Hidrostatika ir fizikas nozare, kas pēta šķidruma īpašības miera stāvoklī. Jo īpaši tas nodibina attiecības ar spiediens iedarbojas uz ķermeņiem, kas iegremdēti šķidrumos, piemēram, atmosfēras gaisā un ūdenī.
Skatiesarī:Svarīgi jēdzieni hidrostatikas izpētei
Kas ir hidrostatika?
Hidrostatika ir fizikas joma, kurā tiek pētītas šķidruma īpašības miera stāvoklī. Starp šķidrumu fizikālajām īpašībām mēs varam izcelt vissvarīgāko: blīvums,spiediens un stiprums peldspēja. Mēs kā šķidrumus saprotam vielas, kas spēj uzņemt trauka formu, mainot formu kāda ārēja spēka ietekmē.
blīvums ir svarīgs parametrs, jo šī īpašība nosaka vielas daudzumu, kāds šķidrumam ir noteiktā telpā. Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu (SI) šķidruma blīvumu mēra kilogramiparmetrokubiskais (kg / m³).
spiedienshidrostatiskais mēra spēks uz laukuma vienību ka miera stāvoklī esošais šķidrums spēj iedarboties uz virsmu. Jo lielāks ķermeņa šķidrums ir iegremdēts šķidrumā, jo lielāks spiediens uz to tiek izdarīts. SI spiediena vienība ir paschal (Pa), kas ir ekvivalents spiedienam 1 ņūtons uz kvadrātmetru (N / m²).
O peldspēja, savukārt tas ir spēks, ko katrs šķidrums iedarbojas uz tajā iegremdētajiem ķermeņiem. Peldošais spēks ir atbildīgs par gāzes burbuļu izvadīšanu no gāzētiem dzērieniem. Turklāt tas liek korķim, kuģim vai ledus kubam peldēt pa ūdeni. Peldošo spēku raksturo Arhimēda teorēma, un jūsu vienība ir ņūtons (N).
hidrostatiskais spiediens
spiedienshidrostatiskais ir spiediens, ko rada šķidruma kolonna miera stāvoklī. Lai aprēķinātu šķidruma radītā hidrostatiskā spiediena moduli, mēs izmantojam principsfundamentālsdodHidrostatika:
Spiediena starpību starp diviem šķidruma punktiem nosaka tā blīvuma, vietējā gravitācijas moduļa un augstuma starpības starp šiem punktiem reizinājums. |
Hidrostatikas pamatprincips nosaka, ka jo dziļāks ir šķidruma dziļums, jo lielāku spiedienu tas izdarīs.
Mēs varam tulkot pamatprincipu hidrodinamika šādā vienādojumā:
ΔP - spiediena starpība (Pa)
d - šķidruma blīvums (kg / m³)
ak - augstuma starpība starp šķidruma punktiem (m)
Rūpīga iepriekš izklāstītā principa analīze ļauj secināt, ka:
Divi punkti, kas atrodas pie tajā pašā augstumā šķidrumā viņiem būs vienāds spiediens;
viss šķidrums iekšā līdzsvars parāda tās brīvo virsmu, kas sakārtota virzienā horizontāls;
Spiediens šķidrumā palielinās līdz ar to dziļums.
→ Paskāla teorēma un spiediens
Pēc Paskāla teorēma, katrs spiediena pieaugums virs ideāla šķidruma, tas ir, šķidruma nesaspiežams, nepārtraukts un bezviskozitāte, tas tiek pārraidīts viendabīgi visā apjomā. Viens no Paskāla principa pielietojumiem ir hidraulisko presu un virzuļu darbība.
F - pielietotais spēks (N)
- spēka pielietošanas laukums (m²)
Hidrostatika un blīvums
blīvums tā ir viena no svarīgākajām šķidruma īpašībām. Caur to ir iespējams noteikt vielas daudzumu, kas veido šķidrumu noteiktā tilpumā. Blīvuma definīcija ir parādīta zemāk:
d - blīvums (kg / m³)
m - masa (kg)
V - tilpums (m³)
Šķidruma blīvumu mēra, pamatojoties uz tīra ūdens blīvumu, kura modulis ir 1,0 kilogramuparmetrokubiskais. Hidrostatikas pētījumā parasti izmanto vairākas blīvuma vienības. Pārbaudiet dažus no tiem zemāk redzamajā attēlā un izmantojiet iespēju uzzināt, kā vajadzības gadījumā veikt vienību pārveidošanu:
Līdzvērtība starp galvenajām blīvuma vienībām.
