Hidrostatică este o ramură a fizicii care studiază caracteristicile fluidelor în repaus. În special, stabilește relații cu presiune exercitat asupra corpurilor scufundate în fluide precum aerul atmosferic și apa.
Uitede asemenea:Concepte importante pentru studiul hidrostaticelor
Ce este Hidrostatica?
THE Hidrostatică este o zonă a Fizicii care studiază proprietățile fluidelor în repaus. Printre proprietățile fizice ale fluidelor, putem evidenția cele mai importante: densitate,presiune și forța de Plutire. Înțelegem ca substanțe fluide capabile să își asume forma containerului, schimbându-și forma sub acțiunea unei forțe externe.
THE densitate este un parametru important, deoarece această proprietate măsoară cantitatea de materie pe care o are un fluid într-un spațiu dat. Conform Sistemului Internațional de Unități (SI), densitatea unui fluid este măsurată în kilogramepemetroucub (kg / m³).
THE presiunehidrostatic măsoară forța pe unitate de suprafață că un fluid în repaus este capabil să exercite asupra unei suprafețe. Cu cât este mai mare adâncimea unui corp scufundat într-un fluid, cu atât este mai mare presiunea exercitată asupra acestuia. Unitatea de presiune din SI este
pascal (Pa), care este echivalent cu presiunea lui 1 newton pe metru pătrat (N / m²).O Plutire, la rândul său, este forța pe care fiecare fluid o exercită asupra corpurilor scufundate în ea. Forța plutitoare este responsabilă pentru expulzarea bulelor de gaz din băuturile carbogazoase. În plus, face ca un pluton, o navă sau un cub de gheață să plutească pe apă. Forța plutitoare este descrisă de Teorema lui Arhimede, iar unitatea ta este Newton (N).
presiune hidrostatica
THE presiunehidrostatic este presiunea exercitată de o coloană de fluid în repaus. Pentru a calcula modulul presiunii hidrostatice exercitate de un fluid, folosim principiufundamentaldăHidrostatică:
Diferența de presiune între două puncte dintr-un fluid este determinată de produsul densității sale, de modulul de gravitație local și de diferența de înălțime dintre aceste puncte. |
Principiul fundamental al hidrostaticii afirmă că, cu cât adâncimea unui fluid este mai profundă, cu atât va exercita mai multă presiune.
Putem traduce principiul fundamental al hidrodinamică în următoarea ecuație:
ΔP - diferența de presiune (Pa)
d - densitatea fluidului (kg / m³)
Oh - diferența de înălțime între punctele de fluid (m)
O analiză atentă a principiului prezentat mai sus ne permite să concluzionăm că:
Două puncte care stau la aceeasi inaltime într-un fluid vor avea aceeași presiune;
toate fluidele din echilibru prezintă suprafața liberă dispusă în direcție orizontală;
Presiunea dintr-un fluid crește odată cu a acestuia adâncime.
→ Teorema și presiunea lui Pascal
Conform Teorema lui Pascal, fiecare presiune crește peste un fluid ideal, adică un fluid necompresibil, continuu și fărăviscozitate, se transmite omogen pe tot volumul său. Una dintre aplicațiile principiului lui Pascal este în funcționarea preselor hidraulice și a pistoanelor.
F - forța aplicată (N)
THE - zona de aplicare a forței (m²)
Hidrostatice și densitate
THE densitate este una dintre cele mai importante proprietăți ale unui fluid. Prin intermediul acestuia, este posibil să se determine cantitatea de materie care constituie un fluid într-un volum dat. Definiția densității este prezentată mai jos:
d - densitate (kg / m³)
m - masa (kg)
V - volum (m³)
Densitatea unui fluid se măsoară pe baza densității apei pure, al cărei modul este de 1,0 kilogrampemetroucub. Există mai multe unități de densitate utilizate în mod obișnuit în studiul hidrostaticelor. Consultați câteva dintre ele în figura de mai jos și profitați de ocazie pentru a afla cum să efectuați conversii de unități atunci când este necesar:
Echivalența între principalele unități de densitate.
