2.5.2. Najprostsze maszyny hydrauliczne.
Prasa hydrauliczna. Rysownik
2.5.1. Przyrządy do pomiaru ciśnienia
Piezometry. Zanurzmy otwarte na obu końcach rurki szklane w „absolutnie” spoczynkowej cieczy, tak aby ich dolne końce pokrywały się z punktami u (ryc. 2.11). W obu rurkach z otwartymi końcami ciecz podniesie się do tej samej wysokości, która będzie leżeć na płaszczyźnie wody względem płaszczyzny odniesienia. Wysokość ta jest równa wysokości całkowitej wysokości hydrostatycznej, mierzonej nie ciśnieniem bezwzględnym, ale nadciśnieniem.
Ryc.2.11. Prawo rozkładu ciśnień
w „absolutnie” stacjonarnym płynie
Takie rurki otwarte na obu końcach, przeznaczone do pomiaru ciśnienia, a dokładniej wysokości piezometrycznej, nazywane są piezometrami lub rurkami piezometrycznymi.
Piezometry nadają się do pomiaru stosunkowo niskich ciśnień, ponieważ... Już z wodą w rurze wzniósłby się na wysokość 10 m, a olejem mineralnym o masie względnej od 0,8 do 12,5 m.
Manometry różnicowe. Do pomiaru różnicy ciśnień w dwóch punktach stosuje się manometry różnicowe, z których najprostszym jest manometr kształtowy (ryc. 2.12).
Ryż. 2.12. Manometr różnicowy
Manometry różnicowe mogą mierzyć zarówno nadmiar (ryc. 2.11, A) i podciśnienie (ryc. 2.11, B). Jeżeli za pomocą takiego manometru, zwykle wypełnionego rtęcią, zmierzy się różnicę ciśnień i gęstości cieczy wypełniającej całkowicie rurki łączące, to
Do pomiaru małych ciśnień gazu zamiast rtęci stosuje się alkohol, naftę, wodę itp.
Piezometry i manometry różnicowe służą do pomiaru ciśnienia nie tylko płynu w stanie spoczynku, ale także przepływu.
Do pomiaru ciśnień większych niż 0,2-0,3 stosuje się manometry mechaniczne - sprężynowe lub membranowe. Zasada ich działania polega na odkształceniu pustej w środku sprężyny lub membrany pod wpływem mierzonego ciśnienia. Za pośrednictwem mechanizmu odkształcenie to przekazywane jest na strzałkę, która pokazuje wielkość ciśnienia mierzonego na tarczy.
Oprócz manometrów mechanicznych stosuje się manometry elektryczne. Membrana służy jako czuły element (czujnik) w elektromanometrze. Pod wpływem mierzonego ciśnienia membrana ulega odkształceniu i poprzez mechanizm przekładni przesuwa suwak potencjometru, który wraz ze wskazówką wchodzi w obwód elektryczny.
Stosunek jednostki ciśnienia:
1Na = 1kgf/cm 2 =10 m woda ul. = 736,6 mm Hg. Sztuka. = 98066,5 Rocznie 10 5 Rocznie.
1 kPa = 10 3 Rocznie; 1 MPa = 10 6 Rocznie.
Przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym (0,1033 MPa) wysokość wynosi 10,33 m dla wody, 13,8 m dla benzyny (= 750 kg/m3), 0,760 m dla rtęci itp.
2.5.2. Najprostsze maszyny hydrauliczne. Prasa hydrauliczna. Rysownik
Prasa hydrauliczna. Prasa wykorzystywana jest w technologii do wytwarzania dużych sił ściskających, które są niezbędne w technologii przy obróbce metali metodą ciśnienia, prasowania, tłoczenia, brykietowania, badania różnych materiałów itp.
Prasa składa się z połączonych cylindrów z tłokami, połączonych ze sobą rurociągiem (ryc. 2.13).
Ryż. 2.13. Schemat prasy hydraulicznej
Jedno z naczyń ma powierzchnię mniejszą niż powierzchnia drugiego naczynia. Jeśli na tłok w naczyniu 1 zostanie przyłożona siła, wówczas pod nim wytworzy się ciśnienie hydrostatyczne określone wzorem.
Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie jest przenoszone na wszystkie punkty płynu, łącznie z obszarem. Tworzy siłę
Wyrażając się, otrzymujemy
Zatem siła jest tyle razy większa od siły działającej na tłok w małym przekroju, ile powierzchnia jest większa od powierzchni.
