Hydrostatyka to dział fizyki, który bada właściwości płynów w spoczynku. W szczególności nawiązuje relacje z nacisk wywierany na ciała zanurzone w płynach, takich jak powietrze atmosferyczne i woda.
Popatrzrównież:Ważne koncepcje w badaniach hydrostatyki
Co to jest hydrostatyka?
TEN Hydrostatyka to dziedzina fizyki, która bada właściwości płynów w spoczynku. Wśród właściwości fizycznych płynów możemy wyróżnić najważniejsze: gęstość,nacisk i siła pławność. Pod pojęciem płynów rozumiemy substancje zdolne do przybierania kształtu swojego pojemnika, zmieniające swój kształt pod działaniem jakiejś siły zewnętrznej.
TEN gęstość jest ważnym parametrem, ponieważ ta właściwość mierzy ilość materii płynnej w danej przestrzeni. Zgodnie z Międzynarodowym Układem Jednostek (SI) gęstość płynu mierzy się w kilogramyzametrosześcienny (kg/m³).
TEN naciskhydrostatyczny mierzy siła na jednostkę powierzchni że płyn w spoczynku może wywierać nacisk na powierzchnię. Im większa głębokość ciała zanurzonego w płynie, tym większy na nie nacisk. Jednostką ciśnienia w SI jest
paschalny (Pa), co odpowiada ciśnieniu 1 niuton na metr kwadratowy (N/m²).O pławność, z kolei jest to siła, jaką każdy płyn wywiera na zanurzone w nim ciała. Siła wyporu odpowiada za wyrzucanie pęcherzyków gazu z napojów gazowanych. Dodatkowo sprawia, że na wodzie unosi się korek, statek czy kostka lodu. Siła wyporu jest opisana przez Twierdzenie Archimedesa, a twoja jednostka to niuton (N).
ciśnienie hydrostatyczne
TEN naciskhydrostatyczny to ciśnienie wywierane przez kolumnę płynu w spoczynku. Aby obliczyć moduł ciśnienia hydrostatycznego wywieranego przez płyn, używamy funkcji zasadafundamentalnydajeHydrostatyka:
Różnica ciśnień między dwoma punktami w płynie jest określona przez iloczyn jego gęstości, lokalnego modułu grawitacyjnego i różnicy wysokości między tymi punktami. |
Podstawowa zasada hydrostatyki mówi, że im większa głębokość płynu, tym większe będzie wywierać ciśnienie.
Możemy przetłumaczyć podstawową zasadę principle hydrodynamika w następującym równaniu:
P – różnica ciśnień (Pa)
re – gęstość płynu (kg/m³)
O – różnica wysokości między punktami płynów (m)
Dokładna analiza przedstawionej powyżej zasady pozwala stwierdzić, że:
Dwa punkty, które leżą na tej samej wysokości w płynie będą miały takie samo ciśnienie;
wszystkie płyny w saldo prezentuje swobodną powierzchnię ułożoną w kierunku poziomy;
Ciśnienie w płynie wzrasta wraz z jego głębokość.
→ Twierdzenie Pascala i ciśnienie
Według Twierdzenie Pascala, każdy wzrost ciśnienia w stosunku do płynu idealnego, czyli płynu nieściśliwe, ciągły i bezlepkość, jest przenoszony jednorodnie w całej swojej objętości. Jednym z zastosowań zasady Pascala jest obsługa pras i tłoków hydraulicznych.
fa – przyłożona siła (N)
TEN – obszar przyłożenia siły (m²)
Hydrostatyka i gęstość
TEN gęstość jest to jedna z najważniejszych właściwości fluidu. Dzięki niemu możliwe jest określenie ilości materii stanowiącej płyn w danej objętości. Definicja gęstości jest pokazana poniżej:
re – gęstość (kg/m³)
mi – masa (kg)
V – objętość (m³)
Gęstość płynu mierzy się na podstawie gęstości czystej wody, której moduł wynosi 1,0 kilogramzametrosześcienny. Istnieje kilka jednostek gęstości powszechnie stosowanych w badaniach hydrostatyki. Sprawdź niektóre z nich na poniższym rysunku i skorzystaj z okazji, aby dowiedzieć się, jak w razie potrzeby przeprowadzić konwersję jednostek:
Równoważność między głównymi jednostkami gęstości.
