الاحتكاك الداخلي في السائل.
1. تدفق السائل في الأنبوب الحالي:
أ) التدفق الحجمي:
ب) التدفق الجماعي:
أين س- مربع المقطع العرضيالأنابيب الحالية
الخامس- سرعة السوائل؛
ρ – كثافة السائل .
2. معادلة استمرارية الطائرة:
أين س 1و س 2- مساحة المقطع العرضي للأنبوب الحالي في مكانين؛
ضد 1و ضد 2- السرعات الحالية المقابلة.
3. معادلة برنولي:
4. سرعة تدفق السائل من ثقب صغير في وعاء مفتوح واسع:
أين ح– مستوى السائل نسبة إلى الحفرة.
5. التوتر السطحي:
أين F- قوة التوتر السطحي المؤثرة على الكفاف ل، مما يحد من سطح السائل.
6. صيغة لابلاس التي تعبر عن الضغط ر، التي تم إنشاؤها بواسطة السطح الكروي للسائل:
أين ر- نصف قطر السطح الكروي.
7. يتم تحديد ارتفاع صعود السائل في الأنبوب الشعري بواسطة صيغة جورين:
أين Θ - زاوية الأتصال؛
ρ - كثافة السائل؛
ص- نصف قطر الشعيرات الدموية.
8. ارتفاع ارتفاع السائل بين مكانين متقاربين و طائرات متوازية:
أين د- المسافة بين الطائرات.
9. حجم السائل (الغاز) المتدفق خلال الزمن رمن خلال أنبوب طويل:
أين ص- نصف قطر الأنبوب؛
ل- طول الانبوب؛
Δص- فرق الضغط في نهايات الأنبوب،
η - معامل المقاومة الداخلية.
10. رقم رينولدز لتدفق السوائل في الأنابيب الطويلة
أين (الخامس)- متوسط سرعة تدفق السوائل للمقطع العرضي؛
د- قطر الأنبوب.
11. رقم رينولدز لحركة الكرة في السائل:
أين الخامس- سرعة الكرة؛
د– قطر الكرة .
12. قوة المقاومة F، يتصرف من جانب تدفق السائل على كرة تتحرك ببطء فيه (صيغة ستوكس):
أين ص- نصف قطر الكرة؛
الخامس– سرعة الكرة .
مهام.
1. أوجد سرعة التدفق عبر الأنبوب ثاني أكسيد الكربونإذا علم أن 0.51 كجم من الغاز يتدفق عبر المقطع العرضي للأنبوب خلال نصف ساعة. كثافة الغاز 7.5 كجم/م3. قطر الأنبوب 2 سم.
2. يوجد في قاع الإناء الأسطواني فتحة مستديرة ذات قطر د=1 سم قطر السفينة د= 0.5 م أوجد الاعتماد على السرعة الخامسانخفاض مستوى الماء في الوعاء من الارتفاع حهذا المستوى. يجد القيمة العدديةهذه السرعة للارتفاع ح=0.2 م.
يتدفق الحليب عبر خط أنابيب الحليب بقطر 38 ملم (تركيب UDS-1). في أحد الأقسام، تم تقليل قطر الأنبوب إلى 30 ملم. ما مقدار التغير في ضغط الحليب في هذا الجزء من الأنبوب مقارنة ببقية الأنبوب؟ سرعة تدفق الحليب في الجزء الرئيسي من الأنبوب هي 2 م/ث.
4. كم يبلغ طوله ح= 1.5 م مملوءة حتى الحافة بالماء. على مسافة د= 1 م من الحافة العلوية للخزان تكونت فتحة ذات قطر صغير. في أي مسافة ليسقط تيار يتدفق من الحفرة من الخزان إلى الأرض.
5. نفاثة مائية مع المساحة س 1يتدفق المقطع العرضي الذي يساوي 4 سم 2 أفقيًا من النخالة الموجودة على ارتفاع ن=2م فوق سطح الأرض، ويسقط على هذا السطح على مسافة ل= 8 م بإهمال مقاومة الهواء لحركة الماء أوجد الضغط الزائد رالماء في الأكمام، إذا كانت المنطقة س 2المقطع العرضي للكم 50 سم 2.
6. الأنبوب ذو قطر د= 0.2 سم تتدلى قطرة ماء في الطرف السفلي من الأنبوب، وتبدو مثل الكرة عند لحظة الانفصال. أوجد القطر د 2هذا الانخفاض.
7. القداس م 100 قطرة من الكحول تتدفق من الشعيرات الدموية تساوي 0.71 جم التوتر السطحي α الكحول إذا كان القطر دعنق القطرة عند الانفصال هو 1 ملم.
8. أنبوب زجاجي بقطر دقناة داخلية تساوي 1 ملم. أوجد كتلة الماء م، دخلت الأنبوب.
9. قطر الأنبوب الشعري د= 0.5 ملم مملوءة بالماء. وفي الطرف السفلي من الأنبوب، علق الماء على شكل قطرة. يمكن اعتبار هذا الانخفاض جزءًا من مجال نصف القطر ص=3 ملم. العثور على الارتفاع حعمود من الماء في الأنبوب.
10. أي نوع من العمل أيجب القيام به عند نفخ الفقاعة لزيادة حجمها الخامس 1= 8 سم 3 إلى الخامس 2= 16 سم3 ؟ النظر في العملية متساوي الحرارة. ( α =4 · 10 -2 نيوتن/م).
11. ما هي الطاقة التي سيتم إطلاقها عند اندماج قطرتين من الزئبق بقطر د 1= 0.8 ملم و د 2=1.2 ملم لكل قطرة. ( α =0.5 نيوتن/م، ρ =13.6 10 3 كجم/م3)
12. أوجد الضغط الإضافي بالداخل فقاعة صابونقطر الدائرة د= 5 سم ما مقدار الشغل الذي يجب القيام به لتفجير هذه الفقاعة؟
13. يحتوي الوعاء على مصل دم كثافته 1026 كجم/م3 و α =6 ·10 -2 نيوتن/م. فقاعة هواء قطرها 10 ميكرون تكونت على عمق 25 سم من سطح السائل. أوجد ضغط الهواء في الفقاعة إذا كان الضغط الجوي 750 ملم. غ. عمود
14. ما حجم الدم الذي يتدفق عبر وعاء دموي طوله 50 ملم وقطره 3 سم في دقيقة واحدة إذا كان هناك فرق ضغط قدره 2 ملم عند طرفيه. غ. فن. ( η =4 10 -3 باسكال ث)
الكرة تطفو مع سرعة ثابتةفي سائل كثافته 4 مرات المزيد من الكثافةمادة الكرة. كم مرة تكون قوة الاحتكاك المؤثرة على كرة طافية أكبر من وزن هذه الكرة؟
16. تسقط كرة من الرصاص في وعاء به جلسرين. يُعرِّف القيمة القصوىقطر الكرة، حيث لا تزال حركة طبقات الجلسرين الناتجة عن سقوط الكرة صفائحية. تعتبر الحركة ثابتة.( إعادة كر=0,5, ρ غل=1.26 10 3 كجم/م3، ρ ش=11.3 · 10 3 جم/م3، η =1.48 باسكال ث)
17. يتدفق الماء عبر أنبوب دائري أملس يبلغ قطره د= 5 سم بمتوسط سرعة المقطع العرضي
18. يتدفق زيت الآلة عبر الأنبوب. السرعة القصوى الخامس كحد أقصىحيث لا تزال حركة الزيت في هذا الأنبوب صفائحية، وتساوي 3.2 cm/s. بأي سرعة الخامسهل تتغير حركة الجلسرين في نفس الأنبوب من الصفحي إلى المضطرب؟ يكرر=2300, ρ مم=0.9 كجم/م3، ρ غل=1260 كجم/م3، η مم=0.1 باسكال ث، η جل=1.48 باسكال ث)
19. تسقط كرة فولاذية قطرها 1 ملم بسرعة ثابتة. الخامس= 0.185 سم/ث في وعاء كبير مملوء بزيت الخروع. أوجد اللزوجة الديناميكية لزيت الخروع.( شارع ص=7870 كجم/م3، ص كم=960 كجم/م3)
20. طوف جليدي بمساحة مقطعية س=1 م2 والارتفاع ن= 0.4 م يطفو في الماء. ما نوع العمل أما الذي يجب فعله لغمر طوف الجليد بالكامل في الماء؟ كثافة الماء ρ في=1000 كجم/م3 كثافة الجليد ρ ل=900 كجم/م3.
21. أوجد الضغط الإضافي رداخل فقاعة صابون ذات قطر د= 10 سم أوهو ما يجب القيام به لتفجير هذه الفقاعة.
22. تحديد التغير في الطاقة الحرة ΔEسطح فقاعة الصابون مع زيادة متساوية الحرارة في حجمها الخامس 1= 10 سم 3 إلى الخامس 2=2 فولت 1.
23. قطر فقاعة الهواء د=2 ميكرومتر موجود في الماء على سطحه. تحديد الكثافة ρ الهواء في فقاعة إذا كان الهواء فوق سطح الماء في ظروف طبيعية.
24. ارتفع الجلسرين في الأنبوب الشعري إلى ارتفاع ح= 20 ملم. تحديد التوتر السطحي σ الجلسرين، إذا كان القطر دقناة الأنبوب 1 ملم.
25. يبلغ قطر المرفق العريض لمقياس الضغط الزئبقي على شكل حرف U د 1= 4 سم، ضيقة د 2= 0.25 سم الفرق Δحمستويات الزئبق في كلا المرفقين 200 ملم. البحث عن الضغط روالذي يظهر بمقياس الضغط مع الأخذ في الاعتبار تصحيح الشعيرات الدموية.
26. في الجزء العريض من الأنبوب الأفقي، يتدفق الزيت بسرعة ضد 1=2 م/ث. تحديد السرعة ضد 2الزيت في الجزء الضيق من الأنبوب إذا كان الفرق Δصيبلغ الضغط في أجزائه الواسعة والضيقة 6.65 كيلو باسكال.
27. يتم تطبيق القوة على مكبس المحقنة الموجود أفقيًا F=15 ن. حدد السرعة الخامستدفق الماء من طرف المحقنة، إذا كانت المنطقة سالمكبس 12 سم2 .
28. قطر المياه النفاثة د= 2 سم، يتحرك بسرعة الخامس= 10 م/ث، اصطدم بسطح مستوٍ ثابت موضوع بشكل عمودي على التدفق. ابحث عن القوة Fضغط النفاث على السطح، بافتراض أنه بعد الاصطدام بالسطح تكون سرعة جزيئات الماء صفراً.
29. ارتفاع الخزان ن= 2 م مملوءة حتى الحافة بالسائل. على أي ارتفاع حهل يجب عمل ثقب في جدار الخزان بحيث تكون نقطة تأثير النفاث المتدفق من الحفرة على أقصى مسافة من الخزان؟
30. من خزان برج المياه الموجود على ارتفاع ح= 10 m، يتدفق الماء عبر أنبوب إلى صنبور يقع بالقرب من سطح الأرض. في اي وقت τ هل ستملأ الصنبور دلوًا حجمه V = 10 لترًا؟ قطر مخرج الصنبور هو d=1 سم. أهمل مقاومة تدفق السائل في الأنبوب والصنبور.