Siłę wytwarza się zwykle za pomocą pompy tłokowej, która dostarcza ciecz (olej, emulsję) do komory prasy. Siła może docisnąć produkt znajdujący się pomiędzy tłokiem a platformą stacjonarną. Praktycznie rozwinięta siła jest mniejsza niż siła wynikająca z tarcia pomiędzy tłokami i cylindrami. Spadek ten jest uwzględniany przez wydajność prasy. Nowoczesne prasy hydrauliczne rozwijają siły do 100 000 ton i więcej.
Animator. Podobną zasadę działania stosuje się w działaniu tak znanych urządzeń jak jack i mnożnik.
Rysunek 2.14 przedstawia diagram mnożnika.
Ryż. 2.14. Obwód mnożnika
Jeżeli w komorze wytworzy się ciśnienie hydrostatyczne, to ciśnienie hydrostatyczne w komorze musi spełniać warunek
Zatem za pomocą mnożnika ciśnienie wzrasta kilkakrotnie.
Prawo Pascala jest sformułowany w następujący sposób:
Ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz jest przenoszone w dowolne miejsce bez zmian we wszystkich kierunkach.
Prawo to sformułował francuski naukowiec Blaise Pascal.
Należy zauważyć, że prawo Pascala nie dotyczy ciśnień w różnych punktach, ale około zakłócenia ciśnienie, dlatego to prawo obowiązuje również dla cieczy w polu grawitacyjnym. Gdy poruszający nieściśliwego płynu, warunkowo możemy mówić o obowiązywaniu prawa Pascala, ponieważ dodanie dowolnej stałej wartości do ciśnienia nie zmienia postaci równania ruchu płynu (równanie Eulera lub, jeśli uwzględnić działanie lepkości , równanie Naviera-Stokesa), jednak w tym przypadku termin Prawo Pascala co do zasady nie stosuje się.
Prawo Pascala jest konsekwencją prawa zachowania energii i obowiązuje także dla cieczy ściśliwych (gazów).
Formuła prawa Pascala i jej zastosowanie
W oparciu o prawo Pascala działają różne urządzenia hydrauliczne: układy hamulcowe, prasy hydrauliczne itp.
Zobacz też
Napisz recenzję na temat artykułu "Prawo Pascala"
Notatki
Fragment charakteryzujący Prawo Pascala
-Gdzie jest Lisa? – zapytał, odpowiadając jedynie na jej pytanie uśmiechem.„Była tak zmęczona, że zasnęła w moim pokoju na sofie. Siekiera, Andre! Que! tresor de femme vous avez” – powiedziała, siadając na sofie naprzeciw brata. „To idealne dziecko, takie słodkie, wesołe dziecko”. Bardzo ją kochałem.
Książę Andriej milczał, ale księżniczka zauważyła ironiczny i pogardliwy wyraz jego twarzy.
– Ale trzeba być wyrozumiałym wobec małych słabości; kto ich nie ma, Andre! Nie zapominaj, że została wychowana i dorastała w świecie. A potem jej sytuacja nie jest już różowa. Musisz postawić się w sytuacji każdego. Tout comprendre, c "est tout pardonner. [Kto wszystko rozumie, temu wszystko wybaczy.] Pomyśl, jak to musi być dla niej, biedactwo, po życiu, do jakiego przywykła, rozstać się z mężem i pozostać sama w domu. wsi iw jej sytuacji?To bardzo trudne.
Książę Andriej uśmiechnął się, patrząc na swoją siostrę, tak jak uśmiechamy się, słuchając ludzi, których, jak nam się wydaje, przejrzymy na wylot.
„Mieszkasz na wsi i nie uważasz, że to życie jest straszne” – powiedział.
- Jestem inny. Co o mnie powiedzieć! Nie chcę innego życia i nie mogę go sobie życzyć, bo nie znam innego życia. I pomyśl tylko, Andre, żeby młoda i świecka kobieta została pochowana w najlepszych latach swojego życia na wsi, sama, bo tata jest zawsze zajęty, a ja... znasz mnie... jaki jestem biedny zasoby, [w interesach.] dla kobiety przyzwyczajonej do tego, co najlepsze w społeczeństwie. M lle Bourienne to jedna z...
„Nie bardzo ją lubię, twoja Bourienne” – powiedział książę Andriej.