Popatrzrównież: Różnice między gęstością a masą właściwą
Wyporność i hydrostatyka
Po włożeniu do płynu ciało zajmuje część przestrzeni wcześniej zajmowanej przez sam płyn. W ten sposób płyn będzie wywierał na ten przedmiot siłę skierowaną w górę o wielkości równej ciężarowi płynu, który został przemieszczony w wyniku włożenia do niego ciała.
Przedstawiona powyżej definicja została opracowana przez: ArchimedesawSyrakuzy, ważne matematyk, wynalazca i fizyk Grecki. Twoje oryginalne oświadczenie znajduje się poniżej:
„Każde ciało zanurzone w płynie w spoczynku podlega, ze strony płynu, pionowej sile skierowanej w górę, której intensywność jest równa ciężarowi płynu wypartego przez ciało”. |
Moduł siły wyporu można obliczyć przy użyciu następującej definicji:
Wywierany nacisk zależy od objętości (V) płynu wypartego przez wprowadzenie ciała, gęstości płynu i lokalnej grawitacji.
Wyporność wywierana przez płyn Nieto będzie zależeć, zatem z Wagazciało czy twój gęstość, ale tak z gęstośćzpłyn, daje powagalokalny Jest od Tomwpłynprzesiedleńcy, co, nawiasem mówiąc, jest równy do Tom części ciała to jest zanurzone na płyn.
Chociaż pływalność nie zależy od gęstości ciała, dzięki relacji między gęstością ciała i płynów można stwierdzić, czy ciało będzie pływać, pozostaniewsaldo lub zanurzy się. Zegarek:
jeśli ciało jest jeszczegęsty że dno będzie miało tendencję do zapadania się;
Jeśli ciało ma gęstość Kolejny płyn będzie miał tendencję do pozostawania w równowadze;
Jeśli ciało ma gęstość mniejszy niż gęstość płynu, będzie miała tendencję do wahań.
pozorna waga
Wagapozorny jest wynikiem sił Waga i pławność które działają na ciało zanurzone w płynie. Po zanurzeniu w płynie ciało będzie wyglądać bardziej "Lekki" niż jest w rzeczywistości. Dzieje się tak, ponieważ siła wyporu działa na to ciało w kierunku pionowy, zawsze wskazując dlaw górę.
O Wagapozorny można obliczyć w następujący sposób:
PAP – pozorna waga (N)
P – masa ciała (N)
I – pchnięcie na ciało (N)
Formuły hydrostatyczne
Sprawdź poniżej niektóre z głównych wzorów stosowanych w badaniu hydrostatyki.
→ Podstawowa zasada hydrostatyki
Podstawowa zasada hydrostatyki umożliwia obliczenie różnicy ciśnień między dwoma punktami o różnych wysokościach w płynie idealnym.
→ Gęstość
Gęstość mierzy ilość materii zawartej w płynie lub ciele na jednostkę zajmowanej przez niego przestrzeni:
→ Twierdzenie Pascala
Twierdzenie Pascala wskazuje, że wzrost ciśnienia wywieranego na płyn równowagi rozkłada się na nim w sposób integralny i jednorodny:
→ Pławność
Wyporność to siła wywierana przez płyn, który został przemieszczony ze swojego położenia w wyniku wprowadzenia ciała. Siła wyporu zależy od objętości wypartego płynu, grawitacji lokalnej i gęstości płynu:
→ pozorna waga
Ciężar pozorny to siła działająca na ciało w całości lub częściowo zanurzone w płynie:
Ćwiczenia hydrostatyczne
1. Wyznacz różnicę ciśnień między dwoma punktami położonymi na głębokości 10 m i 20 m w jeziorze o wodzie słonawej o gęstości 1200 kg/m³.
przyjąć:
sol = 10 m/s²
Rozkład
Aby obliczyć różnicę ciśnień między dwoma punktami wymienionymi w ćwiczeniu, użyjemy podstawowej zasady hydrostatyki:
'
W ten sposób otrzymamy następującą kalkulację:
Przeze mnie Rafael Helerbrock
