Гидростатика - это область физики, изучающая жидкости, которые находятся в состоянии покоя. Эта ветвь включает в себя несколько понятий, таких как плотность, давление, объем и подъемная сила.
Основные понятия гидростатики
Плотность
Плотность определяет концентрацию вещества в данном объеме.
Что касается плотности тела и жидкости, мы имеем:
- Если плотность тела меньше плотности жидкости, тело будет плавать на поверхности жидкости;
- Если плотность тела эквивалентна плотности жидкости, тело будет в равновесии с жидкостью;
- Если плотность тела больше плотности жидкости, тело утонет.
Для расчета плотности используется следующая формула:
d = m / v
существование,
d: плотность
м: макароны
v: объем
В международной системе (СИ):
- плотность в граммах на кубический сантиметр (г / см3), но его также можно выразить в килограммах на кубический метр (кг / м3) или в граммах на миллилитр (г / мл);
- масса в килограммах (кг);
- объем в кубических метрах (м3).
Также читайте о Плотность и плотность воды.
Давление
Давление является важным понятием гидростатики, и в этой области исследований оно называется
гидростатическое давление. Он определяет давление, которое жидкости оказывают на других.Например, мы можем представить себе давление, которое мы чувствуем, когда плывем. Таким образом, чем глубже мы ныряем, тем больше гидростатическое давление.
Эта концепция тесно связана с плотностью жидкости и ускорением свободного падения. Следовательно, гидростатическое давление рассчитывается по следующей формуле:
P = d. ЧАС. грамм
Где,
п: гидростатическое давление
d: плотность жидкости
ЧАС: высота жидкости в контейнере
грамм: ускорение свободного падения
В Международной системе (СИ):
- гидростатическое давление указывается в паскалях (Па), но также используются атмосфера (атм) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.);
- плотность жидкости в граммах на кубический сантиметр (г / см3);
- высота в метрах (м);
- ускорение свободного падения выражается в метрах на секунду в квадрате (м / сек.2).
Примечание: Обратите внимание, что гидростатическое давление не зависит от формы емкости. Это зависит от плотности жидкости, высоты столба жидкости и силы тяжести места.
Хотите узнать больше? Также читайте о Атмосферное давление.
Плавучесть
Тяга, также называемая толчком, представляет собой гидростатическая сила действует на тело, погруженное в жидкость. Таким образом, выталкивающая сила - это результирующая сила, оказываемая жидкостью на данное тело.
Например, мы можем представить себе, как наше тело становится легче, когда мы находимся в воде, будь то бассейн или море.
Обратите внимание, что эта сила, действующая на тело жидкостью, была изучена еще в древности.
Греческий математик Архимед был тем, кто провел гидростатический эксперимент, который позволил ему вычислить значение выталкивающей силы (вертикальной и восходящей), которая делает тело легче внутри жидкости. Обратите внимание, что он действует в противоположном направлении силовой вес.
Срабатывание подъемной силы и силы веса
Таким образом, заявление Теорема Архимеда или Закон плавучести:
“Каждое тело, погруженное в жидкость, получает восходящий импульс, равный весу объема тела. жидкость вытесняется, поэтому тела плотнее, чем вода тонут, а менее плотные плавать”.
Что касается подъемной силы, мы можем сделать вывод, что:
- Если выталкивающая сила (E) больше, чем сила веса (P), тело поднимется на поверхность;
- Если выталкивающая сила (E) имеет ту же интенсивность, что и сила веса (P), тело не будет ни подниматься, ни опускаться, оставаясь в равновесии;
- Если выталкивающая сила (E) меньше силы веса (P), тело утонет.
Помните, что подъемная сила - это Величие вектора, то есть у него есть направление, модуль и направление.
В Международной системе (СИ) тяга (Е) выражается в Ньютонах (Н) и рассчитывается по следующей формуле:
E = dж. Vfd. грамм
Где,
А ТАКЖЕ: подъемная сила
dж: плотность жидкости
Vfd: объем жидкости
грамм: ускорение свободного падения
В Международной системе (СИ):
- плотность жидкости в килограммах на кубический метр (кг / м3);
- объем жидкости в кубических метрах (м3);
- ускорение свободного падения выражается в метрах на секунду в квадрате (м / сек.2).
