Hidrostatika yra fizikos sritis, tirianti skysčiai, kurie yra ramybės būsenoje. Ši šaka apima keletą sąvokų, tokių kaip tankis, slėgis, tūris ir plūduriuojanti jėga.
Pagrindinės hidrostatikos sąvokos
Tankis
Tankis lemia medžiagos koncentraciją tam tikrame tūryje.
Kalbant apie kūno ir skysčio tankį, mes turime:
- Jei kūno tankis yra mažesnis nei skysčio tankis, kūnas plūduriuos skysčio paviršiuje;
- Jei kūno tankis yra lygus skysčio tankiui, kūnas bus pusiausvyroje su skysčiu;
- Jei kūno tankis yra didesnis už skysčio tankį, kūnas nuskęs.
Norėdami apskaičiuoti tankį, naudojama ši formulė:
d = m / v
esamas,
d: tankis
m: makaronai
v: tūris
Tarptautinėje sistemoje (SI):
- tankis yra gramais kubiniame centimetre (g / cm3), tačiau jis taip pat gali būti išreikštas kilogramais kubiniam metrui (kg / m3) arba gramais mililitre (g / ml);
- masė yra kilogramais (kg);
- tūris yra kubiniais metrais (m3).
Taip pat skaitykite apie Tankis ir vandens tankis.
Slėgis
Slėgis yra esminė hidrostatikos sąvoka, ir šioje tyrimo srityje ji vadinama hidrostatinis slėgis. Jis nustato skysčių spaudimą kitiems.
Kaip pavyzdį galime galvoti apie spaudimą, kurį jaučiame plaukdami. Taigi kuo giliau neriame, tuo didesnis hidrostatinis slėgis.
Ši sąvoka yra glaudžiai susijusi su skysčio tankiu ir gravitacijos pagreičiu. Todėl hidrostatinis slėgis apskaičiuojamas pagal šią formulę:
P = d. H. g
Kur,
P: hidrostatinis slėgis
d: skysčio tankis
H: skysčio aukštis talpykloje
g: gravitacijos pagreitis
Tarptautinėje sistemoje (SI):
- hidrostatinis slėgis yra Paskalyje (Pa), tačiau taip pat naudojama atmosfera (atm) ir gyvsidabrio milimetras (mmHg);
- skysčio tankis yra gramais kubiniame centimetre (g / cm3)3);
- aukštis yra metrais (m);
- sunkio pagreitis yra metrais per sekundę kvadratu (m / sek2).
Pastaba: Atkreipkite dėmesį, kad hidrostatinis slėgis nepriklauso nuo indo formos. Tai priklauso nuo skysčio tankio, skysčio kolonos aukščio ir vietos sunkumo.
Norite sužinoti daugiau? Taip pat skaitykite apie Atmosferos slėgis.
Plūdrumas
Trauka, dar vadinama trauka, yra a hidrostatinė jėga kuris veikia kūną, panardintą į skystį. Taigi, plūduriuojanti jėga yra skysčio daroma jėga tam tikram kūnui.
Kaip pavyzdį galime galvoti apie savo kūną, kuris, būdamas vandenyje, ar baseine, ar jūroje, jaučiasi lengvesnis.
Atkreipkite dėmesį, kad ši skysčio jėga, daroma ant kūno, buvo tiriama jau senovėje.
Graikų matematikas Archimedas buvo tas, kuris atliko hidrostatinį eksperimentą, kuris leido jam apskaičiuoti plūduriuojančios jėgos (vertikalios ir į viršų) vertę, dėl kurios kūnas tampa lengvesnis skysčio viduje. Atkreipkite dėmesį, kad jis veikia priešinga kryptimi stiprumo svoris.
Plūduriuojančios jėgos ir svorio jėgos veikimas
Taigi, Archimedo teorema arba Plūdrumo įstatymas yra:
“Kiekvienas kūnas, panardintas į skystį, gauna impulsą iš apačios į viršų, lygų tūrio masės svoriui todėl išstumtas skystis, tankesni už vandenį, kūnai skęsta, tuo tarpu mažiau tankūs plūdė”.
Dėl plūduriuojančios jėgos galime daryti išvadą, kad:
- Jei plūduriuojanti jėga (E) yra didesnė už svorio jėgą (P), kūnas pakils į paviršių;
- Jei plūduriuojančios jėgos (E) intensyvumas yra toks pat kaip svorio jėgos (P), kūnas nei kils, nei kris, išliks pusiausvyroje;
- Jei plūduriuojanti jėga (E) yra mažesnė už svorio jėgą (P), kūnas nuskęs.
Atminkite, kad plūduriuojanti jėga yra a Vektorių didybė, tai yra jis turi kryptį, modulį ir kryptį.
