Otwarty prostokątny zbiornik napełniono cieczą (rys. 1) do głębokości H. Znajdź ciśnienie bezwzględne i nadciśnienie na dnie zbiornika. Dane do obliczeń podano w tabeli 1.
Zamknięty prostokątny zbiornik napełnia się cieczą do głębokości H (rys. 2). Podano gęstość cieczy ρ i nadciśnienie na powierzchni p 0 (patrz tabela 2). Wyznaczyć wysokość piezometryczną h p i sporządzić wykres nadciśnienia na ściance wskazany w tabeli 2.
|
Gęstość, kg/m 3 | |||||||||
|
Gęstość, kg/m 3 | |||||||||
|
Gęstość, kg/m 3 | |||||||||
opcja 1
Odległość pionowa między poziomą osie zbiorniki wypełnione wodą a = 4 m, przy nadciśnieniu na prawej osi. zbiornik p 2 = 200 kPa. Różnica poziomów rtęci wynosi h = 100 cm Poziom rtęci w lewym kolanie znajduje się poniżej osi lewego zbiornika na wysokości H = 6 m.
Wyznaczyć manometryczne ciśnienie hydrostatyczne p 1 na osi lewego zbiornika i jego górnej tworzącej, jeżeli średnica zbiornika d = 2 m.
Opcja 2
Manometr rtęciowy jest przymocowany do zbiornika wypełnionego wodą.
I) Określ nadciśnienie na powierzchni wody w zbiorniku p 0 jeśli h 1 = 15 cm, h 2 = 35 cm 2) Określ wielkość podciśnienia nad powierzchnią wody, jeśli poziom rtęci w obu kolanach manometru jest równy? Gęstość rtęci wynosi ρ rt = 13600 kg/m 3.
Opcja 3
Manometr rtęciowy przymocowany jest do zamkniętego zbiornika wypełnionego wodą do głębokości H = 10 m. Różnica poziomów rtęci na manometrze wynosi h = 100 cm, natomiast swobodna powierzchnia wody w zbiorniku przekracza poziom rtęci w lewym kolanie o H = 12 m. Ciśnienie atmosferyczne p a = 100 kPa.
I. Wyznaczyć bezwzględne ciśnienie powietrza p 0 w przestrzeni nad swobodną powierzchnią wody w zbiorniku. 2. Znajdź bezwzględne ciśnienie hydrostatyczne w najniższym punkcie dna zbiornika.
Opcja 4
W zbiorniku zamkniętym znajduje się woda o głębokości H = 5 m, na której swobodnej powierzchni panuje nadciśnienie p 0 = 147,15 kPa Do zbiornika na głębokości h = 3 m podłączony jest piezometr, tj. rurka otwarta u góry i komunikująca się z atmosferą .
1. Określ wysokość piezometryczną h p.
2. Znajdź wartość manometryczną ciśnienie hydrostatyczne na dnie naczynia.
Opcja 5
W manometrze różnicowym podłączonym do zamkniętego zbiornika różnica poziomów rtęci wynosi h = 30 cm Otwarte prawe kolanko manometru komunikuje się z atmosferą, której ciśnienie wynosi p a = 100 kPa. Poziom rtęci w lewym kolanku manometru znajduje się w płaszczyźnie poziomej pokrywającej się z dnem zbiornika.
1) Znajdź bezwzględne ciśnienie powietrza i podciśnienie w przestrzeni nad swobodną powierzchnią wody w zbiorniku.
2) Określ bezwzględne ciśnienie hydrostatyczne na dnie zbiornika. Głębokość wody w zbiorniku wynosi H = 3,5 m.
Opcja 6
Piezometr przymocowany jest do zamkniętego zbiornika z poziomym dnem. Ciśnienie atmosferyczne na powierzchni wody w piezometrze wynosi p a = 100 kPa. Głębokość wody w zbiorniku wynosi h = 2 m, wysokość wody w piezometrze H = 18 m. Określ ciśnienie bezwzględne na powierzchni wody w zbiorniku oraz ciśnienie bezwzględne i nadciśnieniowe na dnie.
Opcja 7
Punkt A jest zagłębiony w naczyniu poniżej poziomu wody o wysokość h = 2,5 m, wysokość piezometryczna dla tego punktu wynosi h P = 1,4 m.
Wyznacz ciśnienie bezwzględne dla punktu A oraz wielkość podciśnienia na powierzchni wody w naczyniu, jeśli ciśnienie atmosferyczne p a = 100 kPa.
Opcja 8
Dwie rurki są podłączone do zamkniętego naczynia, jak pokazano na rysunku. Lewą rurkę zanurza się w słoiku z wodą, prawą napełnia się rtęcią.
Określ bezwzględne ciśnienie powietrza p 0 na powierzchni cieczy w naczyniu i wysokość słupa rtęci h 2, jeśli wysokość słupa wody h 1 = 3,4 m i ciśnienie atmosferyczne p a = 100 kPa. Gęstość rtęci wynosi ρ rt = 13600 kg/m 3.
Opcja 9
Dwa zamknięte zbiorniki, których dna poziome znajdują się w tej samej płaszczyźnie, połączone są manometrem różnicowym, różnica poziomów rtęci w nim wynosi h = 100 cm, natomiast poziom rtęci w lewym kolanie pokrywa się z płaszczyzną dno zbiornika. W lewym zbiorniku znajduje się woda o głębokości H1 = 10 m. W prawym zbiorniku znajduje się olej o głębokości H2 = 8 m. Gęstość oleju ρ m = 800 kg/m3, gęstość rtęci ρ Hg = 13600 kg/m 3. Na powierzchni wody nadciśnienie p 1 = 196 kN/m 2 . Znajdź ciśnienie manometryczne na powierzchni oleju p 0 . Określ ciśnienie manometryczne na dnie każdego zbiornika.
Opcja 10
Poziomo rozmieszczone okrągłe zbiorniki napełniane są wodą. Średnica każdego zbiornika wynosi D = 2 m. Różnica poziomów rtęci w manometrze wynosi h = 80 cm Manometryczne ciśnienie hydrostatyczne p 1 na osi lewego zbiornika wynosi 98,1 kPa. Oś prawego zbiornika znajduje się poniżej osi lewego w odległości z = 3 m/
Wyznacz manometryczne ciśnienie hydrostatyczne p 2 na osi prawego zbiornika, a także na jego dolnej tworzącej - w punkcie A.
Opcja 11
Wyznaczyć różnicę ciśnień w punktach znajdujących się na osi cylindrów A i B napełnionych wodą, jeżeli różnica poziomów rtęci na manometrze różnicowym wynosi Δh = 25 cm, różnica poziomów osi cylindrów H = 1 m.
Opcja 12
Rurę zamkniętą od góry opuszcza się otwartym końcem do naczynia z wodą. Na wolnej powierzchni wody w rurze ciśnienie bezwzględne p 0 = 20 kPa. Ciśnienie atmosferyczne a = 100 kPa Określ wysokość podnoszenia się wody w rurze h.
Opcja 13
Zamknięty zbiornik z poziomym dnem zawiera olej. Głębokość oleju H = 8 m. Znajdź ciśnienie względne i bezwzględne na dnie zbiornika, jeśli ciśnienie względne nad wolną powierzchnią oleju wynosi p 0 = 40 kPa , Gęstość olejuρ n = 0,8 g/cm3. Ciśnienie atmosferyczne p a = 100 kPa.
