O stevinov izrek je zakon, ki pravi, da je sprememba tlaka med dvema točkama a tekočina je določena s produktom gostote tekočine, gravitacijskega pospeška in variacije višine med temi točkami. Skozi Stevinov izrek je bilo mogoče oblikovati Pascalov izrek in princip sporočenih posod.
Preberite tudi: Vzgon - sila, ki nastane, ko telo potisnemo v tekočino
Teme tega članka
- 1 - Povzetek Stevinovega izreka
- 2 - Kaj pravi Stevinov izrek?
- 3 - Formula Stevinovega izreka
-
4 - Posledice in aplikacije Stevinovega izreka
- → Princip sporočenih žil
- → Pascalov izrek
- 5 - merske enote Stevinovega izreka
- 6 - Rešene vaje o Stevinovem izreku
Povzetek Stevinovega izreka
Stevinov izrek je temeljni zakon hidrostatična razvil pa ga je znanstvenik Simon Stevin.
Po Stevinovem izreku bližje kot je telo morski gladini, nižji je pritisk nanj.
Glavni uporabi Stevinovega izreka so povezane posode in Pascalov izrek.
V sklenjenih posodah je višina tekočin enaka ne glede na obliko posode, spreminja pa se le, če imajo nameščene tekočine različne gostote.
Pascalov izrek navaja, da se bo tlak, ki ga utrpi v točki tekočine, prenesel na njen preostanek, ob upoštevanju, da so vsi trpeli z enako spremembo tlaka.
Ne nehaj zdaj... Po reklami je več ;)
Kaj pravi Stevinov izrek?
Znan tudi kot osnovni zakon hidrostatike, Stevinov izrek je oblikoval znanstvenik Simon Stevin (1548-1620). Navedeno je takole:
Razlika v tlaku med obema točkama homogene tekočine v ravnovesju je konstantna in odvisna samo od razlike v nivoju med tema točkama.1|
Ukvarja se z variacijo zračni tlak in hidravlične (v tekočinah) na različnih višinah ali globinah. Všečkaj to, Bolj kot je telo na gladini ali na morski gladini, manjši je pritisk.. Vendar ko se ta razlika povečuje, večji je pritisk na telo, kot lahko vidimo na naslednji sliki:
Formula Stevinovega izreka
\(∆p=d\cdot g\cdot∆h\) oz \(p-p_o=d\cdot g\cdot∆h\)
\(∆p\) → nadtlak ali sprememba tlaka, merjeno v Pascalih \([Lopata]\).
p → absolutni ali skupni tlak, merjen v Pascalih \([Lopata]\).
\(prah\) → atmosferski tlak, merjen v Pascalih \([Lopata]\).
d → gostota ali specifična masa tekočine, merjena v\([kg/m^3]\).
g → gravitacija, merjeno v \([m/s^2]\).
\(∆h\) → nihanje višine, merjeno v metrih \([m]\).
Posledice in aplikacije Stevinovega izreka
Stevinov izrek uporabljajo v različnih situacijah vsakdanjega življenja, kot je hidravlični sistem hiš in pravilna lokacija za namestitev rezervoarjev za vodo. Poleg tega je njegova formulacija omogočila razvoj princip sporočenih plovil in Pascalov izrek.
→ Princip sporočenih žil
Načelo komunicirajoče posode navaja, da je v posodi, sestavljeni iz vej, ki so med seboj povezane, pri vlivanju tekočine istega gostote na vejah, bo imel enako raven in bo imel enak pritisk v kateri koli od deli. Nato lahko vidimo, kako izgledajo komunikacijske žile:
Če tekočine z različnimi gostotami damo v posodo v obliki črke U, bodo višine tekočin in pritiski nanje različni, kot lahko vidimo na naslednji sliki:
◦ Formula načela sporočenih posod
Načelo komunikacijskih plovil je mogoče izračunati z njegovo formulo:
\(\frac{H_1}{H_2} =\frac{d_2}{d_1} \) oz H1∙d1=H2∙d2
\(H_1\) je \(H_2\) → višine glede na površine, merjene v metrih \([m]\).
\(d_1\) je \(d_2\) → gostote tekočine, merjene v\([kg/m^3]\).
Ta princip omogoča, da stranišča vsebujejo enako količino vode, v laboratorijih pa je mogoče izmeriti tlak in gostoto tekočin.
→ Pascalov izrek
Oblikoval znanstvenik Blaise Pascal (1623-1662), na Pascalov izrek navaja, da se bo ta sprememba razširila, ko se pritisne na točko v tekočini v ravnovesju na preostalo tekočino, zaradi česar vse njene točke trpijo enako variacijo pritisk.
S tem izrekom je bila razvita hidravlična stiskalnica. Če uporabimo a moč navzdol na enem batu bo prišlo do povečanja tlaka, ki bo povzročil premik tekočine v drugi bat, kar bo povzročilo njegov dvig, kot lahko vidimo na naslednji sliki:
◦ Formula Pascalovega izreka
Pascalov izrek je mogoče izračunati z njegovo formulo:
\(\frac{\vec{F}_1}{A_1} =\frac{\vec{F}_2}{A_2} \) oz \(\frac{A_1}{A_2} =\frac{H_2}{H_1} \)
\(\vec{F}_1\) je \(\vec{F}_2\) → uporabljene oziroma sprejete sile, merjene v Newtonih \([N]\).
\(DO 1\) je \(A_2\) → področja, povezana z uporabo sil, merjeno v \([m^2]\).