31. الماء المتدفق في جزء عريض من الأنبوب الأفقي له ضغط ر=2 10 5 Pa، ضعف الضغط الجوي p 0، والسرعة ضد 1=1 م/ث (الشكل). في أي نسبة القطر د / دالأنابيب الكبيرة والصغيرة، لن يتدفق الماء من الفتحة الصغيرة الموجودة في أعلى الأنبوب الصغير؟
32. في قبو المنزل، يدخل الماء من نظام التدفئة إلى أنبوب يبلغ قطره د 1= 4 سم مع السرعة ضد 1=0.5 م/ث تحت الضغط ص 1=3 أجهزة الصراف الآلي. ما هي سرعة التيار ضد 2والضغط في الأنبوب ص 2قطر الدائرة د 2= 2.6 سم في الطابق الثاني، على ارتفاع 5 أمتار؟
33. تحديد سرعة النفاث من حقنة ذات قطر د= 4 سم، حيث يتم الضغط على المكبس بالقوة F=30 ن. مساحة فتحة المحقنة كبيرة مساحة أقلالمكبس، وإهمال مقاومة الهواء. كثافة السائل ρ في=1000 كجم/م3.
34. قطر الاسطوانة دمليئة بالماء ووضعها أفقيا. بأي سرعة الخامسيتحرك المكبس في الاسطوانة إذا أثرت عليه قوة F، وطائرة قطرها د؟ تجاهل الجاذبية. كثافة السائل ρ .
35. ما السرعة الخامسيتدفق الماء من فتحة صغيرة في قاع خزان أسطواني عريض في لحظة امتلاءه إلى ارتفاع ح؟ ما حجم الماء سهل يجب إضافتها إلى الخزان لكل وحدة زمنية بحيث يظل مستوى السائل في الخزان دون تغيير؟ منطقة الحفرة س.
36. وعاء واسع به فتحة صغيرة في قاعه مملوء بالماء والكيروسين. بإهمال اللزوجة، أوجد سرعة الماء المتدفق v إذا كان سمك طبقة الماء ح 1وطبقة من الكيروسين ح 2. كثافة الماء ρ 1الكيروسين – ρ 2(ρ 1> ρ 2).
37. يوجد إناء به ماء على سطح أفقي أملس. يوجد في الجدار الجانبي للسفينة بالقرب من القاع فتحة صغيرة بمساحة س. ما القوة Fيجب أن يتم تطبيقه على الوعاء للحفاظ على توازنه إذا كان ارتفاع مستوى الماء في الوعاء مساوياً لـ ح؟ كثافة الماء ρ .
37.1. تجربة منزلية.
1. نفخ بالونًا مطاطيًا.
2. قم بترقيم العبارات بالترتيب بحيث تحصل على قصة متماسكة حول التجربة التي تم إجراؤها.
37.2. يحتوي الوعاء الموجود أسفل المكبس على غاز (الشكل أ)، يتغير حجمه عند درجة حرارة ثابتة. يوضح الشكل ب رسمًا بيانيًا للمسافة h التي يقع عندها المكبس بالنسبة إلى القاع مقابل الزمن t. املأ الفجوات في النص باستخدام الكلمات: يزيد؛ لم يتغير؛ يتناقص.
37.3 يوضح الشكل إعدادًا لدراسة اعتماد ضغط الغاز في وعاء مغلق على درجة الحرارة. تشير الأرقام إلى: 1- أنبوب اختبار به هواء؛ 2 - مصباح الكحول. 3 - المكونات المطاطية. 4 - أنبوب زجاجي. 5 - اسطوانة. 6- غشاء مطاطي. ضع علامة "+" بجانبها تصريحات حقيقيةوعلامة "-" بجانب الكفار.
37.4. النظر في الرسوم البيانية للضغط p مقابل الوقت t، المقابلة عمليات مختلفةفي الغازات. أكمل الكلمات المفقودة في الجملة.
38.1. تجربة منزلية.
أحضري كيسًا بلاستيكيًا واصنعي فيه أربعة ثقوب من نفس الحجم. أماكن مختلفةالجزء السفلي من الكيس باستخدام إبرة سميكة مثلاً. فوق حوض الاستحمام، اسكب الماء في الكيس، ثم ثبته بيدك في الأعلى واضغط الماء للخارج من خلال الفتحات. قم بتغيير وضع يدك مع الكيس، ولاحظ التغييرات التي تحدث مع تيارات الماء. ارسم التجربة ووصف ملاحظاتك.
38.2. يرجى وضع علامة على العبارات التي تعكس جوهر قانون باسكال. 
38.3. أضف النص.
38.4. يوضح الشكل نقل الضغط بواسطة المادة الصلبة و جسم سائل، محاطًا بقرص في وعاء.
أ) تحقق من العبارة الصحيحة.
وبعد وضع الوزن على القرص يزداد الضغط....
ب) أجب عن الأسئلة بكتابة الصيغ اللازمة وإجراء الحسابات المناسبة.
ما القوة التي سيضغط عليها وزن 200 g على قرص مساحته 100 cm2؟
كيف سيتغير الضغط وإلى أي مدى:
إلى الجزء السفلي من السفينة 1
إلى الجزء السفلي من السفينة 2
على الجدار الجانبي للسفينة 1
على الجدار الجانبي للسفينة 2
39.1. ضع علامة على النهاية الصحيحة للعبارة.
الفتحات السفلية والجانبية للأنبوب مغطاة بأغشية مطاطية متطابقة. يُسكب الماء في الأنبوب ويُنزل ببطء في وعاء واسع به ماء حتى يتطابق مستوى الماء في الأنبوب مع مستوى الماء في الوعاء. في هذا الوضع من الغشاء...
39.2. يوضح الشكل تجربة مع وعاء يمكن أن يسقط الجزء السفلي منه.
تم إجراء ثلاث ملاحظات خلال التجربة.
1. يتم الضغط على قاع الزجاجة الفارغة إذا تم غمر الأنبوب في الماء إلى عمق معين H.
2. لا يزال الجزء السفلي مضغوطًا على الأنبوب عند سكب الماء فيه.
3. يبدأ الجزء السفلي بالابتعاد عن الأنبوب في اللحظة التي يتزامن فيها مستوى الماء في الأنبوب مع مستوى الماء في الوعاء.
أ) في العمود الأيسر من الجدول، اكتب عدد الملاحظات التي تسمح لك بالتوصل إلى الاستنتاجات الموضحة في العمود الأيمن.
ب) اكتب فرضياتك حول ما يمكن أن يتغير في التجربة الموضحة أعلاه إذا:
سيكون هناك ماء في الوعاء، وسيتم سكب زيت عباد الشمس في الأنبوب، وسيبدأ الجزء السفلي من الأنبوب في الخروج عندما يكون مستوى الزيت أعلى من مستوى الماء في الوعاء؛
سيكون هناك زيت عباد الشمس في الوعاء، وسيتم سكب الماء في الأنبوب، وسيبدأ الجزء السفلي من الأنبوب في الابتعاد قبل أن تتطابق مستويات الماء والزيت.
39.3. أسطوانة مغلقة مساحة قاعدتها 0.03 م2 وارتفاعها 1.2 م تحتوي على هواء كثافته 1.3 كجم/م3. تحديد "وزن" ضغط الهواء في الجزء السفلي من الاسطوانة.
40.1. اكتب أيًا من التجارب الموضحة في الشكل تؤكد أن الضغط في السائل يزداد مع العمق.
اشرح ما توضحه كل تجربة.
40.2. يوضع المكعب في سائل كثافته p ويسكب في وعاء مفتوح. قم بمطابقة مستويات السائل المشار إليها مع الصيغ لحساب الضغط الناتج عن عمود من السائل عند هذه المستويات.
40.3. ضع علامة على العبارات الصحيحة بعلامة "+".
كانت الأوعية ذات الأشكال المختلفة مملوءة بالماء. حيث … .
+ ضغط الماء في قاع جميع الأوعية هو نفسه، حيث أن ضغط السائل في القاع يتحدد فقط من خلال ارتفاع عمود السائل.
40.4. اختر بضع كلمات مفقودة من النص. "الجزء السفلي من الأوعية 1 و 2 و 3 عبارة عن طبقة مطاطية مثبتة في حامل الجهاز."
40.5. ما ضغط الماء في قاع حوض سمك مستطيل طوله 2 متر وعرضه 1 متر وعمقه 50 سم ومملوء بالماء من الأعلى؟
40.6. باستخدام الشكل حدد:
أ) الضغط الناتج عن عمود الكيروسين على سطح الماء:
ب) الضغط على قاع الوعاء الناتج فقط عن عمود الماء:
ج) الضغط على قاع الوعاء الناتج عن سائلين:
41.1. يُسكب الماء في أحد أنابيب الأوعية المتصلة. ماذا يحدث إذا تمت إزالة المشبك من الأنبوب البلاستيكي؟
41.2. يُسكب الماء في أحد أنابيب أوعية التوصيل ويُسكب البنزين في الأنبوب الآخر. إذا تمت إزالة المشبك من الأنبوب البلاستيكي، فعندئذٍ:
41.3. أدخل الصيغ ذات المعنى في النص واستخلص النتيجة.
تمتلئ الأوعية المتصلة بنفس السائل. ضغط عمود السائل
41.4. ما ارتفاع عمود الماء في وعاء على شكل حرف U بالنسبة إلى المستوى AB إذا كان ارتفاع عمود الكيروسين 50 cm؟
41.5. يتم سكب زيت الآلة والماء في أوعية التوصيل. احسب عدد السنتيمترات التي يكون فيها مستوى الماء أقل من مستوى الزيت إذا كان ارتفاع عمود الزيت بالنسبة لواجهة السائل Nm = 40 cm.
42.1. كرة زجاجية حجمها 1 لتر موزونة على ميزان. يتم إغلاق الكرة بسدادة يتم إدخال أنبوب مطاطي فيها. عندما تم ضخ الهواء من الكرة باستخدام مضخة وتم تثبيت الأنبوب بمشبك، اختل توازن الميزان.
أ) ما الكتلة التي يجب وضعها في الكفة اليسرى من الميزان لموازنتها؟ كثافة الهواء 1.3 كجم/م3.
ب) ما وزن الهواء الموجود في الدورق قبل ضخه للخارج؟
42.2. صف ما سيحدث إذا تم إنزال نهاية الأنبوب المطاطي للكرة التي تم ضخ الهواء منها (انظر المشكلة 42.1) في كوب من الماء ثم تمت إزالة المشبك. اشرح هذه الظاهرة.
42.3. رسم مربع طول ضلعه 0.5 m على الأسفلت، احسب كتلة ووزن عمود هوائي يقع فوق المربع ارتفاعه 100 m، على افتراض أن كثافة الهواء لا تتغير مع الارتفاع وتساوي 1.3 كجم/م3.
42.4. عندما يتحرك المكبس لأعلى داخل الأنبوب الزجاجي، يرتفع الماء خلفه. تحقق من التفسير الصحيح لهذه الظاهرة. يرتفع الماء خلف المكبس...
43.1. يظهر الهواء بشكل تخطيطي في الدوائر A، B، C كثافات مختلفة. حدد في الشكل الأماكن التي يجب أن توضع فيها كل دائرة بحيث تحصل بشكل عام على صورة توضح اعتماد كثافة الهواء على الارتفاع فوق مستوى سطح البحر.
43.2. اختر الاجابة الصحيحة.
لكي يغادر الأرض، يجب أن تكون سرعة أي جزيء من الغلاف الجوي للأرض أكبر من ....
43.3. على القمر، الذي تبلغ كتلته حوالي 80 مرة أقل من كتلة الأرض، لا يوجد غلاف الهواء(أَجواء). كيف يمكن تفسير هذا؟ اكتب فرضيتك.
44.1. اختر العبارة الصحيحة.
في تجربة توريسيلي في أنبوب زجاجي فوق سطح الزئبق...
