Stevina teorēma: ko tā saka, formulas, pielietojumi

protection click fraud

O Stīvina teorēma ir likums, kas nosaka, ka spiediena izmaiņas starp diviem punktiem a šķidrums To nosaka šķidruma blīvuma, gravitācijas paātrinājuma un augstuma svārstību starp šiem punktiem reizinājums. Izmantojot Stīvina teorēmu, bija iespējams formulēt Paskāla teorēmu un kuģu saziņas principu.

Izlasi arī: Peldspēja - spēks, kas rodas, kad ķermenis tiek ievietots šķidrumā

Kopsavilkums par Stevina teorēmu

  • Stīvina teorēma ir pamatlikums hidrostatiskais un to izstrādāja zinātnieks Saimons Stīvins.

  • Saskaņā ar Stevina teorēmu, jo tuvāk ķermenis atrodas jūras līmenim, jo ​​mazāks spiediens uz to.

  • Stevina teorēmas galvenie pielietojumi ir saziņas kuģi un Paskāla teorēma.

  • Komunikācijas traukos šķidrumu augstums ir vienāds neatkarīgi no trauka formas, mainās tikai tad, ja ievietotajiem šķidrumiem ir atšķirīgs blīvums.

  • Paskāla teorēma nosaka, ka spiediens, kas cietis šķidruma punktā, tiks pārnests uz pārējo tā daļu, ņemot vērā, ka visi cieta ar vienādām spiediena izmaiņām.

Ko saka Stevina teorēma?

Zināms arī kā

instagram story viewer
hidrostatikas pamatlikums, Stevina teorēmu formulēja zinātnieks Saimons Stīvins (1548-1620). Tas ir norādīts šādi:

Spiediena starpība starp diviem viendabīga šķidruma punktiem līdzsvara stāvoklī ir nemainīga, atkarībā tikai no līmeņu starpības starp šiem punktiem.1|

Tas attiecas uz variācijām atmosfēras spiediens un hidrauliski (šķidrumos) dažādos augstumos vai dziļumos. Kā šis, Jo vairāk ķermenis atrodas virspusē vai jūras līmenī, jo mazāks spiediens uz to ir.. Tomēr, palielinoties šai atšķirībai, jo lielāks spiediens uz ķermeni, kā redzams nākamajā attēlā:

Spiediena atšķirības ūdenī, praktisks Stīvina teorēmas piemērs.
Spiediena atšķirības ūdenī.

Stīvina teorēmas formula

\(∆p=d\cdot g\cdot∆h\) vai \(p-p_o=d\cdot g\cdot∆h\)

  • \(∆p\) → manometriskais spiediens vai spiediena izmaiņas, mērītas paskalos \([lāpsta]\).

  • P → absolūtais vai kopējais spiediens, mērīts paskalos \([lāpsta]\).

  • \(putekļi\) → atmosfēras spiediens, mērīts paskalos \([lāpsta]\).

  • d → šķidruma blīvums vai īpatnējā masa, mērīta collās\([kg/m^3]\).

  • g → gravitācija, mērot collās \([m/s^2]\).

  • \(∆h\) → augstuma svārstības, mērot metros \([m]\).

Stevina teorēmas sekas un pielietojumi

Stevina teorēma pielietot dažādās ikdienas dzīves situācijās, piemēram, māju hidrauliskā sistēma un pareiza ūdens tvertņu uzstādīšanas vieta. Turklāt tā formulējums ļāva izstrādāt kuģu saziņas princips un Paskāla teorēma.

→ Kuģu saziņas princips

Princips par saziņas kuģi norāda, ka traukā, kas sastāv no savstarpēji savienotiem zariem, ielejot to pašu šķidrumu blīvums uz zariem, tam būs vienāds līmenis un tas piedzīvos tādu pašu spiedienu jebkurā no daļas. Tālāk mēs varam redzēt, kā izskatās saziņas kuģi:

Kuģu saziņas princips tika izstrādāts, formulējot Stevina teorēmu.
Saziņas kuģi.