- O nie! Jest bardzo słodka i miła, a co najważniejsze, jest żałosną dziewczyną.Nie ma nikogo, nikogo. Prawdę mówiąc, nie tylko jej nie potrzebuję, ale jest nieśmiała. Wiesz, zawsze byłem dzikusem, a teraz jestem jeszcze bardziej. Uwielbiam być sam... Mon pere [Ojciec] bardzo ją kocha. Ona i Michaił Iwanowicz to dwie osoby, dla których jest zawsze czuły i życzliwy, ponieważ oboje są przez niego błogosławieni; jak mówi Stern: „kochamy ludzi nie tyle za dobro, które nam wyrządzili, ale za dobro, które my im zrobiliśmy”. Mon pere przyjął ją jako sierotę sur le pavé [na chodniku], a ona jest bardzo miła. A mon pere uwielbia jej styl czytania. Wieczorami czyta mu na głos. Czyta świetnie.
- Cóż, szczerze mówiąc, Marie, myślę, że czasami jest ci ciężko ze względu na charakter twojego ojca? - zapytał nagle książę Andriej.
Księżniczka Marya była początkowo zaskoczona, a potem przestraszona tym pytaniem.
– JA?... Ja?!... Czy to dla mnie trudne?! - powiedziała.
– Zawsze był fajny; a teraz wydaje mi się, że robi się to trudne” – powiedział książę Andriej, najwyraźniej celowo chcąc zagadnąć lub przetestować swoją siostrę, tak swobodnie mówiąc o swoim ojcu.
Uwaga! Administracja witryny nie ponosi odpowiedzialności za treść zmian metodologicznych, a także za zgodność rozwoju z federalnym stanowym standardem edukacyjnym.
- Uczestnik: Kolesnikow Maksym Igorevich
- Kierownik: Szczerbinina Galina Gennadievna
Wstęp
Prawo Pascala stało się znane w roku 1663. To właśnie to odkrycie stało się podstawą do stworzenia superprasów o ciśnieniu ponad 750 000 kPa, napędu hydraulicznego, co z kolei doprowadziło do powstania automatyki hydraulicznej sterującej nowoczesnymi odrzutowcami, statkami kosmicznymi, maszynami sterowanymi numerycznie, potężnymi wywrotkami, kombajny górnicze, prasy i koparki... Zatem prawo Pascala znalazło ogromne zastosowanie we współczesnym świecie. Wszystkie te mechanizmy są jednak dość skomplikowane i uciążliwe, dlatego chciałem stworzyć urządzenia w oparciu o prawo Pascala, aby przekonać siebie i swoich kolegów, z których wielu uważa, że głupio jest tracić czas na „starożytność”, gdy jesteśmy otoczeni przez nowoczesne urządzenia, że temat ten jest nadal interesujący i aktualny. Ponadto stworzone przez siebie urządzenia z reguły budzą zainteresowanie, skłaniają do myślenia, fantazjowania, a nawet patrzenia na odkrycia „głębokiej starożytności” innymi oczami.
Obiekt Moje badania dotyczą prawa Pascala.
Cel pracy: eksperymentalne potwierdzenie prawa Pascala.
Hipoteza: znajomość prawa Pascala może być przydatna przy projektowaniu sprzętu budowlanego.
Praktyczne znaczenie pracy: Moja praca przedstawia eksperymenty do demonstracji na lekcjach fizyki w 7 klasie szkoły średniej. Opracowane eksperymenty można zademonstrować zarówno na zajęciach, podczas studiowania zjawisk (mam nadzieję, że pomoże to w kształtowaniu pewnych koncepcji na studiach z fizyki), jak i jako pracę domową dla uczniów.
Proponowane instalacje mają charakter uniwersalny, w jednej instalacji można przeprowadzić kilka eksperymentów.
Rozdział 1. Cała nasza godność tkwi w zdolności myślenia
Blaise Pascal (1623-1662) – francuski matematyk, mechanik, fizyk, pisarz i filozof. Klasyk literatury francuskiej, jeden z twórców analizy matematycznej, teorii prawdopodobieństwa i geometrii rzutowej, twórca pierwszych przykładów techniki obliczeniowej, autor podstawowych praw hydrostatyki. Pascal wszedł do historii fizyki ustanawiając podstawowe prawo hydrostatyki i potwierdzając założenie Toricelliego o istnieniu ciśnienia atmosferycznego. Jednostka ciśnienia w układzie SI została nazwana na cześć Pascala. Prawo Pascala stwierdza, że ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz przenosi się do dowolnego punktu bez zmiany we wszystkich kierunkach. Nawet słynne prawo Archimedesa jest szczególnym przypadkiem prawa Pascala.
