Hydrostatica is een tak van de natuurkunde die de kenmerken van vloeistoffen in rust bestudeert. In het bijzonder legt het relaties met de druk uitgeoefend op lichamen ondergedompeld in vloeistoffen zoals atmosferische lucht en water.
Kijkenook:Belangrijke concepten voor de studie van hydrostatica
Wat is hydrostatica?
DE Hydrostatica is een gebied van de natuurkunde dat de eigenschappen van vloeistoffen in rust bestudeert. Onder de fysieke eigenschappen van vloeistoffen kunnen we de belangrijkste benadrukken: dichtheid,druk en kracht van drijfvermogen. We verstaan onder vloeibare stoffen die in staat zijn de vorm van hun container aan te nemen en van vorm te veranderen onder invloed van een externe kracht.
DE dichtheid is een belangrijke parameter, omdat deze eigenschap de hoeveelheid materie meet die een vloeistof in een bepaalde ruimte heeft. Volgens het International System of Units (SI) wordt de dichtheid van een vloeistof gemeten in kilogrampermetrokubieke (kg/m³).
DE drukhydrostatisch
meet de kracht per oppervlakte-eenheid die een vloeistof in rust tegen een oppervlak kan uitoefenen. Hoe groter de diepte van een lichaam dat in een vloeistof is ondergedompeld, hoe groter de druk die erop wordt uitgeoefend. De drukeenheid in de SI is de pascha (Pa), wat gelijk is aan de druk van 1 newton per vierkante meter (N/m²).O drijfvermogen, op zijn beurt is het de kracht die elke vloeistof uitoefent op de lichamen die erin zijn ondergedompeld. De opwaartse kracht is verantwoordelijk voor het verdrijven van gasbellen uit koolzuurhoudende dranken. Bovendien laat het een kurk, een schip of een ijsblokje op het water drijven. De opwaartse kracht wordt beschreven door de Stelling van Archimedes, en jouw eenheid is de newton (N).
hydrostatische druk
DE drukhydrostatisch is de druk die wordt uitgeoefend door een vloeistofkolom in rust. Om de modulus te berekenen van de hydrostatische druk die door een vloeistof wordt uitgeoefend, gebruiken we de beginselfundamenteelgeeftHydrostatica:
Het drukverschil tussen twee punten in een vloeistof wordt bepaald door het product van de dichtheid, de lokale zwaartekrachtmodulus en het hoogteverschil tussen deze punten. |
Het fundamentele principe van Hydrostatica stelt dat hoe dieper de diepte van een vloeistof, hoe meer druk deze zal uitoefenen.
We kunnen het fundamentele principe van: hydrodynamica in de volgende vergelijking:
P – drukverschil (Pa)
d – vloeistofdichtheid (kg/m³)
Oh – hoogteverschil tussen vloeistofpunten (m)
Een zorgvuldige analyse van het hierboven gepresenteerde principe stelt ons in staat om te concluderen dat:
Twee punten die liggen bij de dezelfde hoogte in een vloeistof zullen ze dezelfde druk hebben;
alle vloeistof in balans presenteert zijn vrije oppervlak gerangschikt in de richting horizontaal;
De druk in een vloeistof neemt toe met zijn diepte.
→ Stelling en druk van Pascal
Volgens Stelling van Pascal, elke drukverhoging over een ideale vloeistof, dat wil zeggen een vloeistof niet-samendrukbare, continu en zonderviscositeit, het wordt homogeen door het hele volume overgebracht. Een van de toepassingen van Pascal's principe is de bediening van hydraulische persen en zuigers.
F – uitgeoefende kracht (N)
DE – toepassingsgebied van kracht (m²)
Hydrostatica en dichtheid
DE dichtheid het is een van de belangrijkste eigenschappen van een vloeistof. Hierdoor is het mogelijk om de hoeveelheid materie te bepalen die een vloeistof vormt in een bepaald volume. De dichtheidsdefinitie wordt hieronder weergegeven:
d – dichtheid (kg/m³)
m – massa (kg)
V – inhoud (m³)
De dichtheid van een vloeistof wordt gemeten op basis van de dichtheid van zuiver water, waarvan de modulus 1,0. is kilogrampermetrokubiek. Er zijn verschillende dichtheidseenheden die vaak worden gebruikt in de studie van hydrostatica. Bekijk enkele van hen in de onderstaande afbeelding en maak van de gelegenheid gebruik om te leren hoe u eenheidsconversies kunt uitvoeren wanneer dat nodig is:
Gelijkwaardigheid tussen de belangrijkste dichtheidseenheden.