\(H_1\) je \(H_2\) → višine glede na površine, merjene v metrih \([m]\).
Stevinov izrek merske enote
V Stevinovem izreku je uporabljenih več merskih enot. Nato bomo videli tabelo z merskimi enotami v skladu z mednarodnim sistemom enot (S.I.), še en pogost način, na katerega se pojavljajo in kako pretvoriti eno v drugo.
Stevinov izrek merske enote | |||
fizikalne količine |
Merske enote po S.I. |
Merske enote v drugi obliki |
Pretvorba merskih enot |
Višina |
m |
cm |
1 cm = 0,01 m |
Gostota oz Specifična masa |
\(kg/m^3\) |
\(g/ml\) |
Sprememba s pretvorbo merskih enot drugih fizikalnih količin. |
gravitacijski pospešek |
\(\frac{m}{s^2}\) |
\(\frac{km}{h^2}\) |
Sprememba s pretvorbo merskih enot drugih fizikalnih količin. |
Pritisk |
Lopata |
Atmosfera (atm) |
\(1\ atm=1,01\cdot10^5 \ Pa\) |
Glej tudi: Sila teže - privlačna sila, ki obstaja med dvema telesoma
Rešene vaje o Stevinovem izreku
Vprašanje 1
(Unesp) Največja razlika v tlaku, ki jo lahko ustvarijo človeška pljuča na vdih, je okoli \(0,1\cdot10^5\ Pa\) oz \(0,1\atm\). Tako potapljač tudi s pomočjo dihalke (zračnika) ne more preseči globine največ, saj se pritisk na pljuča povečuje, ko se potaplja globlje, kar jim preprečuje napihniti.
Glede na gostoto vode \(10^3\ kg/m\) in gravitacijski pospešek \(10\ m/s^2\), ocenjena največja globina, predstavljena s h, v katero se lahko oseba potopi z dihanjem s pomočjo dihalke, je enaka
A) 1,1 ‧ 102 m
B) 1,0 ‧ 102 m
C) 1,1 ‧ 101 m
D) 1,0 ‧ 101 m
E) 1,0 ‧ 100 m
Resolucija:
Alternativa E
Razliko v tlaku (Δp) lahko podamo s Stevinovim zakonom:
\(∆p=d\cdot g\cdot ∆h\)
\(0,1\cdot10^5=10^3\cdot10\cdot∆h\)
\(0,1\cdot10^5=10^4\cdot∆h\)
\(∆h=\frac{0,1\cdot10^5}{10^4} \)
\(∆h=0,1\cdot10^{5-4}\)
\(∆h=0,1\cdot10^1\)
\(∆h=1\cdot10^0\ m\)
vprašanje 2
(Aman) Rezervoar, ki vsebuje \(5,0\ x\ 10^3\) litrov vode je dolg 2,0 metra in širok 1,0 meter. Biti \(g=10\ m/s^2\), Hidrostatični tlak, ki ga izvaja voda na dnu rezervoarja, je:
A) \(2,5\cdot10^4\ Nm^{-2}\)
B) \(2,5\cdot10^1\ Nm^{-2}\)
W) \(5,0\cdot10^3\ Nm^{-2}\)
D) \(5,0\cdot10^4\ Nm^{-2}\)
IN)\(2,5\cdot10^6\ Nm^{-2}\)
Resolucija:
Alternativa A
Treba je spremeniti mersko enoto za prostornino iz litrov na \(m^3\):
\(V=5\cdot10^3\ L=5\ m^3\)
Višina bo podana z:
\(5=1\cdot2\cdot h\)
\(5=2\cdot h\)
\(\frac{5}2=h\)
\(2,5=h\)
Izračunali bomo hidrostatični tlak, ki ga izvaja vodo na dnu rezervoarja z uporabo Stevinovega izreka:
\(p=d\cdot g\cdot h\)
Če vzamemo gostoto vode kot \(1000\ kg/m^3 \) in gravitacijo kot \(10\ m/s^2\), najdemo:
\(p=1000\cdot10\cdot2.5\)
\(p=2,5\cdot10^4\ Pa=2,5\cdot10^4\ Nm^{-2}\)
Ocene
|1| NUSSENZVEIG, Herch Moyses. Osnovni predmet fizike: Fluidi, Oscilacije in valovi, Toplota (zv. 2). 5 izd. São Paulo: Editora Blucher, 2015.
Avtor: Pamella Raphaella Melo
Učiteljica fizike
Kaj pa če bi se naučili malo več o hidrostatiki? Ta pomembna veja fizike se ukvarja s proučevanjem lastnosti tekočin v statičnem ravnovesju.
Ali veste, kaj je specifična masa? Razumeti razliko med specifično maso in gostoto. Preverite formulo za izračun. Naučite se več z vajami.
Načelo delovanja strojev.
Ali veste, kaj je Arhimedov princip? Dostopajte do besedila in odkrijte zgodovino tega načela. Naučite se formule za odriv in trenirajte z rešenimi vajami.
Poznate Pascalov princip? V skladu s tem zakonom morajo vsi deli te tekočine enakomerno posredovati vsako spremembo tlaka, ki deluje na tekočino v ravnotežju. Zahvaljujoč tej lastnosti je mogoče zgraditi hidravlične bate, ki so prisotni v najrazličnejših vrstah mehanizmov.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o odnosih med gostotami in pritiski, ki jih povzročajo tekočine v povezanih posodah.