Prawo Pascala można wyjaśnić wykorzystując właściwości cieczy i gazów, a mianowicie: cząsteczki cieczy i gazu uderzając w ścianki pojemnika, wytwarzają ciśnienie. Ciśnienie wzrasta (maleje) wraz ze wzrostem (spadkiem) stężenia cząsteczek.
Istnieje powszechny problem, który można wykorzystać do zrozumienia działania prawa Pascala: po wystrzale z karabinu w gotowanym jajku powstaje dziura, ponieważ ciśnienie w tym jajku przenoszone jest tylko w kierunku jego ruchu. Surowe jajko rozpada się na kawałki, ponieważ ciśnienie pocisku w cieczy, zgodnie z prawem Pascala, przenosi się jednakowo we wszystkich kierunkach.
Swoją drogą wiadomo, że sam Pascal, korzystając z prawa, które odkrył w trakcie swoich eksperymentów, wynalazł strzykawkę i prasę hydrauliczną.
Praktyczne znaczenie prawa Pascala
Działanie wielu mechanizmów opiera się na prawie Pascala, poza tym takie właściwości gazu, jak ściśliwość i zdolność do równego przenoszenia ciśnienia we wszystkich kierunkach, znalazły szerokie zastosowanie w projektowaniu różnych urządzeń technicznych.
- W ten sposób sprężone powietrze jest wykorzystywane w łodzi podwodnej do podnoszenia go z głębokości. Podczas nurkowania specjalne zbiorniki wewnątrz łodzi podwodnej napełniane są wodą. Ciężar łodzi wzrasta i tonie. Aby podnieść łódź, do tych zbiorników wpompowuje się sprężone powietrze, które wypiera wodę. Ciężar łodzi maleje i łódź unosi się.
Ryc.1. Okręt podwodny na powierzchni: główne zbiorniki balastowe (CBT) nie są napełnione
Ryc.2. Okręt podwodny w pozycji zanurzonej: Szpital Central City został napełniony wodą
- Urządzenia wykorzystujące sprężone powietrze nazywane są pneumatycznymi. Należą do nich na przykład młot pneumatyczny, który służy do kruszenia asfaltu, spulchniania zamarzniętej gleby i kruszenia skał. Pod wpływem sprężonego powietrza szczyt młota pneumatycznego wykonuje 1000-1500 uderzeń na minutę o dużej niszczycielskiej sile.
- W produkcji do kucia i obróbki metali wykorzystuje się młot pneumatyczny i prasę pneumatyczną.
- Hamulce pneumatyczne stosowane są w samochodach ciężarowych i pojazdach szynowych. W wagonach metra drzwi otwiera się i zamyka za pomocą sprężonego powietrza. Zastosowanie układów powietrznych w transporcie wynika z faktu, że nawet jeśli z układu wycieknie powietrze, to w wyniku pracy sprężarki zostanie ono uzupełnione i układ będzie działał prawidłowo.
- Działanie koparki opiera się również na prawie Pascala, gdzie do napędzania wysięgników i łyżki wykorzystywane są cylindry hydrauliczne.
Rozdział 2. Duszą nauki jest praktyczne zastosowanie jej odkryć
Eksperyment 1 (wideo, sposób modelowania zasady działania tego urządzenia na prezentacji)
Działanie prawa Pascala można zaobserwować w działaniu laboratoryjnej prasy hydraulicznej, składającej się z dwóch połączonych cylindrów lewego i prawego, równomiernie wypełnionych cieczą (wodą). Korki (ciężarki) wskazujące poziom płynu w tych cylindrach są podświetlone na czarno.
Ryż. 3 Schemat prasy hydraulicznej
Ryż. 4. Zastosowanie prasy hydraulicznej
Co tu się stało? Wcisnęliśmy korek w lewym cylindrze, co wypchnęło płyn z tego cylindra w stronę prawego cylindra, w wyniku czego korek w prawym cylindrze podnosząc się pod ciśnieniem płynu od dołu. W ten sposób ciśnienie przenoszone przez płyn.
Ten sam eksperyment, tylko w nieco innej formie, przeprowadziłem w domu: demonstracja eksperymentu z dwoma połączonymi ze sobą cylindrami - połączonymi ze sobą strzykawkami medycznymi i wypełnionymi cieczą-wodą.
