Hydrostatika je odvetvie fyziky, ktoré študuje charakteristiky tekutín v pokoji. Najmä nadväzuje vzťahy s tlak pôsobia na telá ponorené do tekutín, ako je atmosférický vzduch a voda.
Pozritiež:Dôležité koncepty pre štúdium hydrostatiky
Čo je to hydrostatika?
THE Hydrostatika je oblasť fyziky, ktorá študuje vlastnosti tekutín v pokoji. Z fyzikálnych vlastností tekutín môžeme vyzdvihnúť tie najdôležitejšie: hustota,tlak a sila vztlak. Rozumieme ako kvapaliny látky schopné zaujať tvar svojej nádoby, meniť svoj tvar pôsobením nejakej vonkajšej sily.
THE hustota je dôležitý parameter, pretože táto vlastnosť meria množstvo hmoty, ktorú má tekutina v danom priestore. Podľa Medzinárodného systému jednotiek (SI) sa hustota kvapaliny meria v kilogramovzametrokubický (kg / m³).
THE tlakhydrostatický meria sila na jednotku plochy že tekutina v pokoji je schopná pôsobiť na povrch. Čím väčšia je hĺbka tela ponoreného do kvapaliny, tým väčší je na ňu vyvíjaný tlak. Jednotkou tlaku v SI je veľkonočný (Pa), čo je ekvivalentné tlaku 1 newton na meter štvorcový (N / m²).
O vztlak, je to zase sila, ktorú každá tekutina vyvíja na telá ponorené v nej. Vztlaková sila je zodpovedná za vytláčanie plynových bublín zo sýtených nápojov. Okrem toho vytvára korok, loď alebo kocku ľadu, ktoré plávajú na vode. Vztlaková sila je opísaná v Archimedova veta, a vaša jednotka je Newton (N).
hydrostatický tlak
THE tlakhydrostatický je tlak vyvíjaný stĺpcom tekutiny v pokoji. Na výpočet modulu hydrostatického tlaku vyvíjaného kvapalinou použijeme princípzásadnédávaHydrostatika:
Rozdiel tlaku medzi dvoma bodmi v kvapaline je určený súčinom jej hustoty, lokálneho modulu gravitácie a výškového rozdielu medzi týmito bodmi. |
Základný princíp hydrostatiky hovorí, že čím hlbšia je hĺbka kvapaliny, tým väčší tlak na ňu bude vyvíjať.
Môžeme preložiť základný princíp hydrodynamika v tejto rovnici:
AP - tlakový rozdiel (Pa)
d - hustota kvapaliny (kg / m³)
oh - výškový rozdiel medzi tekutými bodmi (m)
Dôkladná analýza vyššie uvedeného princípu nám umožňuje dospieť k záveru, že:
Dva body, ktoré ležia na rovnaká výška v tekutine budú mať rovnaký tlak;
všetko tekuté v rovnováha predstavuje svoju voľnú plochu usporiadanú v smere horizontálne;
Tlak v tekutine sa zvyšuje s jej hĺbka.
→ Pascalova veta a tlak
Podľa Pascalova veta, každé zvýšenie tlaku nad ideálnou tekutinou, to znamená tekutinou nestlačiteľné, nepretržitý a bezviskozita, prenáša sa homogénne v celom svojom objeme. Jednou z aplikácií Pascalovho princípu je prevádzka hydraulických lisov a piestov.
F - použitá sila (N)
THE - oblasť pôsobenia sily (m²)
Hydrostatika a hustota
THE hustota je to jedna z najdôležitejších vlastností tekutiny. Prostredníctvom neho je možné určiť množstvo látky, ktorá predstavuje tekutinu v danom objeme. Definícia hustoty je uvedená nižšie:
d - hustota (kg / m³)
m - hmotnosť (kg)
V. - objem (m³)
Hustota kvapaliny sa meria na základe hustoty čistej vody, ktorej modul je 1,0 kilogramzametrokubický. Pri štúdiu hydrostatiky sa bežne používa niekoľko jednotiek hustoty. Vyskúšajte niektoré z nich na obrázku nižšie a využite príležitosť a naučte sa, ako v prípade potreby vykonať konverzie jednotiek:
Rovnocennosť medzi hlavnými jednotkami hustoty.