Ja U veida traukā ievieto šķidrumus ar dažādu blīvumu, šķidrumu augstumi un uz tiem iedarbinātie spiedieni būs atšķirīgi, kā redzams nākamajā attēlā:

Dažādi šķidrumi U formas traukā, piemērs kuģu saziņas principa ievērošanai.
Dažādi šķidrumi U veida traukā.

Kuģu saziņas principa formula

Kuģu saziņas principu var aprēķināt, izmantojot tā formulu:

\(\frac{H_1}{H_2} =\frac{d_2}{d_1} \) vai H1d1=H2d2

  • \(H_1\) Tas ir \(H_2\) → ar platībām saistītie augstumi, mērīti metros \([m]\).

  • \(d_1\) Tas ir \(d_2\) → šķidruma blīvums, mērīts collās\([kg/m^3]\).

Šis princips ļauj tualetēs saturēt vienādu ūdens līmeni un laboratorijās ir iespējams izmērīt šķidrumu spiedienu un blīvumu.

→ Paskāla teorēma

Zinātnieka formulējums Blēzs Paskāls (1623-1662), Paskāla teorēma norāda, ka, pieliekot spiedienu līdzsvara šķidruma punktam, šīs izmaiņas izplatīsies pārējai šķidruma daļai, izraisot visus tā punktus vienādas izmaiņas spiedienu.

Izmantojot šo teorēmu, tika izstrādāta hidrauliskā prese. Ja piesakāmies a spēks uz leju uz viena virzuļa palielināsies spiediens, kas izraisīs šķidruma nobīdi uz otru virzuli, izraisot tā paaugstināšanos, kā redzams nākamajā attēlā:

Hidrauliskās preses simulācija, Paskāla teorēmas pielietojuma piemērs, kas formulēts caur Stīvina teorēmu.
Hidrauliskās preses simulācija.

Paskāla teorēmas formula

Paskāla teorēmu var aprēķināt, izmantojot formulu:

\(\frac{\vec{F}_1}{A_1} =\frac{\vec{F}_2}{A_2} \) vai \(\frac{A_1}{A_2} =\frac{H_2}{H_1} \)

  • \(\vec{F}_1\) Tas ir \(\vec{F}_2\) → pielietotie un saņemtie spēki, attiecīgi mērīti Ņūtonos \([N]\).

  • \(LĪDZ 1\) Tas ir \(A_2\) → apgabali, kas saistīti ar spēku pielietošanu, mērot \([m^2]\).

  • \(H_1\) Tas ir \(H_2\) → ar platībām saistītie augstumi, mērīti metros \([m]\).

Stevina teorēmas mērvienības

Stevina teorēmā tiek izmantotas vairākas mērvienības. Tālāk mēs redzēsim tabulu ar mērvienībām saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu (S.I.), kas ir vēl viens izplatīts veids, kā tās parādās un kā tās pārvērst citā.

Stevina teorēmas mērvienības

fizikālie lielumi

Mērvienības saskaņā ar S.I.

Mērvienības citā formātā

Mērvienību konvertēšana

Augstums

m

cm

1 cm = 0,01 m

Blīvums vai Īpaša masa

\(kg/m^3\)

\(g/mL\)

Modifikācija, kas veikta, pārvēršot citu fizisko lielumu mērvienības.

gravitācijas paātrinājums

\(\frac{m}{s^2}\)

\(\frac{km}{h^2}\)

Modifikācija, kas veikta, pārvēršot citu fizisko lielumu mērvienības.

Spiediens

Lāpsta

Atmosfēra (atm)

\(1\ atm=1,01\cdot10^5 \ Pa\)


Skatīt arī: Svara spēks - pievilcības spēks, kas pastāv starp diviem ķermeņiem

Atrisināja vingrinājumus pēc Stīvina teorēmas

jautājums 1

(Unesp) Maksimālā spiediena starpība, ko cilvēka plaušas var radīt iedvesmas laikā, ir aptuveni \(0,1\cdot10^5\ Pa\) vai \(0,1\atm\). Tādējādi nirējs nevar pārsniegt dziļumu pat ar snorkeli (ventilācijas atveri). maksimums, jo spiediens uz plaušām palielinās, kad viņš nirst dziļāk, neļaujot tām no uzpūst.

