Hidrostatika ir fizikas joma, kas pēta šķidrumi, kas ir miera stāvoklī. Šī nozare ietver vairākus jēdzienus, piemēram, blīvumu, spiedienu, tilpumu un peldošo spēku.
Hidrostatikas galvenie jēdzieni
Blīvums
Blīvums nosaka vielas koncentrāciju noteiktā tilpumā.
Attiecībā uz ķermeņa un šķidruma blīvumu mums ir:
- Ja ķermeņa blīvums ir mazāks par šķidruma blīvumu, ķermenis uzpeldēs uz šķidruma virsmas;
- Ja ķermeņa blīvums ir vienāds ar šķidruma blīvumu, ķermenis būs līdzsvarā ar šķidrumu;
- Ja ķermeņa blīvums ir lielāks par šķidruma blīvumu, ķermenis nogrims.
Lai aprēķinātu blīvumu, tiek izmantota šāda formula:
d = m / v
būtne,
d: blīvums
m: makaroni
v: apjoms
Starptautiskajā sistēmā (SI):
- blīvums ir gramos uz kubikcentimetru (g / cm3), bet to var izteikt arī kilogramos uz kubikmetru (kg / m3) vai gramos uz mililitru (g / ml);
- masa ir kilogramos (kg);
- tilpums ir kubikmetros (m3).
Lasiet arī par Blīvums un ūdens blīvums.
Spiediens
Spiediens ir būtisks hidrostatikas jēdziens, un šajā izpētes jomā to sauc hidrostatiskais spiediens. Tas nosaka šķidruma spiedienu uz citiem.
Kā piemēru mēs varam iedomāties spiedienu, ko izjūtam peldoties. Tātad, jo dziļāk mēs ienirstam, jo lielāks ir hidrostatiskais spiediens.
Šī koncepcija ir cieši saistīta ar šķidruma blīvumu un gravitācijas paātrinājumu. Tāpēc hidrostatisko spiedienu aprēķina, izmantojot šādu formulu:
P = d. H. g
Kur,
P: hidrostatiskais spiediens
d: šķidruma blīvums
H: šķidruma augstums traukā
g: gravitācijas paātrinājums
Starptautiskajā sistēmā (SI):
- hidrostatiskais spiediens ir Paskalā (Pa), bet tiek izmantota arī atmosfēra (atm) un dzīvsudraba staba milimetrs (mmHg);
- šķidruma blīvums ir gramos uz kubikcentimetru (g / cm)3);
- augstums ir metros (m);
- smaguma paātrinājums ir metros sekundē kvadrātā (m / sek2).
Piezīme: Ņemiet vērā, ka hidrostatiskais spiediens nav atkarīgs no trauka formas. Tas ir atkarīgs no šķidruma blīvuma, šķidruma kolonnas augstuma un vietas smaguma.
Vai vēlaties uzzināt vairāk? Lasiet arī par Atmosfēras spiediens.
Peldspēja
Vilciens, ko sauc arī par vilci, ir a hidrostatiskais spēks kas iedarbojas uz ķermeni, kas ir iegremdēts šķidrumā. Tādējādi peldošais spēks ir iegūtais spēks, ko šķidrums iedarbojas uz konkrēto ķermeni.
Kā piemēru mēs varam domāt par savu ķermeni, kas, atrodoties ūdenī, baseinā vai jūrā, jūtas vieglāks.
Ņemiet vērā, ka šis spēks, ko šķidrums iedarbojas uz ķermeni, tika pētīts jau senatnē.
Grieķijas matemātiķis Arhimēds bija tas, kurš veica hidrostatisku eksperimentu, kas ļāva viņam aprēķināt peldošā spēka vērtību (vertikāli un uz augšu), kas šķidrumu padara ķermeni vieglāku. Ņemiet vērā, ka tas darbojas pretēji virzienam izturības svars.
Peldošā spēka un svara spēka iedarbināšana
Tādējādi paziņojums Arhimēda teorēma vai peldspējas likums ir:
“Katrs ķermenis, kas iegremdēts šķidrumā, saņem impulsu no apakšas uz augšu, kas vienāds ar šķidruma tilpuma svaru šķidruma dēļ šī iemesla dēļ ķermeņi, kas ir blīvāki par ūdeni, grimst, bet mazāk blīvi peldēt”.
Attiecībā uz peldošo spēku mēs varam secināt, ka:
- Ja peldošais spēks (E) ir lielāks par svara spēku (P), ķermenis pacelsies uz virsmu;
- Ja peldošajam spēkam (E) ir tāda pati intensitāte kā svara spēkam (P), ķermenis ne paaugstināsies, ne kritīsies, paliekot līdzsvarā;
- Ja peldošais spēks (E) ir mazāks par svara spēku (P), ķermenis nogrims.
Atcerieties, ka peldošais spēks ir a Vektoru varenība, tas ir, tam ir virziens, modulis un virziens.