Opcja 14
Ciśnienie bezwzględne na powierzchni wody w naczyniu wynosi p 0 = 147 kPa.
Wyznaczyć ciśnienie bezwzględne i nadciśnienie w punkcie A, położonym na głębokości h = 4,8 m, znajdź także piezometryczny; wysokość h p dla tego punktu. Ciśnienie atmosferyczne = 100 kPa.
Opcja 15
Określ nadciśnienie powierzchniowe p 0 w zamkniętym naczyniu z wodą, jeśli rtęć w rurce otwartego manometru wzrosła do wysokości h = 50 cm Powierzchnia wody znajduje się na wysokości h 1 = 100 cm od niższy poziom rtęci. Gęstość rtęci wynosi ρ rt = 13600 kg/m 3.
Opcja 16
Dwa zamknięte zbiorniki, których osie znajdują się w tej samej płaszczyźnie poziomej, napełnia się wodą i łączy rurą w kształcie litery U.
Poziomy wody w lewym i prawym kolanie są odpowiednio równe, z l = 1,5 m, z p = 0,5 m.
Górna część rury wypełniona jest olejem, którego gęstość wynosi ρ m = 800 kg/m 3. Nadciśnienie na osi lewego zbiornika p l = 78,5 kPa. Wyznacz ciśnienie względne na osi prawego zbiornika oraz na linii podziału pomiędzy wodą i olejem w lewej rurze.
Opcja 17
W zamkniętym zbiorniku znajduje się woda o głębokości H = 2 m, na której swobodnej powierzchni ciśnienie jest równe p 0. W manometrze różnicowym podłączonym do zbiornika różnica poziomów wynosi h = 46 cm Poziom rtęci w lewym kolanie pokrywa się z dnem zbiornika. Wyznacz ciśnienie bezwzględne p 0 i bezwzględne ciśnienie hydrostatyczne na dnie zbiornika, jeśli ciśnienie atmosferyczne p a = 100 kPa.
Opcja 18
Otwór przelewowy tamy zatrzymującej wodę w zbiorniku zamykany jest zastawką segmentową AE o kształcie koła o promieniu R
=
2
m. Określ bezwzględne ciśnienie hydrostatyczne w najniższym punkcie zaworu E (R E, abs) i znajdź wysokość tamy H,
jeśli na dnie zbiornika występuje nadciśnienie R di
=
75 kPa. Ciśnienie atmosferyczne p a = 101 kPa. 
Opcja 19
Określ różnicę w poziomach rtęci h w rurze łączącej naczyń połączonych, jeśli ciśnienie na powierzchni wody w lewym naczyniu wynosi p 1 = 157 kPa. Podniesienie poziomu wody powyżej dolnego poziomu rtęci H = 5 m. Różnica poziomów wody i oleju Δh = 0,8 m. p 2 = 117 kPa. Gęstość oleju ρ m = 800 kg/m3. Gęstość rtęci ρ rtęci = 13600 kg/m3.
Opcja 20
Dwa okrągłe zbiorniki znajdujące się na tym samym poziomie napełnione są wodą. Średnica każdego zbiornika D = 3 m. Różnica poziomów rtęci h = 40 cm Ciśnienie hydrostatyczne na osi pierwszego zbiornika p 1 = 117 kPa. Określ ciśnienie hydrostatyczne na osi drugiego zbiornika p 2, a także w najniższym punkcie. Gęstość rtęci ρ rt = 13600 kg/m3.
Opcja 21
W zbiorniku jest woda. Pozioma część wewnętrznej ściany zbiornika BC znajduje się na głębokości h = 5 m. Głębokość wody w zbiorniku wynosi H = 10 m. Ciśnienie atmosferyczne p a = 100 kPa.
Znajdź względne ciśnienie hydrostatyczne w punktach B i C, nanieś to ciśnienie na ściankę ABCD i określ bezwzględne ciśnienie hydrostatyczne na dnie zbiornika.
Opcja 22
Różnica poziomów wody w połączonych ze sobą zbiornikach zamkniętych wynosi h = 4 m. W zbiorniku lewym głębokość wody wynosi H = 10 m, a ciśnienie bezwzględne na swobodnej powierzchni wody wynosi p 1 = 300 kPa. 
Znajdź bezwzględne ciśnienie powietrza p 2 na swobodnej powierzchni wody w prawym zbiorniku i na dnie zbiorników.
Opcja 23
Zbiornik zamknięty zawiera olej mineralny o gęstości ρ = 800 kg/m3. Nad wolną powierzchnią oleju nadciśnienie powietrza poi = 200 kPa. Manometr pokazany na rysunku jest przymocowany do bocznej ściany zbiornika. Oblicz:
1. Nadmierne ciśnienie na dnie zbiornika i
2. Odczyt manometru
Opcja 24
Wakuometr B podłączony do zbiornika powyżej poziomu wody wskazuje podciśnienie pvac = 40 kPa. Głębokość wody w zbiorniku wynosi H = 4 m. Wakuometr ciekłej rtęci podłączony jest do zbiornika po prawej stronie nad poziomem wody.
Oblicz:
bezwzględne ciśnienie powietrza w zbiorniku p abs,
wysokość podnoszenia się wody w wakuometrze cieczy h,
ciśnienie bezwzględne na dnie zbiornika p dabs,
Ciśnienie atmosferyczne p a = 98,06 kPa. Gęstość rtęci wynosi ρ rt = 13600 kg/m 3.
Opcja 25
Różnica poziomów wody w zbiornikach wynosi h = 15 m. Głębokość wody w lewym zbiorniku wynosi H = 8 m.
Oblicz
zmierz ciśnienie powietrza nad powierzchnią wody w zamkniętym lewym zbiorniku p o,
nadciśnienie na dnie lewego zbiornika,
skonstruuj wykres nadciśnienia na lewej pionowej ścianie zamkniętego zbiornika.
Opcja 26
W zamkniętym zbiorniku znajdują się trzy różne ciecze: olej mineralny o gęstości ρ m = 800 kg/m 3 woda i rtęć o gęstości ρ m = 13600 kg/m 3 . Poziom rtęci w piezometrze jest o 0,15 m wyższy niż w zbiorniku (h 3 = 0,15 m). Ciśnienie atmosferyczne p a = 101 kPa. Oblicz:
1. Ciśnienie bezwzględne powietrza pod pokrywą zbiornika;
2. Podciśnienie pod pokrywą zbiornika, jeśli h 1 = 2 m, h 2 = 3 m.
Opcja 27
Hermetycznie zamknięty pojemnik zawiera olej mineralny o gęstości ρ m = 800 kg/m 3 . Głębokość oleju h 1 = 4 m. Manometr rtęciowy jest przymocowany do ściany zbiornika powyżej poziomu oleju, w którym różnica poziomów rtęci h 2
= 20 cm Ciśnienie atmosferyczne p a = 101 kPa. Poziom rtęci w lewym ramieniu manometru i poziom oleju w zbiorniku są na tym samym poziomie. 