44.2. يوجد زئبق في ثلاث أوعية مفتوحة: في الوعاء "أ" يبلغ ارتفاع عمود الزئبق 1 متر، في الوعاء "ب" - 1 ديسيمتر، في الوعاء "ج" - 1 ملم. احسب مقدار الضغط الذي يمارسه عمود الزئبق على قاع الوعاء في كل حالة.
44.3. قم بتدوين قيم الضغط بالوحدات المشار إليها حسب المثال الموضح، مع تقريب النتيجة إلى أرقام صحيحة.
44.4. أوجد الضغط في قاع أسطوانة مملوءة بزيت دوار الشمس إذا كان الضغط الجوي 750 ملم زئبق. فن.
44.5. ما الضغط الذي يتعرض له الغواص على عمق 12 مترًا تحت الماء إذا كان الضغط الجوي 100 كيلو باسكال؟ كم مرة يكون هذا الضغط أكبر من الضغط الجوي؟
45.1. يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا للبارومتر اللاسائلي. تتم الإشارة إلى تفاصيل التصميم الفردي للجهاز بالأرقام. املأ الجدول.
45.2. املأ الفراغات في النص.
تُظهر الصور جهازًا يسمى البارومتر اللاسائلي.
يقيس هذا الجهاز ___ الضغط الجوي __.
تسجيل قراءة كل جهاز مع مراعاة خطأ القياس.
45.3. املأ الفراغات في النص. "إن اختلاف الضغط الجوي في طبقات الغلاف الجوي المختلفة للأرض يسبب حركة الكتل الهوائية."
45.4. سجل قيم الضغط بالوحدات المشار إليها، مع تقريب النتيجة إلى أقرب رقم صحيح.
46.1. ويبين الشكل (أ) أنبوب توريتشيلي الموجود عند مستوى سطح البحر. في الشكلين ب و ج، حدد مستوى الزئبق في الأنبوب الموضوع على الجبل وفي المنجم، على التوالي.
46.2. املأ الفجوات في النص باستخدام الكلمات الواردة بين قوسين.
تظهر القياسات أن ضغط الهواء يتناقص بسرعة (يقل، يزيد) مع زيادة الارتفاع. والسبب في ذلك ليس فقط (انخفاض، زيادة) كثافة الهواء، بل أيضاً (انخفاض، زيادة) في درجة حرارته عند الابتعاد عن سطح الأرض على مسافة تصل إلى 10 كم.
46.3. يصل ارتفاع برج تلفزيون أوستانكينو إلى 562 م، فما الضغط الجوي بالقرب من قمة برج التلفزيون إذا كان الضغط الجوي عند قاعدته 750 مم زئبق؟ فن.؟ التعبير عن الضغط بالملليمتر الزئبق. فن. وفي وحدات النظام الدولي (SI)، يتم تقريب القيمتين إلى أرقام صحيحة.
46.4. حدد في الشكل وضع دائرة حول الرسم البياني الذي يعكس بشكل صحيح اعتماد الضغط الجوي p على الارتفاع h فوق مستوى سطح البحر.
46.5. بالنسبة لشريط سينمائي للتلفزيون، أبعاد الشاشة هي l = 40 cm و h = 30 cm. ما القوة التي يضغط بها الهواء على الشاشة من الخارج (أو ما هي قوة الضغط) إذا كان الضغط الجوي = 100 كيلو باسكال؟
47.1. ارسم اعتماد الضغط p المقاس تحت الماء على عمق الغمر h، بعد ملء الجدول أولاً. اعتبر g = 10 N/kg، patm = 100 كيلو باسكال.
47.2. يوضح الرسم التوضيحي مقياس ضغط السائل المفتوح. قيمة القسمة ومقياس الجهاز 1 سم.
أ) تحديد مقدار اختلاف ضغط الهواء في الساق اليسرى لمقياس الضغط عن الضغط الجوي.
ب) تحديد ضغط الهواء في الساق اليسرى لمقياس الضغط مع مراعاة أن يكون الضغط الجوي 100 كيلو باسكال.
47.3. يوضح الشكل أنبوبًا على شكل حرف U مملوءًا بالزئبق، وتكون نهايته اليمنى مغلقة. ما هو الضغط الجوي إذا كان الفرق في مستويات السائل في مرفقي الأنبوب على شكل حرف U يساوي 765 مم، وكان الغشاء مغمورًا في الماء حتى عمق 20 سم؟
47.4. أ) تحديد قيمة القسمة وقراءة مقياس ضغط المعدن (الشكل أ).
ب) صف مبدأ تشغيل الجهاز باستخدام التسميات الرقمية للأجزاء (الشكل ب).
48.1. أ) قم بشطب الكلمات غير الضرورية من الكلمات المميزة لإنشاء وصف وظيفي مكبس المضخةيظهر في الشكل.
ب) صف ماذا يحدث عندما يتحرك مقبض المضخة للأعلى.
48.2. باستخدام مضخة المكبس، التي تم توضيح مخططها في المهمة 48.1، عند الضغط الجوي العادي، يمكنك رفع الماء إلى ارتفاع لا يزيد عن 10 أمتار. اشرح السبب.
48.3. أدخل الكلمات المفقودة في النص لإنشاء وصف لتشغيل مضخة المكبس بغرفة الهواء.
49.1. أكمل الصيغ التي توضح العلاقات الصحيحة بين مناطق مكابس الماكينة الهيدروليكية وكتل الأحمال.
49.2. تبلغ مساحة المكبس الصغير للآلة الهيدروليكية 0.04 م2 ومساحة المكبس الكبير 0.2 م2. ما القوة التي يجب تطبيقها على المكبس الصغير لرفع حمل كتلته 100 كجم موضوع على المكبس الكبير بشكل منتظم؟
49.3. املأ الفراغات في النص الذي يصف مبدأ تشغيل المكبس الهيدروليكي، والذي يظهر مخطط الجهاز الخاص به في الشكل.
49.4. صف مبدأ تشغيل آلة ثقب الصخور، والذي يظهر الرسم التخطيطي للجهاز في الشكل.
49.5. يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لجهاز الفرامل الهوائية لعربة السكك الحديدية.
الضغط هو الكمية يساوي النسبةالقوة المؤثرة بشكل عمودي على السطح تسمى الضغط. وحدة الضغط هي الضغط الناتج عن قوة مقدارها 1 نيوتن تؤثر على سطح مساحته 1 م2 عموديًا على هذا السطح.
ولذلك، لتحديد الضغط، يجب تقسيم القوة المؤثرة بشكل عمودي على السطح على مساحة السطح.
ومن المعروف أن جزيئات الغاز تتحرك بشكل عشوائي. وأثناء تحركها، تصطدم ببعضها البعض، وكذلك بجدران الحاوية التي تحتوي على الغاز. هناك العديد من الجزيئات في الغاز، وبالتالي فإن عدد تأثيراتها كبير جدًا. على الرغم من أن قوة تأثير الجزيء الفردي صغيرة، إلا أن تأثير جميع الجزيئات على جدران الوعاء يكون كبيرًا، ويخلق ضغطًا للغاز. لذا فإن ضغط الغاز على جدران الوعاء (وعلى الجسم الموضوع في الغاز) ناتج عن اصطدام جزيئات الغاز.
عندما يقل حجم الغاز يزداد ضغطه، وعندما يزيد حجمه يقل الضغط بشرط بقاء كتلة الغاز ودرجة حرارته دون تغيير.
في أي سائل، لا تكون الجزيئات مرتبطة بشكل صارم، وبالتالي يأخذ السائل شكل الوعاء الذي يُسكب فيه. كما هو الحال مع المواد الصلبة، يمارس السائل ضغطًا على قاع الوعاء. ولكن خلافا ل المواد الصلبة، ينتج السائل أيضًا ضغطًا على جدران الوعاء.
لشرح هذه الظاهرة، دعونا نقسم عمود السائل عقليًا إلى ثلاث طبقات (أ، ب، ج). وفي الوقت نفسه، يمكنك أن ترى أن هناك ضغطًا داخل السائل نفسه: فالسائل يقع تحت ضغط الجاذبية، ويؤثر وزن طبقاته العليا على الطبقات السفلية للسائل. قوة الجاذبية المؤثرة على الطبقة (أ) تضغط عليها باتجاه الطبقة الثانية (ب). الطبقة ب تنقل الضغط الواقع عليها في جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الجاذبية أيضًا على هذه الطبقة، وتضغط عليها باتجاه الطبقة الثالثة ج. وبالتالي، في المرحلة الثالثة يزداد الضغط، ويكون أكبر في قاع الوعاء.
يعتمد الضغط داخل السائل على كثافته.
ينتقل الضغط الممارس على السائل أو الغاز دون تغيير إلى كل نقطة في حجم السائل أو الغاز. هذا البيان يسمى قانون باسكال.
وحدة الضغط في النظام الدولي للوحدات (SI) هي الضغط الناتج عن قوة مقدارها 1 نيوتن على سطح مساحته 1 م2 عموديًا عليها. تسمى هذه الوحدة بالباسكال (Pa).
تم تسمية وحدة الضغط تكريماً للعالم الفرنسي بليز باسكال
بليز باسكال
بليز باسكال - عالم رياضيات وفيزياء وفيلسوف فرنسي، ولد في 19 يونيو 1623. وكان الطفل الثالث في الأسرة. توفيت والدته عندما كان عمره ثلاث سنوات فقط. في عام 1632، غادرت عائلة باسكال كليرمون وذهبت إلى باريس. كان والد باسكال على تعليم جيدوقرر نقلها مباشرة إلى ابنه. قرر والده ألا يدرس بليز الرياضيات حتى يبلغ الخامسة عشرة من عمره، وهذا كل ما في الأمر. كتب الرياضياتتم إخراجهم من منزلهم. ومع ذلك، دفعه فضول بليز لدراسة الهندسة في سن الثانية عشرة. عندما اكتشف والده ذلك، رضخ وسمح لبليز بدراسة إقليدس.
قدم بليز باسكال مساهمات كبيرة في تطوير الرياضيات والهندسة والفلسفة والأدب.
في الفيزياء، درس باسكال الضغط الجوي والهيدروستاتيكا.
استنادا إلى قانون باسكال، فمن السهل شرح التجربة التالية.
نحن نأخذ الكرة التي لديها أماكن متعددةفتحات ضيقة. يتم توصيل أنبوب بالكرة حيث يتم إدخال المكبس. إذا ملأت كرة بالماء ودفعت مكبسًا داخل الأنبوب، فسوف يتدفق الماء من جميع الثقوب الموجودة في الكرة. في هذه التجربة، يضغط المكبس على سطح الماء في الأنبوب.
قانون باسكال
جزيئات الماء الموجودة تحت المكبس، عند ضغطها، تنقل ضغطها إلى طبقات أخرى تقع بشكل أعمق. وهكذا ينتقل ضغط المكبس إلى كل نقطة من نقاط السائل التي تملأ الكرة. ونتيجة لذلك، يتم دفع بعض الماء خارج الكرة على شكل تيارات تتدفق من جميع الثقوب.
إذا كانت الكرة مليئة بالدخان، فعندما يتم دفع المكبس إلى الأنبوب، ستبدأ تيارات الدخان في الخروج من جميع الثقوب الموجودة في الكرة. وهذا ما يؤكد (أن الغازات تنقل الضغط الواقع عليها بالتساوي في جميع الاتجاهات). إذن فالتجربة تبين أن هناك ضغطا داخل السائل ويكون عند نفس المستوى متساويا في جميع الاتجاهات. ومع العمق يزداد الضغط. ولا تختلف الغازات عن السوائل في هذا الصدد.
قانون باسكال صالح للسوائل والغازات. ومع ذلك، فهو لا يأخذ في الاعتبار ظرف واحد مهم - وجود الوزن.