Starptautiskajā sistēmā (SI) vilci (E) izsaka Ņūtonā (N) un aprēķina pēc šādas formulas:
E = df. Vfd. g
Kur,
UN: peldošs spēks
df: šķidruma blīvums
Vfd: šķidruma tilpums
g: gravitācijas paātrinājums
Starptautiskajā sistēmā (SI):
- šķidruma blīvums ir kilogramos uz kubikmetru (kg / m3);
- šķidruma tilpums ir kubikmetros (m3);
- smaguma paātrinājums ir metros sekundē kvadrātā (m / sek2).
Lasīt vilces formula.
Hidrostatiskā skala
Hidrostatisko līdzsvaru izgudroja itāļu fiziķis, matemātiķis un filozofs Galileo Galilejs (1564-1642).
Balstoties uz Arhimēda princips, šis instruments kalpo, lai izmērītu peldošā spēka iedarbību uz ķermeni, kas iegremdēts šķidrumā.
Tas ir, tas nosaka šķidrumā iegremdēta priekšmeta svaru, kas savukārt ir vieglāks nekā gaisā.
Hidrostatiskā skala
Lasiet arī: Paskāla princips.
Hidrostatikas pamatlikums
O Stevina teorēma ir pazīstams kā “Hidrostatikas pamatlikums”. Šī teorija postulē šķidruma tilpuma un hidrostatiskā spiediena variāciju saistību. Jūsu paziņojums ir izteikts šādi:
“Starpība starp šķidruma divu punktu spiedienu līdzsvarā (miera stāvoklī) ir vienāda ar produktu starp šķidruma blīvumu, gravitācijas paātrinājumu un starpību starp punkti.”
Stevina teorēmu attēlo šāda formula:
∆P = γ ⋅ ak vai =P = d. g. ak
Kur,
.P: hidrostatiskā spiediena izmaiņas
γ: šķidruma īpatnējais svars
ak: šķidruma kolonnas augstuma izmaiņas
d: blīvums
g: gravitācijas paātrinājums
Starptautiskajā sistēmā (SI):
- hidrostatiskā spiediena izmaiņas ir Paskālā (Pa);
- šķidruma īpatnējais svars ir ņūtonos uz kubikmetru (N / m3);
- šķidruma kolonnas augstuma izmaiņas ir metros (m);
- blīvums ir kilogramos uz kubikmetru (kg / m3);
- smaguma paātrinājums ir metros sekundē kvadrātā (m / sek2).
Hidrostatika un hidrodinamika
Kamēr hidrostatika pēta šķidrumus miera stāvoklī, hidrodinamika ir fizikas nozare, kas pēta šo šķidrumu kustību.
Iestājeksāmena vingrinājumi ar atgriezenisko saiti
1. (SPRK-PR) Peldspēja ir ļoti pazīstama parādība. Viens piemērs ir relatīvais vieglums, ar kādu jūs varat piecelties no baseina iekšpuses, salīdzinot ar mēģinājumu piecelties no ūdens, ti, gaisā.
Saskaņā ar Arhimēda principu, kas nosaka vilci, atzīmējiet pareizo piedāvājumu:
a) Kad ķermenis peld uz ūdens, ķermeņa saņemtā peldspēja ir mazāka par ķermeņa svaru.
b) Arhimēda princips ir spēkā tikai šķidrumos iegremdētiem ķermeņiem, un to nevar attiecināt uz gāzēm.
c) Pilnībā vai daļēji šķidrumā iegremdēts ķermenis piedzīvo augšupejošu vertikālu spēku, kas moduļos ir vienāds ar pārvietotā šķidruma svaru.
d) Ja ķermenis iegremdējas ūdenī ar nemainīgu ātrumu, peldspēja uz tā ir nulle.
e) Divi vienāda tilpuma objekti, iegremdēti dažāda blīvuma šķidrumos, cieš vienādi.
C. Alternatīva
2. (UERJ-RJ) Plosts, kura forma ir taisnstūra paralēlskaldnis, peld uz saldūdens ezera. Tās korpusa pamatne, kuras izmēri ir vienādi ar 20 m garu un 5 m platumu, ir paralēla ūdens brīvajai virsmai un iegremdēta attālumā no šīs virsmas. Pieņemsim, ka plosts ir piekrauts ar 10 automašīnām, katra sverot 1200 kg, tā ka korpusa pamatne paliek paralēla ūdens brīvajai virsmai, bet ir iegremdēta d attālumā no šīs virsmas.
Ja ūdens blīvums ir 1,0 × 103 kg / m3, variācija (d - do) centimetros ir: (g = 10m / s2)
a) 2
b) 6
c) 12
d) 24
e) 22
C. Alternatīva
3. (UNIFOR-CE) Divi šķidrumi, A un B, ķīmiski inerti un savstarpēji nesajaucoši, ar blīvumu dA = 2,80 g / cm3 un dB = 1,60 g / cm3, attiecīgi, ievieto tajā pašā traukā. Zinot, ka šķidruma A tilpums ir divreiz lielāks par B, maisījuma blīvums g / cm3, LABI:
a) 2.40
b) 2.30
c) 2.20
d) 2.10
e) 2,00
Alternatīva
Citus jautājumus ar komentētu izšķirtspēju skatiet arī: Hidrostatiskie vingrinājumi.