Określ bezwzględne ciśnienie powietrza pod pokrywą zbiornika (R och, abs ) i wskaźnik ciśnienia oleju na dnie zbiornika (R d, m )
Opcja 28
Woda znajduje się w hermetycznie zamkniętym zbiorniku. Do bocznej ściany zbiornika na głębokości h
=
Podłączony jest manometr mechaniczny o długości 1,2 m, który wskazuje ciśnienie hydrostatyczne p m
=
4 atm. Wyznacz ciśnienie bezwzględne na swobodnej powierzchni wody w zbiorniku R och, abs
oraz wartość ciśnienia wskazywana przez manometr zamontowany na pokrywie zbiornika. Ciśnienie atmosferyczne wynosi 101 kPa. 
Opcja 29
Dwa zbiorniki na wodę oddzielone są pionową ścianą, w dnie której znajduje się otwór. Lewy zbiornik jest otwarty. Prawy zbiornik jest zamknięty szczelną pokrywą. Głębokość wody w lewym zbiorniku h 1
=
8 m. Głębokość wody w prawym zbiorniku h 2
=
1 m. 
Ciśnienie atmosferyczne p a = 101 kPa.
Określ nadciśnienie hydrostatyczne powietrza pod prawą pokrywą zbiornika i ciśnienie bezwzględne na dnie prawego zbiornika.
Opcja 30
Dwa hermetycznie zamknięte zbiorniki na wodę połączone są manometrem rtęciowym. Zmierz ciśnienie powietrza nad powierzchnią wody w lewym zbiorniku R l, m
=
42 kPa. Bezwzględne ciśnienie powietrza nad powierzchnią wody w prawym zbiorniku p p, abs
=116 kPa. Głębokość wody powyżej poziomu rtęci w lewym zbiorniku h 1
= 4 m. Głębokość wody powyżej poziomu rtęci w prawym zbiorniku h 3
=
2,5 m. Ciśnienie atmosferyczne p a
=101 kPa. Określ różnicę poziomów rtęci na manometrze h 2 .
Ciśnienie to ilość równy stosunkowi siła działająca prostopadle do powierzchni nazywana jest ciśnieniem. Za jednostkę ciśnienia uważa się ciśnienie wytwarzane przez siłę 1 N działającą na powierzchnię 1 m2 prostopadłą do tej powierzchni.
Dlatego, aby wyznaczyć ciśnienie, siłę działającą prostopadle do powierzchni należy podzielić przez pole powierzchni.
Wiadomo, że cząsteczki gazu poruszają się losowo. Poruszając się, zderzają się ze sobą, a także ze ściankami pojemnika zawierającego gaz. W gazie znajduje się wiele cząsteczek, dlatego liczba ich uderzeń jest bardzo duża. Chociaż siła uderzenia pojedynczej cząsteczki jest niewielka, wpływ wszystkich cząsteczek na ścianki naczynia jest znaczący i powoduje wytworzenie ciśnienia gazu. Zatem ciśnienie gazu na ścianki naczynia (i na ciało umieszczone w gazie) powstaje na skutek zderzeń cząsteczek gazu.
Gdy objętość gazu zmniejsza się, jego ciśnienie wzrasta, a gdy zwiększa się objętość, ciśnienie maleje, pod warunkiem, że masa i temperatura gazu pozostają niezmienione.
W żadnej cieczy cząsteczki nie są sztywno związane, dlatego ciecz przyjmuje kształt pojemnika, do którego się ją wlewa. Podobnie jak ciała stałe, ciecz wywiera nacisk na dno pojemnika. Ale w przeciwieństwie ciała stałe ciecz wywiera również nacisk na ścianki naczynia.
Aby wyjaśnić to zjawisko, podzielmy w myślach kolumnę cieczy na trzy warstwy (a, b, c). Jednocześnie widać, że wewnątrz samej cieczy panuje ciśnienie: ciecz znajduje się pod ciśnieniem grawitacji, a ciężar jej górnych warstw oddziałuje na dolne warstwy cieczy. Siła ciężkości działająca na warstwę a dociska ją do drugiej warstwy b. Warstwa b przenosi wywierany na nią nacisk we wszystkich kierunkach. Ponadto na tę warstwę działa również grawitacja, dociskając ją do trzeciej warstwy c. W konsekwencji w trzecim etapie ciśnienie wzrasta i będzie największe na dnie naczynia.
Ciśnienie wewnątrz cieczy zależy od jej gęstości.
Ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz jest przenoszone bez zmiany na każdy punkt objętości cieczy lub gazu. To stwierdzenie nazywa się prawem Pascala.
Jednostka ciśnienia w układzie SI to ciśnienie wytwarzane przez siłę 1 N na prostopadłą do niej powierzchnię 1 m2. Jednostka ta nazywa się paskalem (Pa).
Nazwa jednostki ciśnienia została nadana na cześć francuskiego naukowca Blaise'a Pascala
Blaise Pascal
Blaise Pascal – francuski matematyk, fizyk i filozof, urodzony 19 czerwca 1623 r. Był trzecim dzieckiem w rodzinie. Jego matka zmarła, gdy miał zaledwie trzy lata. W 1632 roku rodzina Pascala opuściła Clermont i udała się do Paryża. Miał to ojciec Pascala Dobra edukacja i postanowił bezpośrednio przekazać to swojemu synowi. Jego ojciec zdecydował, że Blaise nie powinien uczyć się matematyki przed ukończeniem 15 lat i to wszystko. książki matematyczne zostali usunięci z domu. Jednak ciekawość Blaise'a popchnęła go w wieku 12 lat do studiowania geometrii. Kiedy jego ojciec się o tym dowiedział, ustąpił i pozwolił Blaise'owi studiować Euklidesa.
Blaise Pascal wniósł znaczący wkład w rozwój matematyki, geometrii, filozofii i literatury.
Z fizyki Pascal zajmował się ciśnieniem barometrycznym i hydrostatyką.
Opierając się na prawie Pascala, łatwo jest wyjaśnić następujące doświadczenie.
Bierzemy piłkę, która ma różne miejsca wąskie dziury. Do kuli przymocowana jest rurka, w którą wkładany jest tłok. Jeśli napełnisz kulkę wodą i wepchniesz tłok do rurki, woda wypłynie ze wszystkich otworów w kuli. W tym eksperymencie tłok naciska na powierzchnię wody w rurce.
Prawo Pascala
Cząsteczki wody znajdujące się pod tłokiem po zagęszczeniu przenoszą swoje ciśnienie na inne, położone głębiej warstwy. W ten sposób ciśnienie tłoka przenoszone jest na każdy punkt płynu wypełniającego kulkę. W rezultacie część wody jest wypychana z kuli w postaci strumieni wypływających ze wszystkich otworów.
Jeśli kula jest wypełniona dymem, to po wepchnięciu tłoka do rurki ze wszystkich otworów w kuli zaczną wydobywać się strumienie dymu. Potwierdza to (że gazy równomiernie przenoszą wywierane na nie ciśnienie we wszystkich kierunkach). Doświadczenie pokazuje, że wewnątrz cieczy panuje ciśnienie i na tym samym poziomie jest ono równe we wszystkich kierunkach. Wraz z głębokością wzrasta ciśnienie. Gazy nie różnią się pod tym względem od cieczy.