في الظروف الأرضية، لا يمكن نسيان هذا. الماء يزن أيضا. ولذلك فمن الواضح أن موقعين يقعان على أعماق مختلفة تحت الماء سيتعرضان لضغوط مختلفة.
ويسمى ضغط الماء بسبب جاذبيته الهيدروستاتيكي.
في ظل الظروف الأرضية، يضغط الهواء غالبًا على السطح الحر للسائل. ويسمى الضغط الجوي بالضغط الجوي. يتكون الضغط في العمق من الضغط الجوي والهيدروستاتيكي.
إذا كان هناك وعاءان مختلفان الشكل، ولكن بهما نفس مستويات الماء، متصلان بأنبوب، فلن ينتقل الماء من وعاء إلى آخر. يمكن أن يحدث مثل هذا التحول إذا اختلفت الضغوط في الأوعية. لكن هذا ليس هو الحال، وفي الأوعية المتصلة، بغض النظر عن شكلها، سيكون السائل دائمًا عند نفس المستوى.
على سبيل المثال، إذا كانت مستويات المياه في الأوعية المتصلة مختلفة، فإن المياه ستبدأ في التحرك وستصبح المستويات متساوية.
ضغط الماء أكبر بكثير من ضغط الهواء. على عمق 10 أمتار، يضغط الماء بمقدار 1 سم2 بقوة إضافية مقدارها 1 كجم للضغط الجوي. على عمق كيلومتر واحد - بقوة 100 كجم لكل 1 سم2.
ويبلغ عمق المحيط في بعض الأماكن أكثر من 10 كيلومترات. قوى ضغط الماء في مثل هذه الأعماق مرتفعة للغاية. يتم ضغط قطع الخشب، التي يتم إنزالها إلى عمق 5 كيلومترات، بواسطة هذا الضغط الهائل لدرجة أنها بعد ذلك تغوص في برميل من الماء، مثل الطوب.
وهذا الضغط الهائل يخلق عقبات كبيرة أمام الباحثين في الحياة البحرية. يتم إجراء عمليات الهبوط في أعماق البحار باستخدام كرات فولاذية - ما يسمى بكرات الأعماق، أو غواصات الأعماق، التي يجب أن تتحمل ضغطًا يزيد عن 1 طن لكل 1 سم 2.
تنزل الغواصات إلى عمق 100 - 200 متر فقط.
يعتمد ضغط السائل في قاع الوعاء على كثافة عمود السائل وارتفاعه.
دعونا نقيس ضغط الماء في قاع الكوب. بالطبع يتشوه الجزء السفلي من الزجاج تحت تأثير قوى الضغط، وبمعرفة حجم التشوه يمكننا تحديد حجم القوة المسببة له وحساب الضغط؛ لكن هذا التشوه صغير جدًا لدرجة أنه من المستحيل عمليًا قياسه بشكل مباشر. نظرًا لأنه من الملائم الحكم من خلال تشوه جسم معين على الضغط الذي يمارسه عليه السائل فقط في الحالة التي تكون فيها التشوهات كبيرة تمامًا، إذن تعريف عمليلقياس ضغط السوائل، يتم استخدام أدوات خاصة - أجهزة قياس الضغط، حيث يكون للتشوه قيمة كبيرة نسبيًا ويمكن قياسها بسهولة. تم تصميم أبسط مقياس ضغط غشائي بالطريقة الآتية. لوحة غشاء مرنة رقيقة تغلق صندوقًا فارغًا بإحكام. يتم توصيل المؤشر بالغشاء ويدور حول محور. عندما يتم غمر الجهاز في السائل، ينحني الغشاء تحت تأثير قوى الضغط، وينتقل انحرافه بشكل موسع إلى المؤشر المتحرك على طول المقياس.
مقياس الضغط
يتوافق كل موضع للمؤشر مع انحراف معين للغشاء، وبالتالي قوة ضغط معينة على الغشاء. وبمعرفة مساحة الغشاء يمكننا الانتقال من قوى الضغط إلى الضغوط نفسها. يمكنك قياس الضغط مباشرة إذا قمت بمعايرة مقياس الضغط مسبقًا، أي تحديد الضغط الذي يتوافق مع موضع معين للمؤشر على المقياس. للقيام بذلك، تحتاج إلى تعريض مقياس الضغط للضغوط، وحجمها معروف، ولاحظ موضع سهم المؤشر، ووضع الأرقام المقابلة على مقياس الأداة.
قذيفة الهواء, المحيطة بالأرض، ويسمى الغلاف الجوي. الغلاف الجوي، كما هو موضح من خلال ملاحظات الرحلة الأقمار الصناعيةتمتد الأرض إلى ارتفاع عدة آلاف من الكيلومترات. نحن نعيش في قاع محيط ضخم من الهواء. سطح الأرض هو قاع هذا المحيط.
بسبب الجاذبية، فإن الطبقات العليا من الهواء، مثل مياه المحيط، تضغط الطبقات السفلية. طبقة الهواء، المتاخمة مباشرة للأرض، هي الأكثر ضغطًا، ووفقًا لقانون باسكال، تنقل الضغط الواقع عليها في جميع الاتجاهات.
نتيجة لذلك، يتعرض سطح الأرض والأجسام الموجودة عليه لضغط سمك الهواء بأكمله، أو، كما يقولون عادة، يتعرضون للضغط الجوي.
الضغط الجوي ليس منخفضا إلى هذا الحد. لكل سنتيمتر مربعتؤثر قوة مقدارها حوالي 1 كجم على سطح الجسم.
سبب الضغط الجوي واضح. للهواء وزن مثل الماء، مما يعني أنه يمارس ضغطًا مساوٍ (كما هو الحال بالنسبة للماء) لوزن عمود الهواء فوق الجسم. كلما صعدنا إلى أعلى الجبل، قل عدد الهواء الموجود فوقنا، مما يعني انخفاض الضغط الجوي.
للأغراض العلمية واليومية، يجب أن تكون قادرًا على قياس الضغط. لهذا هناك أجهزة خاصة- البارومترات.
بارومتر
صنع البارومتر ليس بالأمر الصعب. يُسكب الزئبق في أنبوب مغلق من أحد طرفيه. أمسك الطرف المفتوح بإصبعك، واقلب الأنبوب واغمر طرفه المفتوح في كوب من الزئبق. في هذه الحالة، يسقط الزئبق الموجود في الأنبوب، لكنه لا ينسكب. لا شك أن المساحة الموجودة فوق الزئبق في الأنبوب خالية من الهواء. يتم الحفاظ على الزئبق في الأنبوب عن طريق ضغط الهواء الخارجي.
بغض النظر عن الحجم الذي نأخذه من كوب الزئبق، بغض النظر عن قطر الأنبوب، فإن الزئبق يرتفع دائمًا إلى نفس الارتفاع تقريبًا - 76 سم.
وإذا أخذنا أنبوباً أقصر من 76 سم، فإنه سيمتلئ بالكامل بالزئبق، ولن نرى الفراغ. عمود من الزئبق ارتفاعه 76 cm يضغط على الحامل بنفس القوة التي يضغط بها الهواء.
كيلوغرام واحد لكل سنتيمتر مربع هو قيمة الضغط الجوي الطبيعي.
الرقم 76 سم يعني أن مثل هذا العمود من الزئبق يوازن عمود الهواء في الغلاف الجوي بأكمله الموجود فوق نفس المنطقة.
يمكن إعطاء الأنبوب البارومتري أكثر من غيره أشكال متعددةهناك شيء واحد مهم فقط: يجب إغلاق أحد طرفي الأنبوب حتى لا يكون هناك هواء فوق سطح الزئبق. ويتأثر مستوى آخر من الزئبق بالضغط الجوي.
يستطيع البارومتر الزئبقي قياس الضغط الجوي بدقة عالية جدًا. وبطبيعة الحال، ليس من الضروري تناول الزئبق، وأي سائل آخر سيفي بالغرض. لكن الزئبق هو أثقل سائل، وسيكون ارتفاع عمود الزئبق عند الضغط الطبيعي هو الأصغر.
يتم استخدام وحدات مختلفة لقياس الضغط. غالبًا ما يُشار ببساطة إلى ارتفاع عمود الزئبق بالملليمتر. على سبيل المثال، يقولون إن الضغط اليوم أعلى من المعتاد، فهو يساوي 768 ملم زئبق. فن.
الضغط 760 ملم زئبق. فن. يطلق عليه أحيانا الجو المادي. ويسمى الضغط الذي يبلغ 1 كجم/سم2 بالجو التقني.
مقياس الزئبق ليس أداة مريحة بشكل خاص. من غير المرغوب فيه ترك سطح الزئبق مكشوفًا (بخار الزئبق سام)، بالإضافة إلى أن الجهاز غير قابل للحمل.
البارومترات المعدنية - اللاسائلية - لا تحتوي على هذه العيوب.
لقد رأى الجميع مثل هذا البارومتر. هذا صندوق معدني دائري صغير بمقياس وسهم. يُظهر المقياس قيم الضغط، عادةً بالسنتيمتر من الزئبق.
تم ضخ الهواء من الصندوق المعدني. يتم تثبيت غطاء الصندوق في مكانه بواسطة زنبرك قوي، وإلا فسيتم انبعاجه الضغط الجوي. عندما يتغير الضغط، إما أن ينحني الغطاء أو ينتفخ. يتم توصيل السهم بالغطاء، بحيث يتحرك السهم إلى اليمين عند الضغط عليه.
تتم معايرة هذا البارومتر من خلال مقارنة قراءاته بمقياس الزئبق.
إذا كنت تريد معرفة الضغط، فلا تنس النقر على البارومتر بإصبعك. يواجه عقرب القرص الكثير من الاحتكاك وعادةً ما يعلق عند >.
جهاز بسيط يعتمد على الضغط الجوي - سيفون.
يريد السائق مساعدة صديقه الذي نفاد الوقود. كيف تستنزف البنزين من خزان سيارتك؟ لا تميله مثل إبريق الشاي.
أنبوب مطاطي يأتي للإنقاذ. يتم إنزال أحد طرفيه في خزان الغاز، ويتم امتصاص الهواء من الطرف الآخر بالفم. ثم حركة سريعة- يتم تثبيت الطرف المفتوح بإصبع وتثبيته على ارتفاع أسفل خزان الغاز. يمكنك الآن إزالة إصبعك - سوف يسكب البنزين من الخرطوم.
الأنبوب المطاطي المنحني هو السيفون. يتحرك السائل في هذه الحالة لنفس السبب كما هو الحال في أنبوب مستقيم مائل. وفي كلتا الحالتين، يتدفق السائل في النهاية إلى الأسفل.
لكي يعمل السيفون، من الضروري وجود ضغط جوي: فهو سائل ويمنع عمود السائل في الأنبوب من الانفجار. إذا لم يكن هناك ضغط جوي، فسوف ينفجر العمود عند نقطة المرور، وسوف يتدفق السائل إلى كلا الوعاءين.
سيفون الضغط
يبدأ السيفون في العمل عندما ينخفض السائل الموجود في المرفق الأيمن (إذا جاز التعبير، >) إلى ما دون مستوى السائل الذي يتم ضخه والذي يتم فيه خفض الطرف الأيسر من الأنبوب. في خلاف ذلكسوف يتدفق السائل مرة أخرى.
في الممارسة العملية، لقياس الضغط الجوي، يتم استخدام بارومتر معدني، يسمى اللاسائلي (مترجم من اليونانية - بدون سائل. يسمى البارومتر بهذا لأنه لا يحتوي على زئبق).
