuo didesnis jam daromas slėgis. SI slėgio vienetas yra paschalas (Pa), kuris yra lygus slėgiui 1 niutonas kvadratiniam metrui (N / m²).
O plūdrumas, savo ruožtu tai yra jėga, kurią kiekvienas skystis veikia ant jame panardintų kūnų. Plūduriuojanti jėga yra atsakinga už gazuotų gėrimų dujų burbuliukų išmetimą. Be to, tai priverčia kamštį, laivą ar ledo kubą plūduriuoti ant vandens. Plūduriuojančią jėgą apibūdina Archimedo teorema, ir jūsų vienetas yra niutonas (N).
hidrostatinis slėgis
spaudimashidrostatinis yra slėgis, kurį daro ramybės būsenoje esanti skysčio kolonėlė. Norėdami apskaičiuoti skysčio sukeliamą hidrostatinio slėgio modulį, naudojame principasesminisduodaHidrostatikai:
Slėgio skirtumas tarp dviejų skysčio taškų nustatomas pagal jo tankio, vietinio sunkio modulio ir aukščio skirtumą tarp šių taškų sandaugą. |
Pagrindinis hidrostatikos principas teigia, kad kuo gilesnis skysčio gylis, tuo didesnį slėgį jis darys.
Mes galime išversti pagrindinį hidrodinamika šioje lygtyje:
ΔP - slėgio skirtumas (Pa)
d - skysčio tankis (kg / m³)
Oi - skysčio taškų aukščio skirtumas (m)
Kruopšti aukščiau pateikto principo analizė leidžia daryti išvadą, kad:
Du taškai, kurie slypi ties to paties aukščio skystyje jie turės tą patį slėgį;
viso skysčio pusiausvyra pateikia savo laisvą paviršių, išdėstytą kryptimi horizontalus;
Slėgis skystyje didėja kartu su juo gylis.
→ Paskalio teorema ir spaudimas
Pagal Paskalio teorema, kiekvienas slėgio padidėjimas viršija idealų skysčio, tai yra skysčio nesuspausta, nepertraukiamas ir beklampumas, jis perduodamas vienodai per visą savo tūrį. Vienas iš Pascal principo pritaikymų yra hidraulinių presų ir stūmoklių valdymas.
F - pritaikyta jėga (N)
- jėgos taikymo plotas (m²)
Hidrostatika ir tankis
tankis tai yra viena iš svarbiausių skysčio savybių. Per jį galima nustatyti medžiagos kiekį, kuris yra skystis tam tikrame tūryje. Tankio apibrėžimas parodytas žemiau:
d - tankis (kg / m³)
m - masė (kg)
V - tūris (m³)
Skysčio tankis matuojamas remiantis gryno vandens tankiu, kurio modulis yra 1,0 kilogramąužmetrokubinis. Yra keli tankio vienetai, paprastai naudojami tiriant hidrostatikus. Peržiūrėkite kai kuriuos iš jų žemiau esančiame paveikslėlyje ir pasinaudokite proga, kad sužinotumėte, kaip prireikus atlikti vieneto konversijas:
Pagrindinių tankio vienetų ekvivalentiškumas.
Pažiūrėktaip pat: Tankio ir savitos masės skirtumai
Plūdrumas ir hidrostatika
Įterptas į skystį kūnas užima dalį vietos, kurią anksčiau užėmė pats skystis. Taigi skystis šiam objektui sukels jėgą, nukreiptą į viršų, lygią skysčio, kuris buvo išstumtas dėl kūno įterpimo jo viduje, svorio.
Pirmiau pateiktą apibrėžimą sukūrė ArchimedasįSirakūzai, svarbus matematikas, išradėjas ir fizikas Graikų. Jūsų originalus pareiškimas pateiktas žemiau:
"Kiekvienas kūnas, panardintas į ramybės būsenoje esantį skystį, iš skysčio pusės patiria aukštyn vertikalią jėgą, kurios intensyvumas yra lygus kūno išstumto skysčio svoriui." |
Plūduriuojančios jėgos modulį galima apskaičiuoti naudojant šį apibrėžimą:
Poveikis priklauso nuo skysčio tūrio (V), išstumto įterpiant kūną, skysčio tankio ir vietos sunkio.
Plūdrumą sukelia skystis netai priklausys, todėl Svorisapiekūnas ar tavo tankis, bet taip tankisapieskystis, duoda gravitacijavietinis Tai iš apimtisįskystisperkeltas, kas, beje, yra lygus į apimtis kūno dalies kad panardinta prie skystis.
Nors plūdrumas nėra nustatomas pagal kūno tankį, atsižvelgiant į kūno ir skysčių tankio santykį, galima sužinoti, ar kūnas plauks, išliksįpusiausvyra arba pasiners. Žiūrėti:
jei kūnas yra daugiautankus kad dugnas, jis bus linkęs skęsti;
Jei kūnas turi tankį Kitas skysčio, jis bus linkęs likti pusiausvyroje;
Jei kūnas turi tankį mažesnis nei skysčio tankis, jis paprastai svyruos.
tariamas svoris
Svorisakivaizdus yra jėgų rezultatas Svoris ir plūdrumas kurie veikia kūną, įdėtą į skystį. Panardinus į skystį, kūnas pasirodys daugiau „Šviesa“ nei yra iš tikrųjų. Taip yra todėl, kad plūduriuojanti jėga veikia šį kūną kryptimi vertikalus, visada rodo dėlaukštyn.
O Svorisakivaizdus galima apskaičiuoti taip:
PAP - tariamasis svoris (N)
P - kūno svoris (N)
IR - trauka ant kūno (N)
Hidrostatinės formulės
Toliau patikrinkite keletą pagrindinių formulių, naudojamų tiriant hidrostatiką.
→ Pagrindinis hidrostatikos principas
Pagrindinis hidrostatikos principas leidžia apskaičiuoti slėgio skirtumą tarp dviejų skirtingo aukščio taškų idealiame skystyje.
→ Tankis
Tankis matuoja skysčio ar kūno esančios medžiagos kiekį jo užimamame erdvės vienete:
→ Pascalo teorema
Pascalo teorema rodo, kad pusiausvyros skysčiui padidėjęs slėgis pasiskirsto per jį vientisai ir homogeniškai:
→ Plūdrumas
Plūdrumas yra jėga, kurią veikia skystis, kuris buvo išstumtas iš savo padėties dėl kūno įterpimo. Plūdrumas priklauso nuo išstumto skysčio tūrio, vietinio sunkio ir skysčio tankio:
→ tariamas svoris
Tariamasis svoris yra kūno, visiškai arba iš dalies į skysčio įterpto, jėga:
Hidrostatiniai pratimai
1. Nustatykite slėgio skirtumą tarp dviejų taškų, esančių 10 m ir 20 m gylyje sūriame vandens ežere, kurio tankis lygus 1200 kg / m³.
priimti:
g = 10 m / s²
Rezoliucija
Norėdami apskaičiuoti slėgio skirtumą tarp dviejų pratyboje paminėtų taškų, naudosime pagrindinį hidrostatikos principą:
'
Tokiu būdu atliksime tokį skaičiavimą:
Mano. Rafaelis Helerbrockas