Prawo Pascala obowiązuje dla cieczy i gazów. Nie bierze jednak pod uwagę jednej ważnej okoliczności - istnienia wagi.
W ziemskich warunkach nie można o tym zapomnieć. Woda też waży. Dlatego jasne jest, że w dwóch miejscach znajdujących się na różnych głębokościach pod wodą wystąpią różne ciśnienia.
Ciśnienie wody spowodowane jej grawitacją nazywa się hydrostatycznym.
W warunkach lądowych powietrze najczęściej naciska na swobodną powierzchnię cieczy. Ciśnienie powietrza nazywa się ciśnieniem atmosferycznym. Ciśnienie na głębokości składa się z ciśnienia atmosferycznego i hydrostatycznego.
Jeśli dwa statki różne kształty, ale połącz je z równymi poziomami wody za pomocą rurki, wtedy woda nie przejdzie z jednego naczynia do drugiego. Takie przejście mogłoby nastąpić, gdyby ciśnienia w naczyniach różniły się. Ale tak nie jest i w naczyniach połączonych, niezależnie od ich kształtu, ciecz będzie zawsze na tym samym poziomie.
Na przykład, jeśli poziomy wody w naczyniach połączonych są różne, wówczas woda zacznie się poruszać i poziomy się wyrównają.
Ciśnienie wody jest znacznie większe niż ciśnienie powietrza. Na głębokości 10 m woda naciska na powierzchnię 1 cm2 z dodatkową siłą 1 kg do ciśnienia atmosferycznego. Na głębokości kilometra - z siłą 100 kg na 1 cm2.
Głębokość oceanu w niektórych miejscach przekracza 10 km. Siły ciśnienia wody na takich głębokościach są niezwykle duże. Kawałki drewna spuszczone na głębokość 5 km pod wpływem tego ogromnego ciśnienia są tak zagęszczane, że po tym czasie opadają w beczce z wodą niczym cegły.
To ogromne ciśnienie stwarza ogromne przeszkody dla badaczy życia morskiego. Zejście głębinowe odbywa się w stalowych kulach – tzw. batysferach, czyli batyskafach, które muszą wytrzymać ciśnienie powyżej 1 tony na 1 cm2.
Okręty podwodne schodzą tylko na głębokość 100 - 200 m.
Ciśnienie cieczy na dnie naczynia zależy od gęstości i wysokości słupa cieczy.
Zmierzmy ciśnienie wody na dnie szklanki. Oczywiście spód szkła ulega odkształceniu pod wpływem sił nacisku, a znając wielkość odkształcenia, moglibyśmy określić wielkość siły, która je spowodowała i obliczyć ciśnienie; ale odkształcenie to jest tak małe, że praktycznie nie da się go zmierzyć bezpośrednio. Jak więc oceniać na podstawie deformacji dane ciało o ciśnieniu wywieranym na niego przez ciecz jest wygodne tylko w przypadku, gdy odkształcenia są dokładnie duże, to dla praktyczna definicja Do pomiaru ciśnienia płynu używają specjalnych przyrządów - manometrów, w których odkształcenie ma stosunkowo dużą, łatwo mierzalną wartość. Zaprojektowano najprostszy manometr membranowy w następujący sposób. Cienka elastyczna płyta membranowa - hermetycznie zamyka puste pudełko. Wskaźnik jest przymocowany do membrany i obraca się wokół osi. Po zanurzeniu urządzenia w cieczy membrana pod wpływem sił nacisku ugina się, a jej ugięcie przekazywane jest w powiększeniu na wskazówkę poruszającą się po skali.
Ciśnieniomierz
Każdemu położeniu wskazówki odpowiada określone ugięcie membrany, a co za tym idzie, pewna siła nacisku na membranę. Znając powierzchnię membrany możemy przejść od sił nacisku do samych ciśnień. Możesz bezpośrednio zmierzyć ciśnienie, jeśli wcześniej skalibrujesz manometr, to znaczy określisz, jakiemu ciśnieniu odpowiada określone położenie wskazówki na skali. Aby to zrobić, należy wystawić manometr na działanie ciśnień, których wielkość jest znana i zwracając uwagę na położenie strzałki wskaźnika, umieścić odpowiednie liczby na skali instrumentu.
skorupa powietrzna, otaczających Ziemię, nazywa się atmosferą. Atmosfera, jak wykazały obserwacje lotnicze sztuczne satelity Ziemia rozciąga się na wysokość kilku tysięcy kilometrów. Żyjemy na dnie ogromnego ocean powietrzny. Powierzchnia Ziemi jest dnem tego oceanu.
Z powodu grawitacji górne warstwy powietrza, podobnie jak woda oceaniczna, ściskają dolne warstwy. Warstwa powietrza przylegająca bezpośrednio do Ziemi jest najbardziej ściśnięta i zgodnie z prawem Pascala przenosi wywierane na nią ciśnienie we wszystkich kierunkach.
W rezultacie powierzchnia ziemi i znajdujące się na niej ciała doświadczają ciśnienia całej grubości powietrza lub, jak to zwykle się mówi, ciśnienia atmosferycznego.
Ciśnienie atmosferyczne nie jest aż tak niskie. Dla każdego centymetr kwadratowy na powierzchnię ciała działa siła około 1 kg.
Przyczyna ciśnienia atmosferycznego jest oczywista. Powietrze, podobnie jak woda, ma ciężar, co oznacza, że wywiera ciśnienie równe (jak w przypadku wody) ciężarowi słupa powietrza nad ciałem. Im wyżej wspinamy się w górę, tym mniej powietrza będzie nad nami, co oznacza, że ciśnienie atmosferyczne będzie niższe.
Do celów naukowych i codziennych musisz mieć możliwość pomiaru ciśnienia. Do tego istnieją specjalne urządzenia- barometry.
Barometr
Wykonanie barometru nie jest trudne. Rtęć wlewa się do rurki zamkniętej z jednego końca. Trzymając otwarty koniec palcem, przechyl rurkę i zanurz jej otwarty koniec w filiżance rtęci. W takim przypadku rtęć w rurze spada, ale nie wylewa się. Przestrzeń nad rtęcią w rurze jest niewątpliwie pozbawiona powietrza. Rtęć utrzymywana jest w rurze pod wpływem ciśnienia powietrza zewnętrznego.
Bez względu na to, jaki rozmiar weźmiemy kubek rtęci, bez względu na średnicę rurki, rtęć zawsze unosi się w przybliżeniu na tę samą wysokość - 76 cm.
Jeśli weźmiemy rurkę krótszą niż 76 cm, to będzie ona całkowicie wypełniona rtęcią i nie zobaczymy pustki. Słup rtęci o wysokości 76 cm naciska na stojak z taką samą siłą jak atmosfera.
Jeden kilogram na centymetr kwadratowy to wartość normalnego ciśnienia atmosferycznego.
Liczba 76 cm oznacza, że taki słupek rtęci równoważy słup powietrza całej atmosfery znajdującej się nad tym samym obszarem.
Rurce barometrycznej można nadać różne kształty, ważne jest tylko jedno: jeden koniec rurki musi być zamknięty, aby nad powierzchnią rtęci nie było powietrza. Na inny poziom rtęci wpływa ciśnienie atmosferyczne.