Прочтите формула тяги.
Гидростатическая шкала
Гидростатические весы были изобретены итальянским физиком, математиком и философом Галилео Галилеем (1564–1642).
На основе Принцип Архимеда, этот прибор служит для измерения выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость.
То есть он определяет вес объекта, погруженного в жидкость, которая, в свою очередь, легче, чем на воздухе.
Гидростатическая шкала
Читайте тоже: Принцип Паскаля.
Основной закон гидростатики
О Теорема Стевина известен как «Основной закон гидростатики». Эта теория постулирует связь между изменением объемов жидкости и гидростатическим давлением. Ваше заявление выражается следующим образом:
“Разница давлений двух точек жидкости в состоянии равновесия (покоя) равна произведению между плотностью жидкости, ускорением свободного падения и разницей между глубинами точки.”
Теорема Стевина представлена следующей формулой:
∆P = γ ⋅ ой или же ∆P = d. грамм. ой
Где,
∆P: изменение гидростатического давления
γ: удельный вес жидкости
ой: изменение высоты столба жидкости
d: плотность
грамм: ускорение свободного падения
В Международной системе (СИ):
- изменение гидростатического давления в паскалях (Па);
- удельный вес жидкости в Ньютонах на кубический метр (Н / м3);
- изменение высоты столба жидкости в метрах (м);
- плотность в килограммах на кубический метр (кг / м3);
- ускорение свободного падения выражается в метрах на секунду в квадрате (м / сек.2).
Гидростатика и гидродинамика
В то время как гидростатика изучает жидкости в состоянии покоя, гидродинамика - это раздел физики, изучающий движение этих жидкостей.
Упражнения для вступительных экзаменов с обратной связью
1. (PUC-PR) Плавучесть - очень знакомое явление. Одним из примеров является относительная легкость, с которой вы можете встать из бассейна по сравнению с попыткой встать из воды, то есть в воздухе.
Согласно принципу Архимеда, определяющему тягу, отметьте правильное положение:
а) Когда тело плавает по воде, плавучесть, воспринимаемая телом, меньше его веса.
б) Принцип Архимеда действителен только для тел, погруженных в жидкости, и не может быть применен к газам.
c) Тело, полностью или частично погруженное в жидкость, испытывает направленную вверх вертикальную силу, по модулю равную весу вытесненной жидкости.
г) Если тело тонет в воде с постоянной скоростью, плавучесть на нем равна нулю.
д) Два объекта одинакового объема при погружении в жидкости разной плотности испытывают одинаковую тягу.
Альтернатива c
2. (UERJ-RJ) Плот, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, плывет по пресноводному озеру. Основание его корпуса, размеры которого равны 20 м в длину и 5 м в ширину, расположено параллельно свободной поверхности воды и погружено на некотором расстоянии от этой поверхности. Предположим, что плот загружен 10 автомобилями, каждый весом 1200 кг, так что основание корпуса остается параллельным свободной поверхности воды, но погружено на расстояние d от этой поверхности.
Если плотность воды 1,0 × 103 кг / м3, вариация (d - do) в сантиметрах составляет: (g = 10 м / с2)
а) 2
б) 6
в) 12
г) 24
д) 22
Альтернатива c
3. (UNIFOR-CE) Две химически инертные, несовместимые жидкости, A и B, с плотностями dA = 2,80 г / см3 и дБ = 1,60 г / см3соответственно помещаются в один контейнер. Зная, что объем жидкости A в два раза больше, чем B, плотность смеси в г / см3, ОК:
а) 2,40
б) 2.30
в) 2.20
г) 2,10
д) 2,00
Альтернативой
Дополнительные вопросы с прокомментированным разрешением см. Также: Гидростатические упражнения.