Budowę i zasadę działania prasy hydraulicznej opisano w podręczniku dla klasy VII dla szkół ponadgimnazjalnych,
Eksperyment 2 (wideo, wykorzystujące metodę modelowania w celu zademonstrowania montażu tego urządzenia podczas prezentacji)
Rozwijając poprzednie doświadczenie, aby zademonstrować prawo Pascala, złożyłem także model drewnianej minikoparki, której podstawą są cylindry tłokowe wypełnione wodą. Co ciekawe, jako tłoki podnoszące i opuszczające wysięgnik oraz łyżkę koparki, dla potwierdzenia jego prawa użyłem strzykawek medycznych wynalezionych przez samego Blaise'a Pascala.
Tak więc system składa się ze zwykłych strzykawek medycznych o pojemności 20 ml (funkcja dźwigni sterujących) i tych samych strzykawek o pojemności 5 ml (funkcja tłoków). Napełniłem te strzykawki płynem - wodą. Do połączenia strzykawek zastosowano system kroplomierza (zapewnia szczelność).
Aby ten układ zadziałał, wciskamy dźwignię w jednym miejscu, ciśnienie wody przekazywane jest na tłok, na korek, korek podnosi się - koparka zaczyna się poruszać, wysięgnik koparki i łyżka są opuszczane i podnoszone.
Eksperyment ten można zademonstrować, odpowiadając na pytanie po § 36, strona 87 podręcznika A.V. Peryszkina dla 7. klasy: „Jakie doświadczenie można wykorzystać, aby wykazać osobliwość przenoszenia ciśnienia przez ciecze i gazy?” Eksperyment jest również interesujący z punktu widzenia z punktu widzenia dostępności stosowanych materiałów i praktycznego zastosowania prawa Pascala.
Doświadczenie 3 (wideo)
Przymocujmy wydrążoną kulkę (pipetę) z wieloma małymi otworami do rurki z tłokiem (strzykawką).
Napełnij balon wodą i naciśnij tłok. Ciśnienie w rurze wzrośnie, woda zacznie wylewać się przez wszystkie otwory, a ciśnienie wody we wszystkich strumieniach wody będzie takie samo.
Ten sam rezultat można uzyskać, jeśli zamiast wody użyjesz dymu.
Eksperyment ten jest klasyczną demonstracją prawa Pascala, jednak wykorzystanie materiałów dostępnych każdemu uczniowi czyni go szczególnie skutecznym i zapadającym w pamięć.
Podobne doświadczenie opisano i skomentowano w podręczniku dla 7. klasy szkoły średniej, pt.
Wniosek
Przygotowując się do konkursu:
- przestudiowałem materiał teoretyczny na wybrany przeze mnie temat;
- stworzył domowe urządzenia i przeprowadził eksperymentalny test prawa Pascala na modelach: modelu prasy hydraulicznej, modelu koparki.
wnioski
Prawo Pascala, odkryte w XVII wieku, jest aktualne i szeroko stosowane w naszych czasach przy projektowaniu urządzeń technicznych i mechanizmów ułatwiających pracę człowieka.
Mam nadzieję, że zebrane przeze mnie instalacje zainteresują moich znajomych i kolegów z klasy oraz pomogą mi lepiej zrozumieć prawa fizyki.
(1623 - 1662)
Prawo Pascala głosi: „Ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz jest przenoszone do dowolnego punktu cieczy lub gazu jednakowo we wszystkich kierunkach”.
Stwierdzenie to tłumaczy się ruchliwością cząstek cieczy i gazów we wszystkich kierunkach.
DOŚWIADCZENIE PASCALA
W 1648 roku Blaise Pascal wykazał, że ciśnienie płynu zależy od wysokości jego kolumny.
Do zamkniętej beczki wypełnionej wodą włożył rurkę o średnicy 1 cm2 i długości 5 m i wchodząc na balkon drugiego piętra domu, nalał do tej rurki kubek wody. Kiedy woda w nim się podniosła do wysokości ~4 metrów, ciśnienie wody wzrosło tak bardzo, że w mocnej dębowej beczce, przez którą płynęła woda, powstały pęknięcia.
rurka Pascala
TERAZ BĄDŹ OSTROŻNY!
Jeżeli napełniamy naczynia tej samej wielkości: jedno płynem, drugie materiałem sypkim (np. groszkiem), w trzecim umieszczamy ciało stałe blisko ścian, na powierzchni substancji w każdym naczyniu umieszczamy jednakowe koła np. z drewna / powinny przylegać do ścian / , a na wierzchu umieścić ciężarki o jednakowym ciężarze,
jak zatem zmieni się ciśnienie substancji na dnie i ściankach każdego naczynia? Pomyśl o tym! W jakim przypadku działa prawo Pascala? Jak będzie przenoszone ciśnienie zewnętrzne obciążeń?