Skatiesarī: Atšķirības starp blīvumu un īpatnējo masu
Peldspēja un hidrostatika
Ievietojot šķidrumā, ķermenis aizņem daļu no vietas, kuru iepriekš bija aizņēmis pats šķidrums. Tādējādi šķidrums uz šo objektu iedarbinās spēku, kas vērsts uz augšu ar lielumu, kas vienāds ar šķidruma svaru, kas tika pārvietots ķermeņa ievietošanas dēļ tā iekšpusē.
Iepriekš izklāstīto definīciju izstrādāja ArhimēdsiekšāSirakūzas, svarīgs matemātiķis, izgudrotājs un fiziķis Grieķu. Jūsu sākotnējais paziņojums ir parādīts zemāk:
"Katram ķermenim, kas iegremdēts miera stāvoklī esošajā šķidrumā, no šķidruma puses tiek veikts vertikāls spēks uz augšu, kura intensitāte ir vienāda ar ķermeņa izspiestā šķidruma svaru." |
Peldošā spēka moduli var aprēķināt, izmantojot šādu definīciju:
Iedarbinātais vilces spēks ir atkarīgs no šķidruma tilpuma (V), kas pārvietots, ievietojot ķermeni, šķidruma blīvumu un vietējo smagumu.
Peldspēju rada šķidrums Nētas būs atkarīgstāpēc no Svarsgadaķermeņa vai jūsu blīvums, bet jā no blīvumsgadašķidrums, dod smagumsvietējais Tas ir no skaļumsiekšāšķidrumspārvietots, kas, starp citu, ir vienāds uz skaļums ķermeņa daļas tas ir iegremdēts pie šķidrums.
Lai gan peldspēju nenosaka ķermeņa blīvums, izmantojot ķermeņa un šķidruma blīvuma attiecības, ir iespējams zināt, vai ķermenis peldēs, paliksiekšālīdzsvars vai iegremdēsies. Skatīties:
ja ķermenis ir vairākblīvs ka dibens, tam būs tendence grimt;
Ja ķermenim ir blīvums Nākamais šķidrumam tā mēdz palikt līdzsvarā;
Ja ķermenim ir blīvums mazāks nekā šķidruma blīvums, tam būs tendence svārstīties.
šķietamais svars
Svarsacīmredzams ir spēku rezultāts Svars un peldspēja kas iedarbojas uz šķidrumā iestrādātu ķermeni. Iegremdējot šķidrumā, ķermenis parādīsies vairāk "Gaisma" nekā patiesībā ir. Tas ir tāpēc, ka peldošais spēks iedarbojas uz šo ķermeni virzienā vertikāli, vienmēr norādot priekšuz augšu.
O Svarsacīmredzams var aprēķināt šādi:
PAP - šķietamais svars (N)
P - ķermeņa masa (N)
UN - vilks uz ķermeņa (N)
Hidrostatiskās formulas
Pārbaudiet zemāk dažas no galvenajām formulām, kas izmantotas hidrostatikas pētījumā.
→ Hidrostatikas pamatprincips
Hidrostatikas pamatprincips ļauj aprēķināt spiediena starpību starp diviem dažāda augstuma punktiem ideālā šķidrumā.
→ Blīvums
Blīvums mēra vielas daudzumu šķidrumā vai ķermenī uz telpas aizņemto vienību:
→ Paskāla teorēma
Paskāla teorēma norāda, ka spiediena pieaugums, kas tiek veikts līdzsvara šķidrumam, tiek sadalīts pa to neatņemamā un viendabīgā veidā:
→ Peldspēja
Peldspēja ir spēks, ko iedarbina šķidrums, kas ķermeņa ievietošanas rezultātā ir pārvietots no tā stāvokļa. Peldspēja ir atkarīga no pārvietotā šķidruma tilpuma, lokālā smaguma un šķidruma blīvuma:
→ šķietamais svars
Šķietamais svars ir iegūtais spēks uz ķermeni, kas pilnībā vai daļēji ievietots šķidrumā:
Hidrostatiskie vingrinājumi
1. Nosakiet spiediena starpību starp diviem punktiem, kas atrodas 10 m un 20 m dziļumā iesāļajā ūdens ezerā, kura blīvums ir vienāds ar 1200 kg / m³.
pieņemt:
g = 10 m / s²
Izšķirtspēja
Lai aprēķinātu spiediena starpību starp diviem vingrinājumā minētajiem punktiem, mēs izmantosim hidrostatikas pamatprincipu:
'
Tādā veidā mums tiks veikts šāds aprēķins:
Autors: Rafaels Helerbroks