Barometr rtęciowy może mierzyć ciśnienie atmosferyczne z bardzo dużą dokładnością. Oczywiście nie jest konieczne przyjmowanie rtęci, wystarczy dowolny inny płyn. Ale rtęć jest najcięższą cieczą, a wysokość słupa rtęci przy normalnym ciśnieniu będzie najmniejsza.
Do pomiaru ciśnienia stosuje się różne jednostki. Często wysokość słupa rtęci jest po prostu wskazywana w milimetrach. Mówią na przykład, że dziś ciśnienie jest wyższe niż normalnie, wynosi 768 mm Hg. Sztuka.
Ciśnienie 760 mm Hg. Sztuka. czasami nazywana atmosferą fizyczną. Ciśnienie 1 kg/cm2 nazywa się atmosferą techniczną.
Barometr rtęciowy nie jest szczególnie wygodnym przyrządem. Niepożądane jest pozostawianie odsłoniętej powierzchni rtęci (opary rtęci są trujące), ponadto urządzenie nie jest przenośne.
Barometry metalowe – aneroidy – nie mają tych wad.
Każdy widział taki barometr. Jest to małe, okrągłe, metalowe pudełko ze skalą i strzałką. Skala pokazuje wartości ciśnienia, zwykle w centymetrach słupa rtęci.
Powietrze zostało wypompowane z metalowej skrzynki. Pokrywa pudełka jest utrzymywana na miejscu za pomocą mocnej sprężyny, w przeciwnym razie uległaby wgnieceniu ciśnienie atmosferyczne. Kiedy zmienia się ciśnienie, pokrywa wygina się lub wybrzusza. Z wieczkiem połączona jest strzałka, która po wciśnięciu kieruje się w prawo.
Taki barometr kalibruje się poprzez porównanie jego odczytów z barometrem rtęciowym.
Jeśli chcesz poznać ciśnienie, nie zapomnij dotknąć barometru palcem. Wskazówka tarczy doświadcza dużego tarcia i zwykle zatrzymuje się na >.
Proste urządzenie opiera się na ciśnieniu atmosferycznym - syfonie.
Kierowca chce pomóc koledze, któremu skończyło się paliwo. Jak spuścić benzynę ze zbiornika samochodu? Nie przechylaj go jak czajnika.
Na ratunek przychodzi gumowa rurka. Jeden koniec jest opuszczany do zbiornika gazu, a z drugiego końca zasysa się powietrze ustami. Następnie szybki ruch- otwarty koniec zaciska się palcem i instaluje na wysokości poniżej zbiornika gazu. Teraz możesz zdjąć palec - z węża wyleje się benzyna.
Zakrzywiona gumowa rurka to syfon. Ciecz w tym przypadku porusza się z tego samego powodu, co w prostej nachylonej rurze. W obu przypadkach ciecz ostatecznie spływa w dół.
Do działania syfonu niezbędne jest ciśnienie atmosferyczne: ono > ciecz i zapobiega rozerwaniu słupa cieczy w rurce. Gdyby nie było ciśnienia atmosferycznego, kolumna pękłaby w punkcie przejścia, a ciecz wtoczyłaby się do obu naczyń.
Syfon ciśnieniowy
Syfon zaczyna działać w momencie, gdy ciecz w prawym (że tak powiem >) kolanku opadnie poniżej poziomu pompowanej cieczy, do której zanurzony jest lewy koniec rurki. W W przeciwnym razie ciecz powróci.
W praktyce do pomiaru ciśnienia atmosferycznego wykorzystuje się barometr metalowy, zwany aneroidem (w tłumaczeniu z greckiego - bez cieczy. Barometr nazywa się tak, ponieważ nie zawiera rtęci).
Atmosfera utrzymywana jest na miejscu dzięki grawitacji działającej z Ziemi. Pod wpływem tej siły górne warstwy powietrza napierają na dolne, przez co warstwa powietrza przylegająca do Ziemi okazuje się najbardziej ściśnięta i najgęstsza. Ciśnienie to, zgodnie z prawem Pascala, rozchodzi się we wszystkich kierunkach i oddziałuje na wszystkie ciała znajdujące się na Ziemi i na jej powierzchni.
Grubość warstwy powietrza napierającego na Ziemię maleje wraz z wysokością, w związku z czym ciśnienie również maleje.
Na istnienie ciśnienia atmosferycznego wskazuje wiele zjawisk. Jeśli w naczyniu z wodą umieścimy szklaną rurkę z obniżonym tłokiem i płynnie ją podniesiemy, wówczas woda podąża za tłokiem. Atmosfera naciska na powierzchnię wody w naczyniu; zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to jest przenoszone na wodę pod szklaną rurką i wypycha wodę do góry, podążając za tłokiem.
Więcej starożytna cywilizacja znane były pompy ssące. Za ich pomocą udało się podnieść wodę na znaczną wysokość. Woda zaskakująco posłusznie podążała za tłokiem takiej pompy.
Starożytni filozofowie zastanawiali się nad przyczynami tego stanu i doszli do tak przemyślanego wniosku: woda podąża za tłokiem, ponieważ natura boi się pustki, dlatego między tłokiem a wodą nie ma już wolnej przestrzeni.
Mówią, że jeden mistrz zbudował pompę ssącą dla ogrodów księcia Toskanii we Florencji, której tłok miał pobierać wodę na wysokość ponad 10 m. Ale bez względu na to, jak bardzo próbowali zassać wodę za pomocą tej pompy, nic nie działało. Na głębokości 10 m woda podniosła się za tłokiem, po czym tłok odsunął się od wody i powstała ta właśnie pustka, której obawia się natura.
Kiedy Galileusz został poproszony o wyjaśnienie przyczyny niepowodzenia, odpowiedział, że natura naprawdę nie lubi pustki, ale do pewnego stopnia. Uczeń Galileusza, Torricelli, najwyraźniej wykorzystał to wydarzenie jako powód do zainscenizacji własnego słynne doświadczenie z rurką wypełnioną rtęcią. Właśnie opisaliśmy ten eksperyment – produkcja barometru rtęciowego to doświadczenie Torricellego.
Biorąc rurkę o wysokości ponad 76 mm, Torricelli stworzył próżnię nad rtęcią (często nazywaną od pustki Torricellego) i w ten sposób udowodnił istnienie ciśnienia atmosferycznego.
Dzięki temu doświadczeniu Torricelli rozwiał dezorientację mistrza Książę Toskanii. Rzeczywiście jest jasne, przez ile metrów woda będzie posłusznie podążać za tłokiem pompy ssącej. Ruch ten będzie kontynuowany, aż słup wody o powierzchni 1 cm2 osiągnie masę równą 1 kg. Taki słup wody będzie miał wysokość 10 m. Dlatego natura boi się pustki. , ale ponad 10m.
W 1654 roku, 11 lat po odkryciu Torricellego, wpływ ciśnienia atmosferycznego dobitnie wykazał magdeburski burmistrz Otto von Guericke. Tym, co przyniosło autorowi sławę, była nie tyle fizyczna istota przeżycia, co teatralność jego przedstawienia.