W JAKICH URZĄDZENIACH TECHNICZNYCH STOSOWANE JEST PRAWO PASKALA?
Prawo Pascala jest podstawą projektowania wielu mechanizmów. Spójrz na zdjęcia, pamiętaj!
1. prasy hydrauliczne
Hydrauliczny mnożnik ma na celu zwiększenie ciśnienia (р2 > р1, ponieważ przy tej samej sile nacisku S1 > S2).
Multiplikatory stosowane są w prasach hydraulicznych.
2. podnośniki hydrauliczne
To jest uproszczony schemat podnośnika hydraulicznego instalowanego na wywrotkach.
Celem ruchomego cylindra jest zwiększenie wysokości podnoszenia tłoka. Aby opuścić ładunek, otwórz kran.
Zespół tankowania paliwa do ciągników działa w następujący sposób: kompresor wtłacza powietrze do hermetycznie zamkniętego zbiornika z paliwem, które wchodzi wężem do zbiornika ciągnika.
4. opryskiwacze
W opryskiwaczach stosowanych do zwalczania szkodników rolniczych ciśnienie powietrza pompowanego do zbiornika na roztwór trucizny wynosi 500 000 N/m2. Płyn rozpryskuje się, gdy kran jest otwarty
5. systemy zaopatrzenia w wodę
Pneumatyczny system zaopatrzenia w wodę. Pompa dostarcza wodę do zbiornika, ściskając poduszkę powietrzną i wyłącza się, gdy ciśnienie powietrza osiągnie 400 000 N/m2. Woda dostaje się rurami do pomieszczeń. Gdy ciśnienie powietrza spadnie, pompa włącza się ponownie.
6. armatki wodne
Strumień wody wyrzucany przez armatkę wodną pod ciśnieniem 1 000 000 000 N/m2 przebija dziury w metalowych półwyrobach i kruszy skały w kopalniach. Nowoczesny sprzęt gaśniczy jest również wyposażony w armaty wodne.
7. podczas układania rurociągów
Ciśnienie powietrza „nadmuchuje” rury, które wykonane są w postaci płaskich metalowych pasków stalowych zespawanych na krawędziach. To znacznie upraszcza układanie rurociągów do różnych celów.
8. w architekturze
Ogromna kopuła wykonana z folii syntetycznej wytrzymuje ciśnienie tylko o 13,6 N/m2 większe od ciśnienia atmosferycznego.
9. rurociągi pneumatyczne
W pneumatycznych rurociągach kontenerowych pracuje ciśnienie 10 000 - 30 000 N/m2. Prędkość pociągów w nich sięga 45 km/h. Ten rodzaj transportu służy do transportu materiałów sypkich i innych.
Kontener do transportu odpadów komunalnych.
MOŻESZ TO ZROBIĆ
1. Dokończ zdanie: „Kiedy łódź podwodna nurkuje, ciśnienie w niej panującego powietrza…”. Dlaczego?
2. Pożywienie dla astronautów przygotowywane jest w postaci półpłynnej i umieszczane w tubach o elastycznych ściankach. Lekko naciskając na rurkę, astronauta usuwa z niej zawartość. Jakie prawo się w tym objawia?
3. Co należy zrobić, aby woda wypływała rurką z naczynia?
4. W przemyśle naftowym za pomocą sprężonego powietrza wydobywa się olej na powierzchnię ziemi, który za pomocą sprężarek jest pompowany do przestrzeni nad powierzchnią warstwy roponośnej. Jakie prawo się w tym objawia? Jak?
5. Dlaczego pusta papierowa torba nadmuchana powietrzem pęka z hukiem, jeśli uderzysz nią w rękę lub w coś twardego?
6. Dlaczego ryby głębinowe mają pęcherz pławny wystający z pyska, gdy są wyciągane na powierzchnię?
PÓŁKA NA KSIĄŻKI
CZY WIESZ O TYM?
Co to jest choroba dekompresyjna?
Przejawia się to, jeśli bardzo szybko wynurzysz się z głębin wody. Ciśnienie wody gwałtownie spada, a powietrze rozpuszczone we krwi rozszerza się. Powstałe pęcherzyki zatykają naczynia krwionośne, zakłócając przepływ krwi, a osoba może umrzeć. Dlatego płetwonurkowie i nurkowie wynurzają się powoli, aby krew miała czas na przeniesienie powstałych pęcherzyków powietrza do płuc.
Jak pijemy?