Persona niršana ar snorkeli, lai aprēķinātu maksimālo niršanas dziļumu, izmantojot Stevina teorēmu.

Ņemot vērā ūdens blīvumu \(10^3\ kg/m\) un gravitācijas paātrinājums \(10\ m/s^2\), aptuvenais maksimālais dziļums, ko apzīmē ar h, kurā cilvēks var ienirt, elpojot ar snorkeli, ir vienāds ar

A) 1,1 ‧ 102 m

B) 1,0 ‧ 102 m

C) 1,1 ‧ 101 m

D) 1,0 ‧ 101 m

E) 1,0 ‧ 100 m

Izšķirtspēja:

Alternatīva E

Spiediena starpību (Δp) var norādīt ar Stevina likumu:

\(∆p=d\cdot g\cdot ∆h\)

\(0,1\cdot10^5=10^3\cdot10\cdot∆h\)

\(0,1\cdot10^5=10^4\cdot∆h\)

\(∆h=\frac{0,1\cdot10^5}{10^4} \)

\(∆h=0,1\cdot10^{5-4}\)

\(∆h=0,1\cdot10^1\)

\(∆h=1\cdot10^0\ m\)

2. jautājums

(Aman) Tvertne, kas satur \(5,0\ x\ 10^3\) litri ūdens ir 2,0 metrus garš un 1,0 metrus plats. Būt \(g=10\ m/s^2\), Hidrostatiskais spiediens, ko ūdens rada tvertnes apakšā, ir:

A) \(2,5\cdot10^4\ Nm^{-2}\)

B) \(2,5\cdot10^1\ Nm^{-2}\)

W) \(5,0\cdot10^3\ Nm^{-2}\)

D) \(5,0\cdot10^4\ Nm^{-2}\)

UN)\(2,5\cdot10^6\ Nm^{-2}\)

Izšķirtspēja:

Alternatīva A

Nepieciešams mainīt tilpuma mērvienību no litriem uz \(m^3\):

\(V=5\cdot10^3\ L=5\ m^3\)

Augstumu norādīs:

\(5=1\cdot2\cdot h\)

\(5=2\cdot h\)

\(\frac{5}2=h\)

\(2,5=h\)

Mēs aprēķināsim hidrostatisko spiedienu, ko rada ūdens tvertnes apakšā, izmantojot Stevina teorēmu:

\(p=d\cdot g\cdot h\)

Ņemot ūdens blīvumu kā \(1000\ kg/m^3 \) un gravitācija kā \(10\ m/s^2\), mēs atradām:

\(p=1000\cdot10\cdot2.5\)

\(p=2,5\cdot10^4\ Pa=2,5\cdot10^4\ Nm^{-2}\)

Atzīmes

|1| NUSSENZVEIGS, Herčs Moiss. Fizikas pamatkurss: Šķidrumi, svārstības un viļņi, siltums (sēj. 2). 5 ed. Sanpaulu: redaktore Blučere, 2015.

Autore Pamella Raphaella Melo
Fizikas skolotājs

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teorema-de-stevin.htm

Teachs.ru

Trakās govs slimība, liellopu sūkļveida encefalopātija: prionu slimība

Prioni ir olbaltumvielu daļiņas, kas ir atbildīgas par dažādām aktivitātēm, piemēram, neironu nob...

read more

Kas ir litosfēra?

litosfēra, kas ir Zemes augšējais un cietais slānis, ir zemāka temperatūra, salīdzinot ar citām ...

read more

Kas ir antisemītisms?

Antisemītisms tas ir aizspriedumi, kas koncentrējas pret jebkuru semītu izcelsmi, kas ietver aizs...

read more
instagram viewer