Dwie miedziane półkule zostały połączone uszczelką pierścieniową. Przez kran przymocowany do jednej z półkul powietrze zostało wypompowane ze złożonej kuli, po czym niemożliwe było rozdzielenie półkul. Zachowane szczegółowy opis Doświadczenie Guericke’a. Można teraz obliczyć ciśnienie atmosferyczne działające na półkule: przy średnicy kuli 37 cm siła wynosiła około jednej tony. Aby oddzielić półkule, Guericke nakazał zaprzężenie dwóch ośmiu koni. Uprząż składała się z lin przeciągniętych przez pierścień i przymocowanych do półkul. Konie nie były w stanie rozdzielić półkul.
Siła ośmiu koni (dokładnie ośmiu, a nie szesnastu, bo drugą ósemkę, zaprzężoną dla większego efektu, można było zastąpić hakiem wbitym w ścianę, zachowując tę samą siłę działającą na półkule) nie wystarczyła, aby rozerwać Magdeburg półkule.
Jeżeli pomiędzy dwoma stykającymi się ciałami znajduje się pusta wnęka, wówczas ciała te nie ulegną rozpadowi pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.
Na poziomie morza wartość ciśnienia atmosferycznego jest zwykle równa ciśnieniu słupa rtęci o wysokości 760 mm.
Mierząc ciśnienie atmosferyczne za pomocą barometru, można stwierdzić, że zmniejsza się ono wraz ze wzrostem wysokości nad powierzchnią Ziemi (o około 1 mm Hg przy wzroście wysokości o 12 m). Ze zmianami pogody wiążą się także zmiany ciśnienia atmosferycznego. Na przykład wzrost ciśnienia atmosferycznego wiąże się z nadejściem bezchmurnej pogody.
Wartość ciśnienia atmosferycznego jest bardzo ważna dla przewidywania pogody na nadchodzące dni, gdyż zmiany ciśnienia atmosferycznego wiążą się ze zmianami pogody. Barometr jest niezbędnym przyrządem do obserwacji meteorologicznych.
Wahania ciśnienia spowodowane pogodą są bardzo nieregularne. Kiedyś sądzono, że o pogodzie decyduje samo ciśnienie. Dlatego barometry nadal są oznaczone: bezchmurnie, sucho, deszcz, burza. Jest nawet napis: >.
Zmiana ciśnienia naprawdę robi różnicę duża rola w zmianach pogody. Ale ta rola nie jest decydująca.
Kierunek i siła wiatru są powiązane z rozkładem ciśnienia atmosferycznego.
Ciśnienie w różne miejsca powierzchnia ziemi nierówne i większe ciśnienie > dopływ powietrza do miejsc o niższym ciśnieniu. Wydawać by się mogło, że wiatr powinien wiać w kierunku prostopadłym do izobar, czyli tam, gdzie ciśnienie spada najszybciej. Jednak mapy wiatru pokazują inaczej. Zabrać się do pracy ciśnienie powietrza interweniuje siła Coriolisa i dokonuje własnej korekty, bardzo znaczącej.
Jak wiemy, na każde ciało poruszające się na półkuli północnej działa siła Coriolisa skierowana w prawo. Dotyczy to również cząstek powietrza. Cząstka przeciśnięta z miejsc o większym ciśnieniu do miejsc o mniejszym ciśnieniu powinna przemieszczać się po izobarach, jednak siła Coriolisa odchyla ją w prawo, a kierunek wiatru tworzy z kierunkiem izobar kąt około 45 stopni.
Niesamowity świetny efekt za tak małą moc. Wyjaśnia to fakt, że interferencja z siłą Coriolisa - tarcie warstw powietrza - jest również bardzo niewielka.
Jeszcze bardziej interesujący jest wpływ siły Coriolisa na kierunek wiatrów w ciśnieniu > i >. W wyniku działania siły Coriolisa powietrze oddalając się od ciśnienia nie przepływa we wszystkich kierunkach po promieniach, ale porusza się po zakrzywionych liniach - spiralach. Te spiralne strumienie powietrza skręcają się w tym samym kierunku i tworzą okrągły wir w obszarze ciśnienia, poruszając się masy powietrza zgodnie ze wskazówkami zegara.
To samo dzieje się w obszarze niskiego ciśnienia. W przypadku braku siły Coriolisa powietrze przepływałoby w stronę tego obszaru równomiernie wzdłuż wszystkich promieni. Jednak po drodze masy powietrza odchylają się w prawo.
Wiatry w okolicy niskie ciśnienie zwane cyklonami, wiatrami występującymi na danym obszarze wysokie ciśnienie nazywane są antycyklonami.
Nie myśl, że każdy cyklon oznacza huragan lub burzę. Przechodzenie cyklonów lub antycyklonów przez miasto, w którym żyjemy, jest zjawiskiem powszechnym, związanym jednak przez większą część ze zmienną pogodą. W wielu przypadkach nadejście cyklonu oznacza nadejście złej pogody, a nadejście antycyklonu oznacza nadejście dobrej pogody.
Nie pójdziemy jednak drogą prognostów pogody.
37.1. Domowy eksperyment.
1. Napompuj gumowy balon.
2. Ponumeruj wyrażenia w takiej kolejności, aby uzyskać spójną opowieść o przeprowadzonym eksperymencie.
37.2. Naczynie pod tłokiem zawiera gaz (ryc. a), którego objętość zmienia się w stałej temperaturze. Rysunek b przedstawia wykres odległości h, w jakiej znajduje się tłok względem dna, w funkcji czasu t. Uzupełnij luki w tekście, używając słów: zwiększa; nie zmienia; maleje.
37.3 Rysunek przedstawia układ do badania zależności ciśnienia gazu w zamkniętym naczyniu od temperatury. Liczby oznaczają: 1 – probówka z powietrzem; 2 – lampa alkoholowa; 3 – zatyczka gumowa; 4 – rurka szklana; 5 – cylinder; 6 – membrana gumowa. Umieść znak „+” obok prawdziwe stwierdzenia oraz znak „” obok niewiernych.
37,4. Rozważ odpowiednie wykresy ciśnienia p w funkcji czasu t różne procesy w gazach. Uzupełnij brakujące słowa w zdaniu.
Z biegiem czasu presja
w toku 1 wzrasta;
w toku 2 stały;
w toku 3 maleje.
38.1. Domowy eksperyment.
Weź plastikową torebkę, wykonaj w niej cztery otwory tej samej wielkości w różnych miejscach na dnie torby, używając na przykład grubej igły. Nad wanną wlej wodę do worka, zaciśnij go dłonią na górze i wyciśnij wodę przez otwory. Zmieniaj położenie dłoni z torbą, obserwując, jakie zmiany zachodzą w strumieniach wody. Naszkicuj przeżycie i opisz swoje obserwacje.
38.2. Proszę zaznaczyć stwierdzenia, które odzwierciedlają istotę prawa Pascala.
✓ Ciśnienie wywierane na gaz lub ciecz jest przenoszone do dowolnego punktu jednakowo we wszystkich kierunkach.
38.3. Dodaj tekst.
Nadmuchując gumową kulkę nadajemy jej kształt kuli. Przy dalszym nadmuchaniu piłka, zwiększając swoją objętość, nadal zachowuje kształt kuli, co ilustruje ważność prawa Pascal, a mianowicie: gazy przenoszą wywierane na nie ciśnienie we wszystkich kierunkach bez zmian.