Wkładamy do ust szklankę lub łyżkę płynu i „wciągamy” jego zawartość. Jak? Dlaczego właściwie płyn napływa do naszych ust? Powód jest taki: pijąc, rozszerzamy klatkę piersiową i w ten sposób rozrzedzamy powietrze w ustach; pod ciśnieniem powietrza zewnętrznego płyn przedostaje się do przestrzeni, w której ciśnienie jest mniejsze, i tym samym przedostaje się do naszych ust. Tutaj dzieje się to samo, co stałoby się z cieczą w naczyniach połączonych, gdybyśmy zaczęli rozrzedzać powietrze nad jednym z tych naczyń: pod ciśnieniem atmosfery ciecz w tym naczyniu podniosłaby się. I odwrotnie, jeśli chwycisz ustami szyjkę butelki, nie „pociągniesz” z niej wody do ust przy żadnym wysiłku, ponieważ ciśnienie powietrza w ustach i nad wodą jest takie samo. Zatem pijemy nie tylko ustami, ale także płucami; w końcu ekspansja płuc jest powodem, dla którego płyn napływa do naszych ust.
Bańka
„Wypuść bańkę mydlaną” – napisał wielki angielski naukowiec Kelvin – „i spójrz na nią: możesz ją studiować przez całe życie, nie przestając uczyć się z niej lekcji fizyki”.
Bańka mydlana wokół kwiatu
Na talerz lub tacę wlej tyle roztworu mydła, aby spód talerza pokrył się warstwą o grubości 2–3 mm; Na środku umieszcza się kwiat lub wazon i przykrywa szklanym lejkiem. Następnie powoli podnosząc lejek dmuchają w jego wąską rurkę – powstaje bańka mydlana; gdy bańka osiągnie odpowiednią wielkość, przechyl lejek, wypuszczając bańkę spod niej. Wtedy kwiat będzie leżał pod przezroczystą półkolistą czapeczką z folii mydlanej, mieniącą się wszystkimi kolorami tęczy.
Kilka bąbelków jeden w drugim
Z lejka użytego do opisanego doświadczenia wydmuchana jest duża bańka mydlana. Następnie całkowicie zanurz słomkę w roztworze mydła, tak aby sucha pozostała tylko końcówka, którą trzeba będzie wziąć do ust, i ostrożnie przepchnij ją przez ściankę pierwszej bańki do środka; następnie powoli odciągając słomkę, nie doprowadzając jej jednak do krawędzi, wydmuchują drugą bańkę zawartą w pierwszej, w niej - trzecią, czwartą itd. Ciekawie jest obserwować bańkę, gdy wychodzi z ciepłe pomieszczenie do zimnego: najwyraźniej zmniejsza swoją objętość i odwrotnie, pęcznieje przy przechodzeniu z zimnego pomieszczenia do ciepłego. Przyczyna leży oczywiście w kompresji i rozprężaniu się powietrza zawartego w bańce. Jeśli na przykład w mroźną pogodę - 15° C, objętość pęcherzyka wynosi 1000 metrów sześciennych. cm i przedostała się z zimna do pomieszczenia o temperaturze +15°C, wówczas powinna zwiększyć swoją objętość o około 1000 * 30 * 1/273 = około 110 metrów sześciennych. cm.
Zwykłe wyobrażenia o kruchości baniek mydlanych nie są do końca słuszne: przy odpowiednim obchodzeniu się z bańką mydlaną można ją zachować przez całe dziesięciolecia. Angielski fizyk Dewar (słynący z prac nad upłynnianiem powietrza) bańki mydlane przechowywał w specjalnych butelkach, dobrze chronionych przed kurzem, wysychaniem i wstrząsem powietrznym; w takich warunkach udało mu się zachować część bąbelków przez miesiąc lub dłużej. Lawrence’owi w Ameryce udało się przez lata przechowywać bańki mydlane pod szklaną osłoną.
Charakter ciśnienia cieczy, gazu i ciała stałego jest inny. Chociaż ciśnienia cieczy i gazów mają różny charakter, ich ciśnienia mają jeden podobny efekt, który odróżnia je od ciał stałych. Ten efekt, a raczej zjawisko fizyczne opisuje Prawo Pascala.
Prawo Pascala Ciśnienie wytworzone przez siły zewnętrzne w pewnym punkcie cieczy lub gazu przechodzi przez ciecz lub gaz bez zmiany w żadnym punkcie.
Prawo Pascala odkrył francuski naukowiec B. Pascal w 1653 roku, prawo to potwierdzają różne eksperymenty.