يتم تثبيت الغلاف الجوي في مكانه بواسطة الجاذبية التي تعمل من الأرض. وتحت تأثير هذه القوة تضغط طبقات الهواء العليا على الطبقات السفلية، فتبين أن طبقة الهواء المجاورة للأرض هي الأكثر ضغطًا والأكثر كثافة. وينتقل هذا الضغط وفقا لقانون باسكال في جميع الاتجاهات ويؤثر على جميع الأجسام الموجودة على الأرض وعلى سطحها.
يتناقص سمك طبقة الهواء الضاغط على الأرض مع الارتفاع، وبالتالي ينخفض الضغط أيضًا.
وتدل على وجود الضغط الجوي العديد من الظواهر. إذا تم وضع أنبوب زجاجي بمكبس منخفض في وعاء به ماء وتم رفعه بسلاسة، فإن الماء يتبع المكبس. يضغط الجو على سطح الماء الموجود في الوعاء؛ وفقًا لقانون باسكال، ينتقل هذا الضغط إلى الماء الموجود أسفل الأنبوب الزجاجي ويدفع الماء إلى أعلى، متبعًا المكبس.
كانت مضخات الشفط معروفة لدى الحضارة القديمة. بمساعدتهم كان من الممكن رفع المياه إلى ارتفاع كبير. من المدهش أن الماء كان يتبع مكبس هذه المضخة بطاعة.
لقد فكر الفلاسفة القدماء في أسباب ذلك وتوصلوا إلى نتيجة مدروسة: الماء يتبع المكبس لأن الطبيعة تخاف من الفراغ، ولهذا السبب لا توجد مساحة خالية بين المكبس والماء.
يقولون أن أحد الماجستير قام ببناء مضخة شفط لحدائق دوق توسكانا في فلورنسا، وكان من المفترض أن يسحب المكبس المياه إلى ارتفاع يزيد عن 10 أمتار. ولكن بغض النظر عن مدى صعوبة محاولتهم امتصاص الماء بهذه المضخة، لم ينجح شيء. وعلى ارتفاع 10 أمتار، ارتفع الماء خلف المكبس، ثم ابتعد المكبس عن الماء، وتشكل ذلك الفراغ الذي تخشاه الطبيعة.
وعندما طلب من جاليليو شرح سبب الفشل، أجاب بأن الطبيعة في الحقيقة لا تحب الفراغ، ولكن إلى حد معين. من الواضح أن طالب جاليليو توريسيلي استخدم هذه الحادثة كسبب لتصوير حادثته الخاصة تجربة مشهورةبأنبوب مملوء بالزئبق. لقد وصفنا للتو هذه التجربة - إن إنتاج مقياس الزئبق هو تجربة توريسيلي.
باستخدام أنبوب يزيد ارتفاعه عن 76 ملم، أنشأ توريتشيلي فراغًا فوق الزئبق (يُسمى غالبًا باسم فراغ توريتشيلي) وبالتالي أثبت وجود الضغط الجوي.
بهذه التجربة، حل تورشيللي حيرة المعلم دوق توسكانا. في الواقع، من الواضح عدد الأمتار التي ستتبعها المياه بمكبس مضخة الشفط. وتستمر هذه الحركة حتى يصبح عمود الماء الذي تبلغ مساحته 1 سم2 مساوياً في الوزن لـ 1 كجم. سيكون ارتفاع عمود الماء هذا 10 أمتار. ولهذا السبب تخاف الطبيعة من الفراغ. ولكن أكثر من 10M.
في عام 1654، أي بعد 11 عامًا من اكتشاف توريسيلي، أظهر أوتو فون غيريكي، عمدة مدينة ماغدبورغ، تأثير الضغط الجوي بوضوح. ما جلب شهرة المؤلف لم يكن الجوهر المادي للتجربة بقدر ما كان مسرحية إنتاجها.
تم ربط نصفي الكرة النحاسية بواسطة حشية دائرية. من خلال الصنبور المتصل بأحد نصفي الكرة الأرضية، تم ضخ الهواء من الكرة المجمعة، وبعد ذلك كان من المستحيل فصل نصفي الكرة الأرضية. محفوظ وصف تفصيليتجربة غيريكي. يمكن الآن حساب الضغط الجوي على نصفي الكرة الأرضية: مع كرة قطرها 37 سم، كانت القوة حوالي طن واحد. لفصل نصفي الكرة الأرضية، أمر جيريك بتسخير اثنين من الخيول الثمانية. يأتي الحزام بحبال مربوطة بحلقة ومثبتة في نصفي الكرة الأرضية. لم تكن الخيول قادرة على فصل نصفي الكرة الأرضية.
إن قوة ثمانية خيول (ثمانية على وجه التحديد، وليس ستة عشر، حيث أن الثمانية الثانية، التي تم تسخيرها لتحقيق تأثير أكبر، يمكن استبدالها بخطاف مثبت في الحائط، مع الحفاظ على نفس القوة المؤثرة على نصفي الكرة الأرضية) لم تكن كافية لتمزيق ماغديبورغ. نصفي الكرة الأرضية.
إذا كان هناك تجويف فارغ بين جسمين متلامسين، فإن هذه الأجسام لن تتفكك بسبب الضغط الجوي.
وعند مستوى سطح البحر، تكون قيمة الضغط الجوي مساوية عادة لضغط عمود من الزئبق يبلغ ارتفاعه 760 ملم.
من خلال قياس الضغط الجوي باستخدام البارومتر، يمكنك أن تجد أنه يتناقص مع زيادة الارتفاع فوق سطح الأرض (بحوالي 1 ملم زئبقي عند زيادة الارتفاع بمقدار 12 مترًا). كما ترتبط التغيرات في الضغط الجوي بالتغيرات في الطقس. على سبيل المثال، ترتبط الزيادة في الضغط الجوي ببداية الطقس الصافي.
وقيمة الضغط الجوي مهمة جداً للتنبؤ بحالة الطقس للأيام القادمة، حيث أن تغيرات الضغط الجوي ترتبط بتغيرات الطقس. البارومتر هو جهاز ضروري لرصد الأرصاد الجوية.
تقلبات الضغط بسبب الطقس غير منتظمة للغاية. كان يُعتقد ذات يوم أن الضغط وحده هو الذي يحدد الطقس. ولهذا السبب لا تزال تسمية البارومترات: واضحة، جافة، مطر، عاصفة. حتى أن هناك نقشًا: >.
تلعب تغيرات الضغط دورًا كبيرًا في تغيرات الطقس. لكن هذا الدور ليس حاسما.
ويرتبط اتجاه وقوة الرياح بتوزيع الضغط الجوي.
الضغط في أماكن مختلفة على سطح الأرض ليس هو نفسه، والضغط الأقوى يجلب الهواء إلى الأماكن ذات الضغط الأقل. ويبدو أن الرياح يجب أن تهب في اتجاه عمودي على خطوط الأيزوبار، أي حيث ينخفض الضغط بسرعة أكبر. لكن خرائط الرياح تظهر خلاف ذلك. اذهب للعمل ضغط جويتتدخل قوة كوريوليس وتجري تصحيحًا خاصًا بها، وهو تصحيح مهم للغاية.
وكما نعلم فإن أي جسم يتحرك في نصف الكرة الشمالي تتأثر بقوة كوريوليس الموجهة إلى اليمين المتحرك. وهذا ينطبق أيضًا على جزيئات الهواء. عند الضغط على الجسيم من أماكن ذات ضغط أكبر إلى أماكن ذات ضغط أقل، يجب أن يتحرك الجسيم عبر خطوط تساوي الضغط، لكن قوة كوريوليس تنحرفه إلى اليمين، ويشكل اتجاه الريح زاوية مقدارها 45 درجة تقريبًا مع اتجاه خطوط تساوي الضغط.
مدهش تأثير عظيملمثل هذه القوة الصغيرة. ويفسر ذلك حقيقة أن التداخل مع قوة كوريوليس - احتكاك طبقات الهواء - غير مهم أيضًا.
والأكثر إثارة للاهتمام هو تأثير قوة كوريوليس على اتجاه الرياح في الضغط. بسبب عمل قوة كوريوليس، فإن الهواء، الذي يتحرك بعيدًا عن الضغط، لا يتدفق في كل الاتجاهات على طول نصف القطر، ولكنه يتحرك على طول الخطوط المنحنية - اللوالب. تتدفق تدفقات الهواء الحلزونية هذه في نفس الاتجاه وتشكل دوامة دائرية في منطقة الضغط، وتتحرك الكتل الهوائيةفي اتجاه عقارب الساعة.
ويحدث الشيء نفسه في منطقة الضغط المنخفض. وفي غياب قوة كوريوليس، فإن الهواء يتدفق نحو هذه المنطقة بالتساوي على طول جميع أنصاف الأقطار. ومع ذلك، على طول الطريق، تنحرف الكتل الهوائية إلى اليمين.
وتسمى الرياح في مناطق الضغط المنخفض بالأعاصير، والرياح في مناطق الضغط المرتفع تسمى بالأعاصير المضادة.
لا تظن أن كل إعصار يعني إعصارًا أو عاصفة. يعد مرور الأعاصير أو الأعاصير المضادة عبر المدينة التي نعيش فيها ظاهرة شائعة مرتبطة، ومع ذلك، بالنسبة للجزء الاكبرمع الطقس المتغير. في كثير من الحالات، يعني اقتراب الإعصار بداية الطقس السيئ، واقتراب الإعصار المضاد يعني بداية الطقس الجيد.
ومع ذلك، فإننا لن نسير على طريق المتنبئين بالطقس.
1. الضغط الجوي. وكما يتبين من العرض السابق للمادة فإن طبقة الهواء الموجودة فوق سطح الأرض تمتد إلى ارتفاع حوالي 1000 كيلومتر. يتم احتجاز هذا الهواء على سطح الأرض بالقوة جاذبية، أي. لديه وزن معين. وعلى سطح الأرض وعلى جميع الأجسام القريبة من سطحها، يشكل هذا الهواء ضغطًا يساوي 1033 جم/سم3. وبالتالي، فإن هذا الهواء، بالتالي، يمارس ضغطًا يبلغ حوالي 16-18 طنًا على كامل سطح جسم الإنسان الذي تبلغ مساحته 1.6-1.8 م. عادة لا نشعر بذلك، لأنه تحت نفس الضغط تذوب الغازات في سوائل وأنسجة الجسم ومن الداخل توازن الضغط الخارجي على سطح الجسم. ومع ذلك، عندما يتغير الضغط الجوي الخارجي بسبب احوال الطقسحيث يستغرق الأمر بعض الوقت حتى تتم موازنته من الداخل، وهو أمر ضروري لزيادة أو نقصان كمية الغازات الذائبة في الجسم. خلال هذا الوقت، قد يشعر الشخص ببعض الانزعاج حيث يتغير الضغط الجوي بمقدار بضعة ملليمترات فقط. غ. العمود، يتغير الضغط الكلي على سطح الجسم بمقدار عشرات الكيلوجرامات. يشعر بهذه التغييرات بشكل خاص الأشخاص الذين يعانون من أمراض مزمنة في الجهاز العضلي الهيكلي ونظام القلب والأوعية الدموية وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، قد يواجه الشخص تغييرات في الضغط الجوي أثناء أنشطته: عند التسلق إلى الارتفاع، أثناء الغوص، أعمال الغواصات، إلخ. لذلك، يحتاج الأطباء إلى معرفة تأثير انخفاض وزيادة الضغط الجوي على الجسم.
تأثير الضغط المنخفض
يعاني الشخص من انخفاض ضغط الدم بشكل رئيسي عند التسلق إلى ارتفاع (أثناء الرحلات إلى الجبال أو عند استخدام الطائرات). وفي هذه الحالة فإن العامل الرئيسي الذي يؤثر على الإنسان هو نقص الأكسجين.