38,4. Rysunek pokazuje przeniesienie ciśnienia przez ciało stałe i ciało płynne, zamknięty pod dyskiem w naczyniu.
a) Zaznacz poprawne stwierdzenie.
Po umieszczeniu ciężarka na dysku ciśnienie wzrasta....
✓ do dna w obu naczyniach, do bocznej ściany – tylko w naczyniu 2
b) Odpowiedz na pytania, zapisując niezbędne formuły i przeprowadzenie odpowiednich obliczeń.
Z jaką siłą umieszczony na nim ciężarek o masie 200 g będzie naciskał na krążek o powierzchni 100 cm2? F = m*g/S = 0,2*10/0,01 = 200 H
Jak zmieni się ciśnienie i o ile:
na dno naczynia 1 200 N;
na dno naczynia 2 200 N;
na bocznej ścianie naczynia 1 0 N;
na bocznej ścianie naczynia 2 200 N?
39.1. Sprawdzać prawidłowe zakończenie zwroty.
Dolny i boczne otwory tubusu zakryte są identycznymi gumowymi membranami. Do rurki wlewa się wodę i powoli opuszcza się ją do szerokiego naczynia z wodą, aż poziom wody w rurce zrówna się z poziomem wody w naczyniu. W tym położeniu membrany...
✓ oba są płaskie
39.2. Rysunek przedstawia eksperyment z naczyniem, którego dno może spaść.
Podczas eksperymentu poczyniono trzy obserwacje.
1. Dno pustej butelki zostaje wciśnięte, jeśli rurkę zanurzymy w wodzie na określoną głębokość H.
2. Dno nadal dociska się do rurki, gdy wlewa się do niej wodę.
3. Dno zaczyna się oddalać od rurki w momencie, gdy poziom wody w rurce zrówna się z poziomem wody w naczyniu.
a) W lewej kolumnie tabeli zapisz liczbę obserwacji, które pozwalają Ci dojść do wniosków wskazanych w prawej kolumnie.
b) Zapisz swoje hipotezy dotyczące tego, co może się zmienić w opisanym powyżej eksperymencie, jeśli:
w naczyniu będzie woda, do rurki wleje się olej słonecznikowy, dno rurki zacznie się oddalać, gdy poziom oleju będzie wyższy niż poziom wody w naczyniu;
w naczyniu będzie olej słonecznikowy i do rurki wleje się wodę, a dno rurki zacznie się odsuwać, zanim zrównają się poziomy wody i oleju.
39.3. Zamknięty cylinder o powierzchni podstawy 0,03 m2 i wysokości 1,2 m zawiera powietrze o gęstości 1,3 kg/m3. Określ „masowe” ciśnienie powietrza na dnie cylindra.
40.1. Zapisz, które z doświadczeń pokazanych na rysunku potwierdzają, że ciśnienie w cieczy rośnie wraz z głębokością.
Wyjaśnij, co demonstruje każdy eksperyment.
40.2. Sześcian umieszcza się w cieczy o gęstości p wlewanej do otwartego naczynia. Dopasuj wskazane poziomy cieczy do wzorów, aby obliczyć ciśnienie wytwarzane przez słup cieczy na tych poziomach.
40.3. Właściwe stwierdzenia zaznacz znakiem „+”.
Statki różne kształty wypełniony wodą. W której … .
+ ciśnienie wody na dnie wszystkich naczyń jest takie samo, ponieważ ciśnienie cieczy na dnie zależy tylko od wysokości słupa cieczy.
40,4. Wybierz kilka słów, których brakuje w tekście. „Dno naczyń 1, 2 i 3 to gumowa folia przymocowana do stojaka urządzenia.”
40,5. Jakie ciśnienie wody panuje na dnie prostokątnego akwarium o długości 2 m, szerokości 1 m i głębokości 50 cm, wypełnionego od góry wodą?
40,6. Korzystając z rysunku określ:
a) ciśnienie wytworzone przez słup nafty na powierzchnię wody:
pk = p*g*h = 800*10*0,5 = 4000 Pa;
b) ciśnienie na dno naczynia wytworzone jedynie przez słup wody:
pв = 1000*10*0,3 = 3000 Pa;
c) ciśnienie wywierane na dno naczynia przez dwie ciecze:
p = 4000 + 3000 = 7000 Pa.
41.1. Wodę wlewa się do jednej z rur łączących się naczyń. Co się stanie, jeśli zacisk zostanie usunięty z plastikowej rurki?
Poziom wody w rurkach stanie się taki sam.
41.2. Do jednej z rur łączących się naczyń wlewa się wodę, do drugiej benzynę. Jeśli zacisk zostanie usunięty z plastikowej rurki, wówczas:
41,3. Wpisz w tekście formuły, które mają sens i wyciągnij wnioski.
Połączone naczynia są wypełnione tym samym płynem. Ciśnienie kolumny cieczy
41,4. Jaka jest wysokość słupa wody w naczyniu w kształcie litery U względem poziomu AB, jeśli wysokość słupa nafty wynosi 50 cm?
41,5. Olej maszynowy i wodę wlewa się do naczyń połączonych. Oblicz, o ile centymetrów poziom wody znajduje się poniżej poziomu oleju, jeśli wysokość słupa oleju względem granicy faz wynosi Nm = 40 cm.
42.1. Szklaną kulkę o pojemności 1 litra zważono na wadze. Kula zamknięta jest korkiem, w który włożona jest gumowa rurka. Kiedy z kuli wypompowano powietrze za pomocą pompki i zaciśnięto rurkę zaciskiem, równowaga łusek została zachwiana.
a) Jaką masę należy umieścić na lewej szalce wagi, aby ją zrównoważyć? Gęstość powietrza 1,3 kg/m3.
b) Jaka jest masa powietrza w kolbie przed wypompowaniem?
Para = m*g = 0,0013*10 = 0,013 H
42.2. Opisz, co się stanie, jeśli koniec gumowej rurki piłki, z której zostało wypompowane powietrze (patrz Zadanie 42.1), zostanie zanurzony w szklance wody, a następnie zdemontowany zacisk. Wyjaśnij zjawisko.
Piłka napełni się wodą, ponieważ ciśnienie wewnątrz kuli jest niższe niż ciśnienie atmosferyczne.
42.3. Na asfalcie narysowano kwadrat o boku 0,5 m. Oblicz masę i ciężar słupa powietrza o wysokości 100 m znajdującego się nad kwadratem, zakładając, że gęstość powietrza nie zmienia się wraz z wysokością i wynosi 1,3 kg/m3.
42,4. Gdy tłok porusza się w górę wewnątrz szklanej rurki, woda unosi się za nim. Sprawdź prawidłowe wyjaśnienie tego zjawiska.
Woda podnosi się za tłokiem...
✓ pod ciśnieniem powietrza zewnętrznego, wypełniającego pozbawioną powietrza przestrzeń utworzoną pomiędzy tłokiem a wodą.
43.1. Powietrze pokazano schematycznie w okręgach A, B, C różne gęstości. Zaznacz na rysunku miejsca, w których należy umieścić poszczególne okręgi, tak aby jako całość otrzymać obraz ilustrujący zależność gęstości powietrza od wysokości nad poziomem morza.