Ciśnienie jest wielkością fizyczną równą modułowi siły F działającej prostopadle do powierzchni, przypadającej na jednostkę powierzchni S tej powierzchni.
Wzór na prawo Pascala Prawo Pascala opisuje wzór na ciśnienie:
\(p \dfrac(F)(S)\)
gdzie p to ciśnienie (Pa), F to przyłożona siła (N), S to powierzchnia (m2).
Ciśnienie jest wielkością skalarną Ważne jest, aby zrozumieć, że ciśnienie jest wielkością skalarną, to znaczy nie ma kierunku.
Sposoby zmniejszania i zwiększania ciśnienia:
Aby zwiększyć ciśnienie należy zwiększyć przyłożoną siłę i/lub zmniejszyć obszar jej zastosowania.
I odwrotnie, aby zmniejszyć ciśnienie, należy zmniejszyć przyłożoną siłę i/lub zwiększyć obszar jej zastosowania.
Wyróżnia się następujące rodzaje ciśnienia:
- atmosferyczny (barometryczny)
- absolutny
- nadmiar (miernik)
Ciśnienie gazu zależy od:
- z masy gazu - im więcej gazu w naczyniu, tym większe ciśnienie;
- na objętość naczynia - im mniejsza objętość gazu o określonej masie, tym większe ciśnienie;
- od temperatury - wraz ze wzrostem temperatury wzrasta prędkość ruchu cząsteczek, które oddziałują intensywniej i zderzają się ze ściankami naczynia, przez co wzrasta ciśnienie.
Ciecze i gazy przenoszą we wszystkich kierunkach nie tylko wywierane na nie ciśnienie, ale także ciśnienie, które istnieje w nich pod wpływem ciężaru ich własnych części. Górne warstwy naciskają na środkowe, środkowe na dolne, a dolne na dolne.
Wewnątrz cieczy panuje ciśnienie. Na tym samym poziomie jest tak samo we wszystkich kierunkach. Wraz z głębokością wzrasta ciśnienie.
Prawo Pascala oznacza, że jeśli na przykład naciśniemy gaz z siłą 10 N, a powierzchnia tego ciśnienia będzie wynosić 10 cm2 (tj. (0,1*0,1) m2 = 0,01 m2), to ciśnienie w miejsce przyłożenia siły wzrośnie o p = F/S = 10 N / 0,01 m2 = 1000 Pa, a ciśnienie we wszystkich miejscach gazu wzrośnie o tę wartość. Oznacza to, że ciśnienie zostanie przeniesione bez zmian do dowolnego punktu gazu.
To samo dotyczy płynów. Ale w przypadku ciał stałych - nie. Dzieje się tak dlatego, że cząsteczki cieczy i gazu są ruchome, a w ciałach stałych, choć mogą wibrować, pozostają na swoim miejscu. W gazach i cieczach cząsteczki przemieszczają się z obszaru o wyższym ciśnieniu do obszaru o niższym ciśnieniu, dzięki czemu ciśnienie w całej objętości szybko się wyrównuje.
W przeciwieństwie do ciał stałych, ciecze i gazy w stanie równowagi nie mają kształtu sprężystego. Mają tylko elastyczność objętościową. W stanie równowagi napięcie w cieczy i gazie jest zawsze normalne do obszaru, na który działa. Naprężenia styczne powodują jedynie zmiany kształtu elementarnych objętości ciała (przesunięcia), ale nie wielkość samych objętości. Do takich odkształceń w cieczach i gazach nie jest wymagany żaden wysiłek, dlatego w tych mediach w równowadze nie powstają naprężenia styczne.
prawo naczyń połączonych w naczyniach połączonych wypełnionych jednorodną cieczą ciśnienie we wszystkich punktach cieczy znajdujących się w tej samej płaszczyźnie poziomej jest takie samo, niezależnie od kształtu naczyń.
W tym przypadku powierzchnie cieczy w naczyniach łączących są instalowane na tym samym poziomie
Nazywa się ciśnienie, które pojawia się w cieczy pod wpływem pola grawitacyjnego hydrostatyczny. W cieczy na głębokości \(H\), licząc od powierzchni cieczy, ciśnienie hydrostatyczne jest równe \(p=\rho g H\) . Całkowite ciśnienie w cieczy jest sumą ciśnienia na powierzchni cieczy (zwykle ciśnienia atmosferycznego) i ciśnienia hydrostatycznego.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce.Aby wykonać obliczenia, musisz włączyć kontrolki ActiveX!