Tarptautinėje sistemoje (SI) trauka (E) pateikiama Niutonais (N) ir apskaičiuojama pagal šią formulę:
E = df. Vfd. g
Kur,
IR: plūduriuojanti jėga
df: skysčio tankis
Vfd: skysčio tūris
g: gravitacijos pagreitis
Tarptautinėje sistemoje (SI):
- skysčio tankis yra kilogramais kubiniam metrui (kg / m3);
- skysčio tūris yra kubiniais metrais (m3);
- sunkio pagreitis yra metrais per sekundę kvadratu (m / sek2).
Skaityti traukos formulė.
Hidrostatinė skalė
Hidrostatinę svarstyklę išrado italų fizikas, matematikas ir filosofas Galileo Galilei (1564-1642).
Remiantis Archimedo principas, šis prietaisas skirtas matuoti plūduriuojančią jėgą, daromą ant skysčio panardinto kūno.
Tai yra, jis nustato į skystį panardinto daikto svorį, kuris savo ruožtu yra lengvesnis nei ore.
Hidrostatinė skalė
Taip pat skaitykite: Paskalio principas.
Pagrindinis hidrostatikos dėsnis
O Stevino teorema yra žinomas kaip „Hidrostatikos pagrindinis įstatymas“. Ši teorija postuliuoja skysčio tūrio ir hidrostatinio slėgio kitimo ryšį. Jūsų pareiškimas išreikštas taip:
“Skirtumas tarp dviejų skysčio taškų pusiausvyros (ramybės būsenos) slėgių yra lygus sandaugai tarp skysčio tankio, gravitacijos pagreičio ir skirtumo tarp gylio taškų.”
Stevino teorema pateikiama tokia formule:
∆P = γ ⋅ Oi arba ∆P = d. g. Oi
Kur,
.P: hidrostatinio slėgio kitimas
γ: savitasis skysčio svoris
Oi: skysčio kolonos aukščio kitimas
d: tankis
g: gravitacijos pagreitis
Tarptautinėje sistemoje (SI):
- hidrostatinio slėgio kitimas yra Paskalyje (Pa);
- savitasis skysčio svoris yra niutonais už kubinį metrą (N / m3);
- skysčio kolonos aukščio kitimas yra metrais (m);
- tankis yra kilogramais kubiniam metrui (kg / m3);
- sunkio pagreitis yra metrais per sekundę kvadratu (m / sek2).
Hidrostatika ir hidrodinamika
Nors hidrostatika tiria skysčius ramybės būsenoje, hidrodinamika yra fizikos šaka, tirianti šių skysčių judėjimą.
Stojamojo egzamino pratybos su grįžtamuoju ryšiu
1. (PUC-PR) Plūdrumas yra labai įprastas reiškinys. Vienas iš pavyzdžių yra santykinis lengvumas, kuriuo galite atsikelti iš baseino, palyginti su bandymu pakilti iš vandens, ty ore.
Pagal Archimedo principą, apibrėžiantį trauką, pažymėkite teisingą teiginį:
a) Kai kūnas plūduriuoja ant vandens, kūno gaunamas plūdrumas yra mažesnis už kūno svorį.
b) Archimedo principas galioja tik kūnams, panardintiems į skysčius, ir negali būti taikomas dujoms.
c) Kūnas, visiškai ar iš dalies panardintas į skystį, patiria vertikalią į viršų jėgą, modelyje lygią išstumto skysčio svoriui.
d) Jei kūnas skęsta vandenyje pastoviu greičiu, plūdrumas ant jo yra nulis.
e) Du vienodo tūrio objektai, panardinti į skirtingo tankio skysčius, patiria vienodą trauką.
C alternatyva
2. (UERJ-RJ) Plaustas, kurio forma yra stačiakampis gretasienis, plūduriuoja ant gėlo vandens ežero. Jo korpuso pagrindas, kurio matmenys yra lygūs 20 m ilgio ir 5 m pločio, yra lygiagreti laisvam vandens paviršiui ir panardinama atstumu nuo šio paviršiaus. Tarkime, kad plaustas yra prikrautas 10 automobilių, kurių kiekvienas sveria 1200 kg, todėl korpuso pagrindas išlieka lygiagretus laisvam vandens paviršiui, tačiau panardinamas d atstumu nuo šio paviršiaus.
Jei vandens tankis yra 1,0 × 103 kg / m3, variantas (d - do), centimetrais, yra: (g = 10m / s2)
a) 2
b) 6
c) 12
d) 24
e) 22
C alternatyva
3. (UNIFOR-CE) Du skysčiai, A ir B, chemiškai inertiški ir nesimaišantys tarpusavyje, kurių tankis dA = 2,80 g / cm3 ir dB = 1,60 g / cm3, atitinkamai, dedami į tą patį indą. Žinant, kad skysčio A tūris yra dvigubai didesnis nei B, mišinio tankis, g / cm3, GERAI:
a) 2.40
b) 2.30
c) 2.20
d) 2.10
e) 2,00
Alternatyva
Taip pat žr: Hidrostatiniai pratimai.
