Гідростатика - це область фізики, яка вивчає рідини, які перебувають у стані спокою. Ця галузь включає декілька таких понять, як щільність, тиск, об’єм та плавуча сила.
Основні поняття гідростатики
Щільність
Щільність визначає концентрацію речовини в заданому обсязі.
Щодо щільності тіла та рідини ми маємо:
- Якщо щільність тіла менше щільності рідини, тіло буде плавати на поверхні рідини;
- Якщо щільність тіла дорівнює густині рідини, тіло буде в рівновазі з рідиною;
- Якщо щільність тіла більше щільності рідини, тіло опуститься.
Для розрахунку щільності використовується наступна формула:
d = m / v
буття,
d: щільність
м: макарони
v: обсяг
У міжнародній системі (SI):
- щільність - в грамах на кубічний сантиметр (г / см3), але його також можна виразити в кілограмах на кубічний метр (кг / м3) або в грамах на мілілітр (г / мл);
- маса в кілограмах (кг);
- обсяг - у кубічних метрах (м3).
Також прочитайте про Щільність та щільність води.
Тиск
Тиск є важливим поняттям гідростатики, і в цій галузі дослідження він називається гідростатичний тиск. Він визначає тиск, який рідини чинять на інших.
Як приклад, ми можемо подумати про тиск, який ми відчуваємо, коли плаваємо. Тож чим глибше ми занурюємось, тим більший гідростатичний тиск.
Ця концепція тісно пов’язана з щільністю рідини та прискоренням сили тяжіння. Отже, гідростатичний тиск розраховується за такою формулою:
P = d. H. g
Де,
P: гідростатичний тиск
d: щільність рідини
H: висота рідини в контейнері
g: прискорення сили тяжіння
У міжнародній системі (SI):
- гідростатичний тиск знаходиться в Паскалі (Па), але також використовуються атмосфера (атм) і міліметр ртуті (мм рт. ст.);
- щільність рідини в грамах на кубічний сантиметр (г / см3);
- висота в метрах (м);
- прискорення сили тяжіння в метрах на секунду у квадраті (м / с2).
Примітка: Зверніть увагу, що гідростатичний тиск не залежить від форми ємності. Це залежить від щільності рідини, висоти стовпа рідини та ваги місця розташування.
Хочете знати більше? Також прочитайте про Атмосферний тиск.
Плавучість
Тяга, яку також називають тягою, є a гідростатична сила що діє на тіло, занурене в рідину. Таким чином, плавуча сила - це результуюча сила, що діє рідиною на дане тіло.
Як приклад, ми можемо уявити наше тіло, яке відчуває себе легше, коли ми знаходимось у воді, чи то в басейні, чи в морі.
Зауважимо, що ця сила, що діє на організм рідиною, була вивчена ще в античності.
Грецький математик Архімед був тим, хто провів гідростатичний експеримент, який дозволив йому розрахувати значення плавучої сили (вертикальної та вищої), що робить тіло легшим всередині рідини. Зверніть увагу, що він діє в протилежному напрямку силова вага.
Спрацьовування плавучої сили та сили ваги
Таким чином, твердження Теорема Архімеда або Закон плавучості:
“Кожне тіло, занурене в рідину, отримує імпульс знизу вгору, рівний вазі об'єму тому рідина витісняється, тому тіла щільніші, ніж вода, тонуть, тоді як менш щільні плавати”.
Щодо плавучої сили, можна зробити висновок, що:
- Якщо плавуча сила (Е) більша за силу ваги (Р), тіло підніметься на поверхню;
- Якщо плавуча сила (Е) має ту саму інтенсивність, що і сила ваги (Р), тіло не буде ні підніматися, ні падати, залишаючись в рівновазі;
- Якщо виштовхувальна сила (Е) менше сили ваги (Р), тіло опуститься.
Пам'ятайте, що плавуча сила - це Велич вектора, тобто він має напрямок, модуль і напрямок.