Pozritiež: Rozdiely medzi hustotou a špecifickou hmotnosťou
Vztlak a hydrostatika
Po vložení do tekutiny zaberá telo časť priestoru predtým obsadeného samotnou tekutinou. Tekutina teda bude na tento predmet vyvíjať silu smerujúcu nahor o veľkosť rovnajúcu sa hmotnosti kvapaliny, ktorá bola premiestnená v dôsledku vloženia tela do nej.
Definíciu uvedenú vyššie vyvinul ArchimedesvSyrakúzy, dôležitý matematik, vynálezca a fyzik Grécky. Vaše pôvodné vyhlásenie je uvedené nižšie:
„Každé telo ponorené v tekutine v pokoji prechádza z časti tekutiny zvislou silou smerom nahor, ktorej intenzita sa rovná hmotnosti tekutiny vytlačenej telom.“ |
Modul vztlakovej sily je možné vypočítať pomocou nasledujúcej definície:
Vyvinutý ťah závisí od objemu (V) tekutiny vytlačenej vložením tela, hustoty tekutiny a miestnej gravitácie.
Vztlak vyvíjaný kvapalinou čbude to záležať, preto z Váhaztelo alebo tvoje hustota, ale áno hustotaztekutina, dáva gravitáciamiestne Je to z objemvtekutinavysídlený, ktorý, mimochodom, je rovný do objem časti tela ktorá je ponorená na tekutina.
Aj keď vztlak nie je určený hustotou tela, prostredníctvom vzťahu medzi hustotou tela a tekutín je možné zistiť, či je telo bude plávať, zostanevrovnováha alebo sa ponorí. Pozerať:
ak je telo viachustý že dno, bude mať tendenciu klesať;
Ak má telo hustotu Ďalšie tekutina, bude mať tendenciu zostať v rovnováhe;
Ak má telo hustotu menšie než hustota kvapaliny, bude mať tendenciu kolísať.
zdanlivá hmotnosť
Váhazjavný je výsledkom síl Váha a vztlak ktoré pôsobia na telo uložené v tekutine. Po ponorení do tekutiny sa telo objaví viac "Svetlo" ako to v skutočnosti je. Je to preto, lebo vztlaková sila pôsobí na toto teleso v smere vertikálne, vždy ukazuje prehore.
O Váhazjavný možno vypočítať takto:
PAP - zdanlivá hmotnosť (N)
P - telesná hmotnosť (N)
A - prítlak na telo (N)
Hydrostatické vzorce
Nižšie uvádzame niektoré z hlavných vzorcov používaných pri štúdiu hydrostatík.
→ Základný princíp hydrostatiky
Základný princíp hydrostatiky umožňuje vypočítať tlakový rozdiel medzi dvoma bodmi rôznych výšok v ideálnej tekutine.
→ Hustota
Hustota meria množstvo hmoty obsiahnutej v tekutine alebo tele na jednotku priestoru, ktorý zaberá:
→ Pascalova veta
Pascalova veta naznačuje, že zvýšenie tlaku vyvíjaného na rovnovážnu tekutinu je na ňu distribuované integrálnym a homogénnym spôsobom:
→ Vztlak
Vztlak je sila vyvíjaná tekutinou, ktorá bola posunutá zo svojej polohy v dôsledku vloženia tela. Vztlak závisí od objemu vytlačenej kvapaliny, miestnej gravitácie a hustoty kvapaliny:
→ zdanlivá hmotnosť
Zdanlivá hmotnosť je výsledná sila pôsobiaca na telo vložené úplne alebo čiastočne do tekutiny:
Hydrostatické cvičenia
1. Určte tlakový rozdiel medzi dvoma bodmi nachádzajúcimi sa 10 m a 20 m hlboko v brakickom vodnom jazere s hustotou 1 200 kg / m³.
adoptovať:
g = 10 m / s²
Rozhodnutie
Na výpočet tlakového rozdielu medzi dvoma bodmi spomenutými v cvičení použijeme základný princíp hydrostatiky:
'
Týmto spôsobom budeme mať nasledujúci výpočet:
Podľa mňa.Rafael Helerbrock