مع زيادة الارتفاع، ينخفض الضغط الجوي تدريجياً (بحوالي 1 ملم زئبق لكل 10 أمتار من الارتفاع). على ارتفاع 6 كم، يكون الضغط الجوي نصف الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر، وعلى ارتفاع 16 كم، يكون أقل بعشر مرات.
بالرغم من نسبة مئويةالأكسجين الموجود في الهواء الجوي، كما لاحظنا سابقًا، لا يتغير تقريبًا مع زيادة الارتفاع، ولكن بسبب انخفاض الضغط الكلي، ينخفض الضغط الجزئي للأكسجين فيه أيضًا، أي. نسبة الضغط الذي يوفره الأكسجين إلى الضغط الكلي.
اتضح أن الضغط الجزئي للأكسجين هو الذي يضمن انتقال (انتشار) الأكسجين من الهواء السنخي إلى الدم الوريدي. بتعبير أدق، يحدث هذا الانتقال بسبب الاختلاف في الضغط الجزئي للأكسجين في الدم الوريدي وفي الهواء السنخي. ويسمى هذا الاختلاف الضغط المنتشر. مع انخفاض الضغط المنتشر، تصبح الشرايين الدموية في الرئتين صعبة، ويحدث نقص الأكسجة في الدم، وهو العامل الرئيسي في تطور المرتفعات ومرض الجبال. أعراض هذه الأمراض تشبه إلى حد كبير الأعراض العامة نقص الأكسجين، وصفناها سابقًا: ضيق في التنفس، خفقان، شحوب الجلد وزرق الأطراف، دوخة، ضعف، تعب، نعاس، غثيان، قيء، فقدان الوعي. تبدأ العلامات الأولية للارتفاع أو دوار الجبال في الظهور بالفعل من ارتفاع 3-4 كم.
اعتمادا على الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء عند ارتفاعات مختلفةتتميز المناطق التالية (حسب درجة التأثير على جسم الإنسان):
1. منطقة منفصلة تصل إلى 2 كم
2. منطقة التعويض الكاملة 2-4 كم
3. منطقة التعويض غير المكتمل 4-6 كم
4. المنطقة الحرجة 6-8 كم
5. المنطقة القاتلة فوق 8 كم
وبطبيعة الحال، فإن التقسيم إلى مثل هذه المناطق مشروط، منذ ذلك الحين أناس مختلفونإنهم يتحملون نقص الأكسجين بشكل مختلف. تلعب درجة لياقة الجسم دورًا كبيرًا في هذا. في الأشخاص المدربين، يتم تحسين نشاط الآليات التعويضية، وزيادة كمية الدم والهيموجلوبين وخلايا الدم الحمراء، وتحسين تكيف الأنسجة.
بالإضافة إلى نقص الأكسجين، فإن انخفاض الضغط الجوي عند الارتفاع إلى الارتفاع يؤدي إلى اضطرابات أخرى في الجسم. بادئ ذي بدء، هذه هي اضطرابات تخفيف الضغط، والتي يتم التعبير عنها في توسع الغازات الموجودة في تجاويف الجسم الطبيعية (الجيوب الأنفية، الأذن الوسطى، الأسنان المختومة بشكل سيء، الغازات في الأمعاء، إلخ). في هذه الحالة، قد يحدث الألم، ويصل في بعض الأحيان إلى قوة كبيرة. تعتبر هذه الظواهر خطيرة بشكل خاص عندما يكون هناك انخفاض حاد في الضغط (على سبيل المثال، انخفاض الضغط في كابينة الطائرة). في مثل هذه الحالات قد يحدث تلف في الرئتين والأمعاء ونزيف في الأنف وما إلى ذلك. انخفاض الضغط إلى 47 ملم زئبق. فن. وما دون ذلك (على ارتفاع 19 كم) يؤدي إلى غليان السوائل الموجودة في الجسم عند درجة حرارة الجسم، حيث يصبح الضغط أقل من ضغط بخار الماء عند درجة الحرارة هذه. ويتم التعبير عن ذلك في حدوث ما يسمى انتفاخ الرئة تحت الجلد.
تأثير ارتفاع ضغط الدم
يضطر الشخص إلى أداء أعمال الغوص والغواصات تحت ضغط متزايد. يتحمل الأشخاص الأصحاء الانتقال إلى ارتفاع ضغط الدم بشكل غير مؤلم. في بعض الأحيان فقط يتم ملاحظة الأحاسيس غير السارة على المدى القصير. وفي هذه الحالة يتوازن الضغط في كافة تجاويف الجسم الداخلية مع الضغط الخارجي، كما يذوب النيتروجين في سوائل وأنسجة الجسم بما يتناسب مع ضغطه الجزئي في الهواء المستنشق. ولكل جو إضافي من الضغط، يذوب حوالي 1 لتر من النيتروجين في الجسم.
يكون الوضع أكثر خطورة عند الانتقال من جو به ضغط دم مرتفعإلى وضعها الطبيعي (أثناء تخفيف الضغط). وفي الوقت نفسه، يميل النيتروجين المذاب في الدم وسوائل أنسجة الجسم إلى الانطلاق في الغلاف الجوي الخارجي. إذا حدث تخفيف الضغط ببطء، ينتشر النيتروجين تدريجيًا عبر الرئتين ويحدث عدم التشبع بشكل طبيعي. ومع ذلك، إذا تم تسريع عملية تخفيف الضغط، فلن يتوفر للنيتروجين الوقت الكافي للانتشار عبر الحويصلات الرئوية ويتم إطلاقه في سوائل الأنسجة والدم في شكل غازي (على شكل فقاعات). في هذه الحالة، تحدث ظاهرة مؤلمة تسمى مرض تخفيف الضغط. يتم إطلاق النيتروجين أولاً من سوائل الأنسجة، حيث أنها قد فعلت ذلك أدنى معاملفرط تشبع النيتروجين، ومن ثم يمكن أن يحدث في مجرى الدم (من الدم). يتم التعبير عن مرض كايسون في المقام الأول في حدوث آلام حادة في العضلات والعظام والمفاصل. لقد أطلق الناس على هذا المرض اسم "كسره". بعد ذلك، تتطور الأعراض اعتمادًا على توطين الصمات الوعائية (رخامي الجلد، تنمل، شلل جزئي، شلل، وما إلى ذلك).
يعد تخفيف الضغط لحظة حاسمة في مثل هذا العمل ويستغرق وقتًا طويلاً. جدول العمل في الغواص عند ضغط يساوي ثلاثة أجواء إضافية (3 ATM) هو كما يلي:
مدة نصف الوردية بأكملها هي 5 ساعات و 20 دقيقة.
فترة الضغط - 20 دقيقة.
العمل في غواصة - ساعتين و 48 دقيقة.
فترة تخفيف الضغط - ساعتان و 12 دقيقة.
بطبيعة الحال، عند العمل في القيسونات ذات الضغط العالي، يتم تمديد فترة تخفيف الضغط بشكل كبير، وبالتالي تقليلها
فترة العمل في غرفة العمل.
2. حركة الهواء. ونتيجة للتسخين غير المتساوي لسطح الأرض تنشأ أماكن ذات ضغط جوي مرتفع ومنخفض، مما يؤدي بدوره إلى حركة الكتل الهوائية.
تساعد حركة الهواء في الحفاظ على الاتساق والتوحيد النسبي بيئة الهواء(موازنة درجات الحرارة، وخلط الغازات، وتخفيف الملوثات)، كما يعزز إطلاق الجسم للحرارة. من الأهمية بمكان عند تخطيط المناطق المأهولة بالسكان ما يسمى بـ "وردة الرياح" ، وهي صورة بيانيةتكرار اتجاه الرياح في منطقة معينة خلال فترة زمنية معينة. عند تخطيط أراضي المناطق المأهولة بالسكان، يجب أن تقع المنطقة الصناعية في اتجاه الريح من المنطقة السكنية. يمكن أن تختلف سرعة حركة الهواء في الغلاف الجوي من الهدوء التام إلى الأعاصير (أكثر من 29 م/ث). في المباني السكنية والعامة، يتم ضبط سرعة الهواء ضمن 0.2-0.4 م/ث. تشير سرعة الهواء المنخفضة جدًا إلى سوء تهوية الغرفة، بينما تؤدي السرعة العالية (أكثر من 0.5 م/ث) إلى إنشاء شعور غير سارةمسودة.
3. رطوبة الهواء. يحتوي هواء التروبوسفير على كمية كبيرة من بخار الماء، الذي يتشكل نتيجة التبخر من سطح الماء والتربة والغطاء النباتي وما إلى ذلك. هذه الأزواج تذهب من واحد حالة التجميعإلى أخرى، مما يؤثر على ديناميات الرطوبة الشاملة للغلاف الجوي. تتناقص كمية الرطوبة في الهواء بسرعة مع زيادة الارتفاع. وبالتالي، على ارتفاع 8 كم، تبلغ رطوبة الهواء حوالي 1٪ فقط من كمية الرطوبة المحددة عند مستوى الأرض.
للشخص أكثر مهمتحتوي على رطوبة هواء نسبية مما يدل على درجة تشبع الهواء ببخار الماء. يلعب دورًا مهمًا في التنظيم الحراري للجسم. تعتبر القيمة المثلى للرطوبة النسبية 40-60٪ ومقبولة - 30-70٪. عند انخفاض رطوبة الهواء (15-10٪)، يحدث جفاف أكثر كثافة في الجسم. في هذه الحالة، زيادة العطش، وجفاف الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي، وظهور الشقوق فيها مع الظواهر الالتهابية اللاحقة، وما إلى ذلك. هذه الأحاسيس مؤلمة بشكل خاص في المرضى الذين يعانون من الحمى. ولذلك، ينبغي إيلاء اهتمام خاص للظروف المناخية المحلية في أجنحة هؤلاء المرضى. تؤثر رطوبة الهواء المرتفعة سلبًا على التنظيم الحراري للجسم، مما يؤدي إلى تعقيد أو زيادة نقل الحرارة اعتمادًا على درجة حرارة الهواء (انظر المزيد من مشكلات التنظيم الحراري).
4. درجة حرارة الهواء. لقد تكيف الإنسان مع وجوده في الداخل قيم معينةدرجة حرارة. على سطح الأرض، تتقلب درجة حرارة الهواء، اعتمادًا على خط عرض المنطقة وموسم السنة، في حدود حوالي 100 درجة مئوية. ومع زيادة الارتفاع، تنخفض درجة حرارة الهواء تدريجيًا (بحوالي 0.56 درجة مئوية). درجة مئوية لكل 100 متر ارتفاع). وتسمى هذه القيمة التدرج في درجة الحرارة العادية. ومع ذلك، بسبب ظروف الأرصاد الجوية الخاصة السائدة (السحب المنخفضة والضباب)، يتعطل هذا التدرج في درجة الحرارة أحيانًا ويحدث ما يسمى بانعكاس درجة الحرارة، عندما تصبح الطبقات العليا من الهواء أكثر دفئًا من الطبقات السفلية. لقد معنى خاصفي حل المشاكل المتعلقة بتلوث الهواء.
يؤدي حدوث انعكاس في درجة الحرارة إلى تقليل احتمالية تخفيف الملوثات المنبعثة في الهواء ويساهم في خلق تركيزات عالية.
للنظر في تأثير درجة حرارة الهواء على جسم الإنسان، من الضروري أن نتذكر الآليات الأساسية للتنظيم الحراري.
