Hidrostatika je veja fizike, ki preučuje značilnosti tekočin v mirovanju. Zlasti vzpostavlja odnose z pritisk delujejo na telesa, potopljena v tekočine, kot sta atmosferski zrak in voda.
Poglejtudi:Pomembni koncepti za preučevanje hidrostatike
Kaj je hidrostatika?
THE Hidrostatika je področje fizike, ki preučuje lastnosti tekočin v mirovanju. Med fizikalnimi lastnostmi tekočin lahko izpostavimo najpomembnejše: gostoto,pritisk in moč vzgon. Kot tekočine razumemo snovi, ki lahko prevzamejo obliko posode in spremenijo svojo obliko pod vplivom neke zunanje sile.
THE gostoto je pomemben parameter, saj ta lastnost meri količino snovi, ki jo ima tekočina v določenem prostoru. Po Mednarodnem sistemu enot (SI) se gostota tekočine meri v kilogramovnapodzemnakubična (kg / m³).
THE pritiskhidrostatična meri sila na enoto površine da tekočina v mirovanju lahko deluje proti površini. Večja kot je globina telesa, potopljenega v tekočino, večji je pritisk nanj. Tlačna enota v SI je velikonočni (Pa), kar je enakovredno tlaku 1 newton na kvadratni meter (N / m²).
O vzgon, po drugi strani gre za silo, ki jo vsaka tekočina deluje na telesa, potopljena vanjo. Vzpenjajoča sila je odgovorna za izgon plinskih mehurčkov iz gaziranih pijač. Poleg tega pluta, ladja ali ledena kocka plava po vodi. Vzgonsko silo opisuje Arhimedov izrek, in vaša enota je newton (N).
hidrostatični tlak
THE pritiskhidrostatična je tlak, ki ga izvaja stolpec tekočine v mirovanju. Za izračun modula hidrostatskega tlaka, ki ga izvaja tekočina, uporabimo načelotemeljnidajeHidrostatika:
Razlika tlaka med dvema točkama v tekočini se določi z zmnožkom njene gostote, lokalnega gravitacijskega modula in višinske razlike med tema točkama. |
Temeljno načelo hidrostatike navaja, da večja kot je globina tekočine, večji bo njen pritisk.
Lahko prevedemo temeljno načelo hidrodinamika v naslednji enačbi:
ΔP - razlika tlaka (Pa)
d - gostota tekočine (kg / m³)
oh - višinska razlika med fluidnimi točkami (m)
Natančna analiza zgoraj predstavljenega načela nam omogoča sklepati, da:
Dve točki, ki ležijo na enake višine v tekočini bodo imeli enak tlak;
vsa tekočina noter ravnovesje predstavlja svojo prosto površino, razporejeno v smeri vodoravno;
Tlak v tekočini narašča s svojim globino.
→ Pascalov izrek in pritisk
Po navedbah Pascalov izrek, vsako povečanje tlaka nad idealno tekočino, to je tekočino nestisljiv, neprekinjeno in brezviskoznost, v celotnem obsegu se prenaša homogeno. Ena od aplikacij Pascalovega načela je delovanje hidravličnih stiskalnic in batov.
F - uporabljena sila (N)
THE - območje uporabe sile (m²)
Hidrostatika in gostota
THE gostoto je ena najpomembnejših lastnosti tekočine. Preko nje je mogoče določiti količino snovi, ki predstavlja tekočino v določeni prostornini. Definicija gostote je prikazana spodaj:
d - gostota (kg / m³)
m - masa (kg)
V - prostornina (m³)
Gostota tekočine se meri na podlagi gostote čiste vode, katere modul je 1,0 kilogramnapodzemnakubična. Pri preučevanju hidrostatike se pogosto uporablja več enot gostote. Oglejte si nekatere od njih na spodnji sliki in izkoristite priložnost, da se naučite, kako po potrebi pretvoriti enote:
Enakovrednost med glavnimi enotami gostote.
Poglejtudi: Razlike med gostoto in specifično maso
Vzgon in hidrostatika
Ko telo vstavimo v tekočino, zavzame del prostora, ki ga je prej zasedala sama tekočina. Tako bo tekočina na ta predmet izvajala silo, usmerjeno navzgor v velikosti, ki je enaka teži tekočine, ki je bila premaknjena zaradi vstavitve telesa znotraj nje.
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Zgornjo predstavitev je razvil ArhimedvSirakuza, pomembno matematik, izumitelj in fizik Grški. Izvirna izjava je predstavljena spodaj:
"Vsako telo, potopljeno v tekočino v mirovanju, na delu tekočine deluje navpično navzgor, katere intenzivnost je enaka teži tekočine, ki jo telo izpodrine." |
Modul vzgonske sile lahko izračunamo z naslednjo definicijo:
Pritisk je odvisen od prostornine (V) tekočine, ki jo iztisne vstavitev telesa, gostote tekočine in lokalne teže.
Vzgon, ki ga izvaja tekočina štbo odvisnozato Utežodtelo ali vaše gostota, ampak ja gostotoodtekočina, daje gravitacijalokalno Je od glasnostvtekočinarazseljeni, kar je mimogrede enako do glasnost dela telesa ki je potopljen pri tekočina.
Čeprav vzgona ne določa gostota telesa, je skozi razmerje med gostoto telesa in tekočine mogoče vedeti, ali telo bo plaval, bo ostalvravnovesje ali bo potopil. Pazi:
če je telo večgosto da bo dno ponavadi potonilo;
Če ima telo gostoto Naslednji tekočine bo navadno ostala v ravnovesju;
Če ima telo gostoto manjši kot gostota tekočine, bo ponavadi nihala.
navidezna teža
Utežočitno je rezultat sil Utež in vzgon ki delujejo na telo, vpeto v tekočino. Ko je potopljeno v tekočino, bo telo videti bolj "Luč" kot je v resnici. To je zato, ker vzgonska sila deluje na to telo v smeri navpično, vedno kaže zagor.
O Utežočitno lahko izračunamo na naslednji način:
PAP - navidezna teža (N)
P - telesna teža (N)
IN - potisk na telo (N)
Hidrostatične formule
Spodaj si oglejte nekatere glavne formule, uporabljene pri študiji hidrostatike.
→ Temeljno načelo hidrostatike
Temeljno načelo hidrostatike omogoča izračun tlačne razlike med dvema točkama različnih višin znotraj idealne tekočine.
→ Gostota
Gostota meri količino snovi v tekočini ali telesu na enoto prostora, ki ga zaseda:
→ Pascalov izrek
Pascalov izrek kaže, da se povišanje tlaka na ravnotežno tekočino porazdeli po njej na celoten in homogen način:
→ Vzgon
Vzgon je sila, ki jo deluje tekočina, ki je bila zaradi vstavitve telesa premaknjena s svojega položaja. Vzgon je odvisen od količine iztisnjene tekočine, lokalne teže in gostote tekočine:
→ navidezna teža
Navidezna teža je posledična sila na telo, ki je v celoti ali delno vstavljeno v tekočino:
Hidrostatske vaje
1. Določite tlačno razliko med dvema točkama globoko 10 m in 20 m v slanem vodnem jezeru z gostoto 1200 kg / m³.
sprejeti:
g = 10 m / s²
Resolucija
Za izračun razlike tlaka med dvema točkama, omenjenima v vaji, bomo uporabili temeljno načelo hidrostatike:
'
Na ta način bomo imeli naslednji izračun:
Jaz, Rafael Helerbrock
Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:
HELERBROCK, Rafael. "Hidrostatika"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm. Dostop 27. junija 2021.