Uitede asemenea: Diferențe între densitate și masă specifică
Flotabilitate și hidrostatice
Când este introdus într-un fluid, un corp ocupă o parte din spațiul ocupat anterior de fluidul însuși. Astfel, fluidul va exercita asupra acestui obiect o forță îndreptată în sus de o magnitudine egală cu greutatea fluidului care a fost deplasat din cauza inserției corpului în interiorul acestuia.
Definiția prezentată mai sus a fost dezvoltată de ArhimedeînSiracuza, un important matematician, inventator și fizician Greacă. Declarația dvs. originală este prezentată mai jos:
„Fiecare corp scufundat într-un fluid în repaus suferă, din partea fluidului, o forță verticală ascendentă, a cărei intensitate este egală cu greutatea fluidului deplasat de corp”. |
Modulul forței flotante poate fi calculat folosind următoarea definiție:
Forța exercitată depinde de volumul (V) de fluid deplasat de inserția unui corp, densitatea fluidului și gravitația locală.
Flotabilitatea exercitată de un fluid Nuva depinde, prin urmare, din Greutatedecorp sau a ta densitate, dar da de densitatedefluid, dă gravitatielocal Este din volumînfluidstrămutat, care, apropo, este egal la volum a porțiunii corpului care este scufundat la fluid.
Deși flotabilitatea nu este determinată de densitatea corpului, prin relația dintre densitatea corpului și fluidele, este posibil să se știe dacă corpul va pluti, va rămâneînechilibru sau se va scufunda. Ceas:
dacă corpul este Mai multdens că fundul, va tinde să se scufunde;
Dacă corpul are o densitate Următorul cea a fluidului, va tinde să rămână în echilibru;
Dacă corpul are densitate mai mica decât densitatea fluidului, acesta va tinde să fluctueze.
greutatea aparentă
Greutateaparent este rezultatul forțelor Greutate și Plutire care acționează asupra unui corp înglobat într-un fluid. Când este scufundat în fluid, corpul va apărea mai mult "Ușoară" decât este cu adevărat. Acest lucru se datorează faptului că forța plutitoare acționează asupra acestui corp în direcție vertical, arătând mereu pentrusus.
O Greutateaparent poate fi calculat după cum urmează:
PAP - greutate aparentă (N)
P - greutatea corporală (N)
ȘI - împingere pe corp (N)
Formule hidrostatice
Verificați mai jos câteva dintre principalele formule utilizate în studiul hidrostaticului.
→ Principiul fundamental al hidrostaticii
Principiul fundamental al hidrostaticii face posibilă calcularea diferenței de presiune între două puncte de înălțimi diferite într-un fluid ideal.
→ Densitate
Densitatea măsoară cantitatea de materie conținută într-un fluid sau un corp pe unitate de spațiu ocupată de acesta:
→ Teorema lui Pascal
Teorema lui Pascal indică faptul că creșterea presiunii exercitate asupra unui fluid de echilibru este distribuită peste el într-un mod integral și omogen:
→ Plutire
Flotabilitatea este forța exercitată de un fluid care a fost deplasat din poziția sa ca urmare a inserării unui corp. Flotabilitatea depinde de volumul de fluid deplasat, gravitația locală și densitatea fluidului:
→ greutatea aparentă
Greutatea aparentă este forța rezultată asupra unui corp inserat complet sau parțial într-un fluid:
Exerciții hidrostatice
1. Determinați diferența de presiune între două puncte situate la 10 m și 20 m adâncime într-un lac cu apă sălbatică cu o densitate egală cu 1200 kg / m³.
adopta:
g = 10 m / s²
Rezoluţie
Pentru a calcula diferența de presiune dintre cele două puncte menționate în exercițiu, vom folosi principiul fundamental al hidrostaticii:
'
În acest fel, vom avea următorul calcul:
De mine. Rafael Helerbrock