التنظيم الحراري. واحد من أهم الشروطمن أجل الأداء الطبيعي لجسم الإنسان هو الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة. في الظروف العاديةفي المتوسط، يفقد الشخص حوالي 2400-2700 سعرة حرارية يوميا. يتم إطلاق حوالي 90٪ من هذه الحرارة إلى البيئة الخارجية من خلال الجلد، ويتم إنفاق 10-15٪ المتبقية على تسخين الطعام والشراب والهواء المستنشق، وكذلك على التبخر من سطح الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي، إلخ. ولذلك، فإن الطريق الأكثر أهمية لنقل الحرارة هو سطح الجسم. تنطلق الحرارة من سطح الجسم على شكل إشعاع (الأشعة تحت الحمراء)، والتوصيل (من خلال الاتصال المباشر مع الأجسام المحيطة وطبقة الهواء المجاورة لسطح الجسم)، والتبخر (على شكل عرق أو غيره). السوائل).
في ظل ظروف مريحة عادية (مع درجة حرارة الغرفةوفي الملابس الخفيفة) تكون نسبة درجة انتقال الحرارة بهذه الطرق كما يلي:
1. الإشعاع - 45%
2. التنفيذ - 30%
3. التبخر - 25%
وباستخدام آليات نقل الحرارة هذه، يمكن للجسم أن يحمي نفسه إلى حد كبير من التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة ويمنع ارتفاع درجة الحرارة. تسمى آليات التنظيم الحراري هذه بالفيزيائية. وإلى جانبهم، هناك أيضا الآليات الكيميائيةوالتي تتمثل في أنه عند التعرض لدرجات حرارة منخفضة أو مرتفعة تتغير عمليات التمثيل الغذائي في الجسم مما يؤدي إلى زيادة أو نقصان في إنتاج الحرارة.
التأثير المعقد لعوامل الأرصاد الجوية على الجسم. يحدث ارتفاع درجة الحرارة عادة في درجات حرارة عالية بيئةجنبا إلى جنب مع الرطوبة العالية. في الهواء الجاف حرارةمن الأسهل بكثير تحمله، لأن جزءًا كبيرًا من الحرارة ينطلق عن طريق التبخر. عندما يتبخر 1 جرام من العرق، يتم استهلاك حوالي 0.6 سعرة حرارية. يحدث انتقال الحرارة جيدًا بشكل خاص إذا كان مصحوبًا بحركة الهواء. ثم يحدث التبخر بشكل مكثف. ومع ذلك، إذا كانت درجة حرارة الهواء المرتفعة مصحوبة برطوبة عالية، فلن يحدث التبخر من سطح الجسم بشكل مكثف أو سيتوقف تمامًا (الهواء مشبع بالرطوبة). في هذه الحالة، لن يحدث نقل الحرارة، وسوف تبدأ الحرارة في التراكم في الجسم - سيحدث ارتفاع درجة الحرارة. هناك مظهران من مظاهر ارتفاع درجة الحرارة: ارتفاع الحرارة والمرض المتشنج. هناك ثلاث درجات من ارتفاع الحرارة: أ) خفيف، ب) معتدل، ج) شديد (ضربة الشمس). يحدث المرض المتشنج بسبب الانخفاض الحاد في الكلوريدات في الدم وأنسجة الجسم، والتي يتم فقدها أثناء التعرق الشديد.
انخفاض حرارة الجسم. يتحمل البشر درجات الحرارة المنخفضة، جنبًا إلى جنب مع انخفاض الرطوبة النسبية وانخفاض سرعة الهواء، بشكل جيد. ومع ذلك، فإن درجات الحرارة المنخفضة جنبًا إلى جنب مع الرطوبة العالية وسرعة الهواء تخلق احتمالية حدوث انخفاض حرارة الجسم. بسبب الموصلية الحرارية العالية للماء (28 مرة أكثر من الهواء) وقدرته الحرارية العالية تحت الظروف هواء رطبيزداد نقل الحرارة عن طريق التوصيل الحراري بشكل حاد. يتم تسهيل ذلك من خلال زيادة سرعة الهواء. انخفاض حرارة الجسم يمكن أن يكون عامًا ومحليًا. يساهم انخفاض حرارة الجسم العام في حدوث نزلات البرد والأمراض المعدية بسبب انخفاض المقاومة العامة للجسم. يمكن أن يؤدي انخفاض حرارة الجسم الموضعي إلى قشعريرة وعضة صقيع، مما يؤثر بشكل رئيسي على الأطراف ("قدم الخندق"). مع التبريد الموضعي، قد تحدث أيضًا تفاعلات منعكسة في الأعضاء والأنظمة الأخرى.
وبالتالي، يصبح من الواضح أن ارتفاع رطوبة الهواء يلعب دورًا سلبيًا في مسائل التنظيم الحراري سواء في درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة. درجات الحرارة المنخفضة، وزيادة سرعة الهواء، كقاعدة عامة، تساهم في نقل الحرارة. الاستثناء هو عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من درجة حرارة الجسم وتصل الرطوبة النسبية إلى 100%.
وفي هذه الحالة فإن زيادة سرعة حركة الهواء لن تؤدي إلى زيادة في انتقال الحرارة سواء عن طريق التبخر (الهواء مشبع بالرطوبة) أو عن طريق التوصيل (درجة حرارة الهواء أعلى من درجة حرارة سطح الجسم).
تفاعلات الأرصاد الجوية. الظروف الجوية لها تأثير كبير على مسار العديد من الأمراض. في ظروف منطقة موسكو، على سبيل المثال، ما يقرب من 70٪ من مرضى القلب والأوعية الدموية، يتزامن تدهور حالتهم مع فترات التغيرات الكبيرة في الظروف الجوية. وقد لاحظت العديد من الدراسات التي أجريت في جميع المناطق المناخية والجغرافية تقريبًا في بلدنا وفي الخارج وجود علاقة مماثلة. يتميز الأشخاص الذين يعانون من أمراض الرئة المزمنة غير المحددة أيضًا بزيادة الحساسية للطقس غير المواتي. مثل هؤلاء المرضى لا يتحملون الطقس ذو الرطوبة العالية والتغيرات المفاجئة في درجات الحرارة. ريح شديدة. هناك علاقة واضحة جدًا بين مسار المرض والطقس. الربو القصبي. وينعكس هذا حتى في التوزيع الجغرافي غير المتكافئ من هذا المرض، وهو أكثر شيوعًا في المناطق ذات مناخ رطبوالتغيرات الجوية المتناقضة. على سبيل المثال، في المناطق الشمالية، في الجبال وفي الجنوب آسيا الوسطىمعدل الإصابة بالربو القصبي أقل بـ 2-3 مرات مما هو عليه في دول البلطيق. معروف أيضًا زيادة الحساسيةالظروف الجوية وتغيراتها لدى مرضى الأمراض الروماتيزمية. إن حدوث آلام روماتيزمية في المفاصل، تسبق أو تصاحب تغير الطقس، أصبحت من الأسباب الأمثلة الكلاسيكيةرد فعل ميتيوباثي. وليس من قبيل الصدفة أن يطلق على العديد من مرضى الروماتيزم اسم "البارومترات الحية". غالبًا ما يتفاعل المرضى الذين يعانون من مرض السكري والأمراض العصبية والنفسية وغيرها من الأمراض مع التغيرات في الظروف الجوية. هناك أدلة على تأثير الظروف الجوية على الممارسة الجراحية. وقد لوحظ، على وجه الخصوص، أنه في الطقس غير المواتي، فإن مسار ونتائج فترة ما بعد الجراحة لدى مرضى القلب والأوعية الدموية وغيرهم من المرضى يتفاقمون.
الأولي في التبرير والتنفيذ اجراءات وقائيةلتفاعلات الأرصاد الجوية هو تقييم طبي للطقس. هناك عدة أنواع لتصنيف أنواع الطقس، أبسطها التصنيف حسب G.P. فيدوروف. وبحسب هذا التصنيف هناك ثلاثة أنواع من الطقس:
1) الأمثل - تقلبات درجة الحرارة اليومية حتى 2 درجة مئوية، والسرعة
حركات الهواء تصل إلى 3 م/ث، والتغيرات في الضغط الجوي تصل إلى 4 ملي بار.
2) مزعج - تقلبات في درجات الحرارة تصل إلى 4 درجات مئوية، وسرعة الهواء تصل إلى 9 م / ثانية، والتغيرات في الضغط الجوي تصل إلى 8 ملي بار.
3) حاد - تقلبات في درجات الحرارة تزيد عن 4 درجات مئوية، وسرعة الهواء أكثر من 9 م/ث، وتغير في الضغط الجوي يزيد عن 8 ملي بار.
في الممارسة الطبيةومن المستحسن عمل تنبؤات جوية طبية بناءً على هذا التصنيف واتخاذ الإجراءات الوقائية المناسبة.
الضغط الهيدروليكي.
المفهوم الأساسي للهيدروستاتيكا هو الضغط الهيدروستاتيكي هو الضغط عند نقطة معينة من السائل في حالة الراحة.ومن المعروف من مقرر الفيزياء أن الضغط هو كمية تساوي نسبة قوة الضغط (الموجهة بشكل عمودي على الموقع) إلى مساحة السطح الذي يؤثر عليه.
ف = و/س (2-1)
في الصيغة (2-1)، يتم تحديد متوسط الضغط، حيث أن القوة يمكن أن تؤثر بشكل غير متساو على سطح الموقع. داخل السائل، يتعرض كل جسيم لضغط شامل من الجسيمات المجاورة. إذا قمت بإحاطة الجسيم السائل المعني عقليًا بمساحة صغيرة جدًا، فإن مساحتها مهمة ∆S- (لافتة ∆ يشير إلى قيمته الصغيرة)، فيمكن تحديد متوسط الضغط على الكرة على النحو التالي
ف = ∆F / ∆S (2-2)
إذا استمرت مساحة سطح الكرة (صغيرة جدًا) في الانخفاض إلى الصفر، فسوف تتحول إلى نقطة في الحد الأقصى. في هذه الحالة، سيصبح الضغط المتوسط الضغط الحقيقيعند النقطة قيد النظر داخل السائل ( الهيدروستاتيكي). رياضيا يمكن كتابة ذلك على النحو التالي:
Р= lim (∆F / ∆S) = δF/ δS(2-3)
∆S →0
ليميعني الحد؛ قيمة صغيرة في الحد ∆ يتحول إلى متناهية الصغر δ (التفاضلي).
الضغط الهيدروستاتيكي له اثنان خصائص مهمة:
- يتم توجيهه دائمًا بشكل عمودي على الموقع؛
- عملها لا يعتمد على اتجاه الموقع في الفضاء، أي. إنه نفس الشيء من جميع الجوانب.
2.2. المعادلة الأساسية للهيدروستاتيكا.