У Міжнародній системі (SI) тяга (E) дається в Ньютоні (N) і обчислюється за такою формулою:
E = df. Vfd. g
Де,
І: плавуча сила
df: щільність рідини
Vfd: об’єм рідини
g: прискорення сили тяжіння
У міжнародній системі (SI):
- щільність рідини в кілограмах на кубічний метр (кг / м3);
- об'єм рідини в кубічних метрах (м3);
- прискорення сили тяжіння в метрах на секунду у квадраті (м / с2).
Читати формула тяги.
Гідростатична шкала
Гідростатичний баланс винайшов італійський фізик, математик і філософ Галілео Галілей (1564-1642).
На основі Принцип Архімеда, цей прилад служить для вимірювання плавучої сили, що діє на тіло, занурене в рідину.
Тобто він визначає вагу предмета, зануреного в рідину, яка в свою чергу легша, ніж у повітрі.
Гідростатична шкала
Читайте також: Принцип Паскаля.
Основний закон гідростатики
О Теорема Стевіна відомий як "Основний закон гідростатики". Ця теорія постулює відношення варіації між обсягами рідин та гідростатичним тиском. Його твердження виражається наступним чином:
“Різниця між тисками двох точок рідини при рівновазі (спокої) дорівнює добутку між щільністю рідини, прискоренням сили тяжіння і різницею між глибинами рідини балів.”
Теорема Стевіна представлена наступною формулою:
∆P = γ ⋅ ой або ∆P = d. g. ой
Де,
∆P: зміна гідростатичного тиску
γ: питома вага рідини
ой: варіація висоти стовпа рідини
d: щільність
g: прискорення сили тяжіння
У міжнародній системі (SI):
- варіація гідростатичного тиску в Паскалі (Па);
- питома вага рідини в Ньютонах на кубічний метр (Н / м3);
- варіація висоти стовпа рідини в метрах (м);
- щільність - у кілограмах на кубічний метр (кг / м3);
- прискорення сили тяжіння в метрах на секунду у квадраті (м / с2).
Гідростатика та гідродинаміка
Поки гідростатики вивчають рідини в спокої, гідродинаміка - це розділ фізики, який вивчає рух цих рідин.
Вправи з вступним іспитом із відгуками
1. (PUC-PR) Плавучість - явище дуже звичне. Одним з прикладів є відносна легкість, з якою ви можете встати зсередини басейну порівняно із спробою піднятися з-під води, тобто в повітрі.
Відповідно до принципу Архімеда, який визначає тягу, позначте правильне твердження:
а) Коли тіло плаває по воді, плавучість, яку отримує тіло, менше ваги тіла.
б) Принцип Архімеда діє лише для тіл, занурених у рідини, і не може застосовуватися до газів.
в) Тіло, повністю або частково занурене в рідину, відчуває вертикальну силу вгору, рівну в модулі вазі переміщеної рідини.
г) Якщо тіло тоне у воді з постійною швидкістю, плавучість на ньому дорівнює нулю.
д) Два об’єкти однакового об’єму, занурені в рідини різної щільності, зазнають однакової тяги.
Альтернатива c
2. (UERJ-RJ) Пліт, форма якого прямокутний паралелепіпед, пливе на прісноводному озері. Основа його корпусу, розміри якого дорівнюють 20 м в довжину і 5 м в ширину, паралельна вільній поверхні води і занурена на відстані від цієї поверхні. Припустимо, що на плот завантажено 10 автомобілів, кожен з яких важить 1200 кг, так що основа корпусу залишається паралельною вільній поверхні води, але занурена на відстані d від цієї поверхні.
Якщо щільність води 1,0 × 103 кг / м3, відхилення (d - do), в сантиметрах, становить: (g = 10 м / с2)
а) 2
б) 6
в) 12
г) 24
д) 22
Альтернатива c
3. (UNIFOR-CE) Дві хімічно інертні рідини, що не змішуються, A і B, з щільністю dA = 2,80 г / см3 і дБ = 1,60г / см3відповідно розміщуються в одному контейнері. Знаючи, що об’єм рідини А вдвічі більший за об’єм В, щільність суміші, в г / см3, ГАРАЗД:
а) 2,40
б) 2,30
в) 2,20
г) 2.10
д) 2,00
Альтернатива
Для отримання додаткових запитань із коментарем, див. Також: Гідростатичні вправи.