Kijkenook: Verschillen tussen dichtheid en soortelijke massa
Drijfvermogen en hydrostatica
Wanneer het in een vloeistof wordt ingebracht, neemt een lichaam een deel van de ruimte in die voorheen door de vloeistof zelf werd ingenomen. Het fluïdum zal dus op dit object een naar boven gerichte kracht uitoefenen met een grootte die gelijk is aan het gewicht van het fluïdum dat werd verplaatst door het inbrengen van het lichaam erin.
De hierboven gepresenteerde definitie is ontwikkeld door: ArchimedesinSyracuse, een belangrijke wiskundige, uitvinder en natuurkundige Grieks. Uw oorspronkelijke verklaring wordt hieronder weergegeven:
"Elk lichaam dat in rust is ondergedompeld in een vloeistof ondergaat, van de kant van de vloeistof, een opwaartse verticale kracht, waarvan de intensiteit gelijk is aan het gewicht van de vloeistof die door het lichaam wordt verplaatst." |
De modulus van de opwaartse kracht kan worden berekend met behulp van de volgende definitie:
De uitgeoefende stuwkracht hangt af van het volume (V) van de vloeistof die wordt verplaatst door het inbrengen van een lichaam, de vloeistofdichtheid en de lokale zwaartekracht.
Het drijfvermogen uitgeoefend door een vloeistof Neehet zal afhangendus van de Gewichtvanlichaam of de jouwe dichtheid, maar ja van dichtheidvanvloeistof, geeft zwaartekrachtlokaal Het is van volumeinvloeistofontheemd, dat is trouwens Gelijk naar de volume van het lichaamsdeel dat is ondergedompeld bij de vloeistof.
Hoewel het drijfvermogen niet wordt bepaald door de lichaamsdichtheid, is het door de relatie tussen lichaams- en vloeistofdichtheden mogelijk om te weten of het lichaam zal drijven, zal blijveninbalans of zal onderduiken. Kijk maar:
als het lichaam is meerdicht dat de bodem de neiging heeft te zinken;
Als het lichaam een dichtheid heeft De volgende die van de vloeistof zal de neiging hebben om in evenwicht te blijven;
Als het lichaam dichtheid heeft kleiner dan de dichtheid van de vloeistof, zal deze de neiging hebben te fluctueren.
schijnbaar gewicht
Gewichtklaarblijkelijk is het resultaat van krachten Gewicht en drijfvermogen die inwerken op een lichaam dat in een vloeistof is ingebed. Wanneer ondergedompeld in vloeistof, zal het lichaam meer lijken "Licht" dan het werkelijk is. Dit komt omdat de opwaartse kracht op dit lichaam in de richting werkt verticaal, altijd wijzend vooromhoog.
O Gewichtklaarblijkelijk kan als volgt worden berekend:
PAP – schijnbaar gewicht (N)
P – lichaamsgewicht (N)
EN – druk op het lichaam (N)
Hydrostatische formules
Bekijk hieronder enkele van de belangrijkste formules die worden gebruikt in de studie van Hydrostatica.
→ Fundamenteel principe van hydrostatica
Het fundamentele principe van Hydrostatica maakt het mogelijk om het drukverschil tussen twee punten van verschillende hoogte in een ideale vloeistof te berekenen.
→ Dichtheid
Dichtheid meet de hoeveelheid materie in een vloeistof of een lichaam per eenheid van ruimte die het inneemt:
→ Stelling van Pascal
De stelling van Pascal geeft aan dat de drukverhoging die op een evenwichtsvloeistof wordt uitgeoefend er integraal en homogeen over wordt verdeeld:
→ drijfvermogen
Drijfvermogen is de kracht die wordt uitgeoefend door een vloeistof die uit zijn positie is verplaatst als gevolg van het inbrengen van een lichaam. Het drijfvermogen hangt af van het volume van de verplaatste vloeistof, de lokale zwaartekracht en de vloeistofdichtheid:
→ schijnbaar gewicht
Schijnbaar gewicht is de resulterende kracht op een lichaam dat geheel of gedeeltelijk in een vloeistof is ingebracht:
Hydrostatische oefeningen
1. Bepaal het drukverschil tussen twee punten op 10 m en 20 m diep in een brakwatermeer met een dichtheid gelijk aan 1200 kg/m³.
adopteren:
g = 10 m/s²
Resolutie
Om het drukverschil tussen de twee punten die in de oefening worden genoemd te berekenen, gebruiken we het fundamentele principe van Hydrostatica:
'
Op deze manier krijgen we de volgende berekening:
Door mij Rafael Helerbrock