في الحالة العامةتوازن حجم معين من السائل تحت تأثير القوى المطبقة عليه من قبل العالم الشهير الأكاديمية الروسيةتم الحصول على العلوم من قبل ليونارد أويلر المعادلة التفاضلية، الحل الذي يسمح لنا بالحصول عليه صيغ الحسابلايجاد الضغط الهيدروليكيغير مبال حالات محددة. لذلك، إذا كانت الجاذبية فقط تؤثر على جزيئات السائل، فإن المعادلة التفاضلية لتوازن الجزيئات داخل السائل تكون العرض التالي:
δ Р = - ρ gdz (2-4)
هنا المحور Z محور رأسي; التسريع السقوط الحرفي الاتجاه المعاكس للمحور Z (يشار إليه بعلامة الطرح "-" في المعادلة). كثافة السائل ρ, مثل التسارع ز، الثوابت، مستقلة عن الضغط ودرجة الحرارة
الحل (التكامل) للمعادلة له الشكل التالي:
ف = - ρ غز + ق (2-5)
نجد ثابت التكامل على النحو التالي. دع نقطة السائل m قيد النظر تقع على مسافة H من سطح السائل. عند ض = ض 0 ف = ف 0
لذلك، ف 0 = - ρ gz + قمن هنا: ج = ف 0 + ρ gz 0استبدل القيمة معإلى الصيغة (2-5) وأخيراً الحصول على صيغة لحساب الضغط الهيدروستاتيكي عند نقطة تقع تحت طبقة سائل ذات ارتفاع ن:
ف = ف 0 + ρ ز ن (2-6)
الضغط P يسمى الضغط المطلق عند نقطة ما، P 0 خارجي الضغط السطحي(في وعاء مفتوح يساوي الضغط الجوي)،
P - P 0 =P in = ρ g N – ضغط عمود سائل بارتفاع H (ويسمى أيضًا الوزن أو الضغط الزائد). في مجال التكنولوجيا، عادة ما تقيس الأدوات الضغط الزائد.
فيما يلي، سوف نتفق على الإشارة إلى الضغط الجوي بـ P atm، والمطلق بـ P A، والضغط الزائد بـ P ex.
يسمى التعبير (2-6) بالمعادلة الأساسية للهيدروستاتيكا. وبموجب هذه المعادلة ينتقل الضغط على سطح السائل P0 إلى جميع نقاط حجم السائل وفي جميع الاتجاهات بالتساوي (قانون باسكال -ارتباط تشعبي.
من الصيغة (2-1) يترتب على ذلك أن وحدة قياس الضغط في نظام SI هي الباسكال: Pa = n/m2. هذه قيمة صغيرة وعمليًا يتم استخدام وحدات أكبر KPa = 10 3 Pa وMPa = 10 6 Pa غالبًا.
2.3. أنواع الضغط: الجوي، المقياسي، الوزني، المطلق، الفراغي.
تم اكتشاف الضغط الجوي في القرن السادس عشر. العالم الإيطالي الشهير توريتشيلي. في الغلاف الجوي للأرضأي جسم موجود على سطح الأرض يضغط عليه عمود هوائي. متوسط ضغطه Р = ρg Нعازم كثافة متوسطةهواء ρ وارتفاع عمود الهواء ن.ووفقا لقياسات توريتشيلي، فإن هذا الضغط يتوافق مع ضغط عمود زئبقي يبلغ ارتفاعه 733 ملم. أكثر دراسات لاحقةأظهر أن هذا الضغط (الذي كان يسمى الضغط الجوي العادي) يبلغ 760 ملم زئبق. أو في نظام SI -0.1013 ميجا باسكال = 101.3 كيلو باسكال. في الحسابات المقربة يتم أخذها على أنها تساوي 100 كيلو باسكال = 0.1 ميجا باسكال.
في وعاء مغلق فوق سطح السائل، باستخدام، على سبيل المثال، ضاغط، من الممكن خلق ضغط زائد Pg. في هذه الحالة، فإن الضغط المطلق عند نقطة ما تحت الطبقة السائلة على العمق H سيكون مساوياً لـ :
P A = P 0 + ρ g N = P atm + (P ex + ρ g N)(2-7)
في مثل هذه الحالات، يُسمى ضغط عمود السائل عادةً بضغط الجاذبية. من تعريف الضغط الزائد يترتب على ذلك أنه في وعاء مغلق على عمق H يتكون من P هواء زائد ووزن P = ρ g H (ضغط عمود سائل بارتفاع H).
الشكل 2.1
يمكن تحديد الضغط الزائد Pg في الهواء فوق سطح السائل باستخدام جهاز بسيط يسمى مقياس الضغط. هذا عبارة عن أنبوب زجاجي ذو قطر صغير متصل بوعاء به سائل (الشكل 1-2). ويترتب على الصيغة (1-12) أن التغير في قيمة P 0 هو نفسه لجميع النقاط داخل السائل. إذا كان الضغط فوق سطح السائل يساوي الضغط الجوي (P 0 = P atm)، فوفقاً للصيغة (2-4)، سيتم تثبيت السائل في الأنبوب على نفس الارتفاع الموجود في الوعاء ( المستوى 0-0). مع زيادة الضغط
P 0 = P atm + P gوينتقل هذا الضغط الزائد P إلى جميع نقاط السائل، بما في ذلك تلك التي تقع عند واجهة الهواء السائل في الأنبوب
(المستوى 0-0؛ الضغوط المطلقة عند النقطتين 1 و 2 هي نفسها).
ف 0 = ص الصراف الآلي + ص 
ص الصراف الآلي
أرز. 2.2. دائرة قياس الضغط الزائد
نظرًا لأن ضغط السائل عليها سيتجاوز ضغط الهواء P atm، فإن السائل الموجود في الأنبوب سيبدأ في الارتفاع إلى موضع توازن جديد (إلى ارتفاع ح). لذلك، ف السابق = ρ غ.
أي مستوى آخر، على سبيل المثال، المرور في العمق، يمكن اعتباره مستوى الصفر ن(المستوى 0 1 -0 1). الضغوط المطلقة عند النقطتين 3 و 4 هي نفسها.
لكن P 3 =P 0 + ρ g N =P atm + P + ρ g N;
في هذه الحالة الضغط رهو الضغط الزائد P =P ex.P 4 =P atm + ρ gh + ρ g N. بمقارنة الجانبين الأيمن، نحصل مرة أخرى P = P ex = ρ gh.
تم تصميم أجهزة قياس الضغط الضغطي لقياس الضغوط المنخفضة (الضغط الزائد بمقدار 0.1 ضغط جوي يرفع الماء في مقياس الضغط الجوي إلى ارتفاع 1 متر).
دعونا نفكر في الحالة التي يصبح فيها الضغط المطلق فوق سطح السائل P A أقل من الضغط الجوي (عندما يتم ضخ الهواء من الفضاء فوق السائل)، الضغط عند النقطة 1 تحت الحالة P A<Р атм можно измерить с помощью, так называемого обратного пьезометра или вакуумметра (см. рис. 1-3). Очевидно, что горизонт жидкости в изогнутой трубке опустится ниже уровня точки 1 на высоту h вак. Эта высота по отношению к уровню, проходящему через точку 1, будет отрицательной, если высоту Н считать положительной.
سيكون الضغط عند النقطة 1 أعلاه مساوياً لـ:
ف أ = ف 0 + ρ ز ن.
الضغط عند النقطة 1 على جانب الأنبوب 
يساوي:
ص الصراف الآلي - ρ gh بطالة.
ومن مساواة هذه الصيغ يترتب على ذلك الضغط P A = P atm - ρ gh vac. من هنا
h vac = (P atm – P A)/ ρ g.(٢-٨) وتسمى هذه الكمية ارتفاع الفراغ,
الشكل 2.3. مخطط لقياس ارتفاع الفراغ باستخدام مقياس الفراغ.
وهو يميز الفرق بين اثنين من الضغوط ص الصراف الآلي - ص أعند النقطة 1. وهذا هو ما يسمى الفرق مكنسة.
يمكن إنشاء ضغط مفرط في السائل باستخدام المضخة، مما يؤدي إلى ممارسة قوة عليها (الجسم العامل للمضخة). عندما يتحرك جسم العمل (المكبس، الدوار، إلخ)، يتشكل فراغ (فراغ) عند مدخل المضخة، ويتشكل ضغط زائد عند مخرج المضخة. ويتم قياسها باستخدام الأدوات (أجهزة قياس الضغط، وأجهزة قياس الضغط والفراغ).
2.4. ضغط السوائل على الجدران المسطحة والاسطوانية.
أرز. 2.4. مخطط لتحديد الضغط الهيدروستاتيكي الناتج على سطح مستو. رسم تخطيطي لقوى الضغط. على اليمين يوجد السطح المكشوف للجدار.
يتعرض الجدار المسطح في وعاء به سائل لقوى ضغط موجهة بشكل عمودي عليه.
مع زيادة عمق الغمر H، تزداد أيضًا كمية الضغط الزائد P = ρ g N، وبالتالي قوة الضغط على الحائط. يمكن إثبات أن متوسط قوة الضغط على الجدار الرأسي يساوي حاصل ضرب الضغط عند مركز الجدار ومساحة الجدار:
و= الكمبيوتر S، حيث P c = ρ gН с = ρ g Н/2 (2-9)
الضغط على السطح الأفقي لقاع الوعاء هو نفسه في جميع النقاط، وبالتالي فإن قوة الضغط على قاع الوعاء تساوي
الشكل. 2.5 رسم تخطيطي لقوى الضغط لجدار مائل.
ف = ف ∙ S، حيث P= ρ g N (2-10)
في حالة الجدران المنحنية، غالبًا ما يكون من الضروري تحديد القوة المؤثرة على سطح أسطواني له محور تناظر رأسي. هناك خياران. الخيار الأول هو أن السائل يعمل على الحائط من الداخل.
في الخيار الثاني، يعمل السائل على الحائط من الخارج. دعونا نفكر في الخيار الأول.
دعونا نختار حجم السائل المحدد بقسم السطح الأسطواني قيد النظر أ.ب، قسم من السطح الحر للقرص المضغوط الموجود أعلى القسم أب،واثنين من الأسطح الرأسية قبل الميلادو قرص مضغوط، مرورا بالنقاط أو ب. هذه الأسطح تحد من الحجم ا ب ت ث، وهو في حالة توازن. دعونا نفكر في شروط توازن هذا الحجم في الاتجاهين الرأسي والأفقي. لاحظ أنه إذا كان السائل يعمل على السطح أ.ب , مع نوع من القوة F، ثم بنفس القوة، ولكن في الاتجاه المعاكس، ويؤثر السطح على حجم السائل قيد النظر. هذه القوة عمودية على السطح أ.ب، يمكن تمثيلها على أنها أفقية ف زوالعمودي ف فيعناصر.
تبدو حالة التوازن للحجم ABCD في الاتجاه الرأسي كما يلي: F in = P 0 S g + G (2-10)
حيث P 0 هو الضغط الخارجي، S g هي مساحة الإسقاط الأفقي للسطح AB، G هو وزن الحجم المخصص للسائل.
| ص0 |
| ح ج |
| ز |
| ج |
| ه |
| د |
| أ |
| ف س |
| د |
| ف ر |
| ف ر |
| δ |
| ص |
النظر في أنبوب من الطول ل مع القطر الداخلي D وسمك الجدار δ تحت تأثير الضغط الهيدروستاتيكي ص . هذا الضغط يولد قوى تمزيق ف س . ونظرًا لتماثل الأنبوب، فإن قوى التمزق هذه ستعمل بالتساوي في جميع الاتجاهات. بالنسبة للمستوى الرأسي، ستكون هذه القوة مساوية
و س = πدل(2-12) ,
أين هو المنتج دل– يوجد إسقاط رأسي لمنطقة جدار الأنبوب.
الشكل 2.7. لتحديد قوة الكسر في الأنابيب.
سيتم مواجهة قوة التمزق بواسطة قوى رد الفعل ف ر، الناشئة في جدران الأنبوب. مساحة جدران الأنابيب S c في أي قسم محوري ستكون:
س ج =2 لδ (2-13)
تحت تأثير قوى التمزيق في جدران الأنابيب، ستنشأ قوة رد فعل إجمالية ف ر، مساوية في الحجم لقوة التمزيق، ولكنها موجهة في الاتجاه المعاكس:
ومن هنا يأتي التوتر σ في جدران الأنابيب، بسبب الضغط داخل الأنبوب. إنه يساوي
σ = F R /S ج = ( PDl)/ (2 لترδ) = PD/2 δ (2-14)