43.2. Wybierz poprawną odpowiedź.
Aby opuścić Ziemię, jakakolwiek cząsteczka otoczki powietrznej Ziemi musi mieć prędkość większą niż ....
✓ 11,2 km/s
43.3. Na Księżycu, którego masa jest około 80 razy mniejsza od masy Ziemi, nie ma koperta powietrzna(atmosfera). Jak można to wyjaśnić? Zapisz swoją hipotezę.
W przeciwieństwie do Ziemi, cząsteczki powietrza są słabo utrzymywane przez Księżyc. Dlatego Księżyc nie ma atmosfery.
44.1. Wybierz prawidłowe stwierdzenie.
W eksperymencie Torricellego w szklanej rurce nad powierzchnią rtęci...
✓ Powstaje przestrzeń pozbawiona powietrza
44.2. Rtęć znajduje się w trzech otwartych naczyniach: w naczyniu A wysokość słupa rtęci wynosi 1 m, w naczyniu B – 1 dm, w naczyniu C – 1 mm. Oblicz, jakie ciśnienie wywiera słup rtęci na dno naczynia w każdym przypadku.
44,3. Zapisz wartości ciśnienia we wskazanych jednostkach zgodnie z podanym przykładem, zaokrąglając wynik do liczb całkowitych.
44,4. Znajdź ciśnienie na dnie cylindra wypełnionego olejem słonecznikowym, jeśli ciśnienie atmosferyczne wynosi 750 mm Hg. Sztuka.
44,5. Jakie ciśnienie odczuwa płetwonurek na głębokości 12 m pod wodą, jeśli ciśnienie atmosferyczne wynosi 100 kPa? Ile razy to ciśnienie jest większe od ciśnienia atmosferycznego?
45.1. Rysunek przedstawia schemat barometru aneroidowego. Poszczególne szczegóły konstrukcyjne urządzenia są oznaczone numerami. Wypełnij tabelę.
45.2. Wypełnij puste miejsca w tekście.
Zdjęcia przedstawiają urządzenie zwane barometrem aneroidowym.
To urządzenie mierzy ___ Ciśnienie atmosferyczne __.
Zanotuj odczyt każdego urządzenia, biorąc pod uwagę błąd pomiaru.
45.3. Wypełnij puste miejsca w tekście. „Różnica ciśnienia atmosferycznego w różnych warstwach atmosfery ziemskiej powoduje ruch mas powietrza”.
45,4. Zapisz wartości ciśnienia we wskazanych jednostkach, zaokrąglając wynik do najbliższej liczby całkowitej.
46.1. Rysunek a przedstawia rurkę Torricellego umieszczoną na poziomie morza. Na rysunkach b i c zaznacz poziom rtęci odpowiednio w rurze umieszczonej na górze i w kopalni.
46.2. Uzupełnij luki w tekście wyrazami podanymi w nawiasach.
Pomiary pokazują, że ciśnienie powietrza jest szybkie maleje(maleje, rośnie) wraz ze wzrostem wysokości. Powodem tego jest nie tylko zmniejszenie(zmniejszać, zwiększać) gęstość powietrza, ale także degradacja(spadek, wzrost) swojej temperatury w przypadku oddalenia się od powierzchni Ziemi na odległość do 10 km.
46.3. Wysokość wieży telewizyjnej Ostankino sięga 562 m. Jakie jest ciśnienie atmosferyczne w pobliżu szczytu wieży telewizyjnej, jeśli ciśnienie atmosferyczne u jej podstawy wynosi 750 mm Hg? Sztuka.? Wyraź ciśnienie w mmHg. Sztuka. oraz w jednostkach SI, zaokrąglając obie wartości do liczb całkowitych.
46,4. Wybierz na rysunku i zakreśl wykres, który najdokładniej odzwierciedla zależność ciśnienia atmosferycznego p od wysokości h nad poziomem morza.
46,5. Dla kineskopu telewizyjnego wymiary ekranu wynoszą l = 40 cm i h = 30 cm Z jaką siłą atmosfera naciska na ekran od zewnątrz (lub jaka jest siła ciśnienia), jeśli ciśnienie atmosferyczne patm = 100 kPa?
47.1. Wykreśl zależność ciśnienia p zmierzonego pod wodą od głębokości zanurzenia h, po uprzednim wypełnieniu tabeli. Rozważmy g = 10 N/kg, patm = 100 kPa.
47.2. Ilustracja przedstawia otwarty manometr cieczy. Wartość podziału i skala urządzenia wynoszą 1 cm.
a) Określ, o ile ciśnienie powietrza w lewym ramieniu manometru różni się od ciśnienia atmosferycznego. 10 mm
b) Określ ciśnienie powietrza w lewym ramieniu manometru, biorąc pod uwagę, że ciśnienie atmosferyczne wynosi 100 kPa.
p (lew) + p*g*h = p(atm) + p*g*h
47,3. Rysunek przedstawia rurkę w kształcie litery U wypełnioną rtęcią, której prawy koniec jest zamknięty. Jakie jest ciśnienie atmosferyczne, jeśli różnica poziomów cieczy w kolankach rurki w kształcie litery U wynosi 765 mm, a membrana jest zanurzona w wodzie na głębokość 20 cm?
47,4. a) Określ wartość podziału i odczyt metalowego manometru (ryc. a).
b) Opisać zasadę działania urządzenia, posługując się numerycznymi oznaczeniami części (rys. b).
Główną częścią jest metal wygięty w łuk. rurka 1 za pomocą zaworu 4 łączy się z naczyniem, w którym mierzone jest ciśnienie. Ruch zamknięty koniec Rura jest przenoszona do strzałki 2 za pomocą dźwigni 5 i kół zębatych 3.
48.1. a) Skreśl niepotrzebne słowa z wyróżnionych słów, aby utworzyć opis stanowiska pracy pompa tłokowa pokazany na rysunku.
Kiedy uchwyt pompy porusza się w dół, tłok w naczyniu A porusza się w górę i w dół, zawór górny jest otwarty, zamknięty, zawór dolny jest otwarty, zamknięty, woda z naczynia B nie przedostaje się do przestrzeni pod tłokiem, woda nie wylać z rury wylotowej.
b) Opisz, co się stanie, gdy uchwyt pompy przesunie się w górę.
Tłok porusza się do góry, woda unosi się wraz z nim z naczynia B, otwiera się dolny zawór i woda przemieszcza się za tłokiem. Woda wylewa się z rury spustowej.
48.2. Za pomocą pompy tłokowej, której schemat podano w zadaniu 48.1, przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym można podnieść wodę na wysokość nie większą niż 10 m. Wyjaśnij dlaczego.
48.3. Wstaw brakujące wyrazy do tekstu tak, aby utworzyć opis działania pompy tłokowej z komorą powietrzną.
49.1. Uzupełnij wzory pokazujące prawidłowe zależności pomiędzy polami tłoków spoczynkowych maszyny hydraulicznej a masami obciążeń.
49.2. Powierzchnia małego tłoka maszyny hydraulicznej wynosi 0,04 m2, powierzchnia dużego wynosi 0,2 m2. Jaką siłę należy przyłożyć do małego tłoka, aby równomiernie podnieść ciężar o masie 100 kg umieszczony na dużym tłoku?
49.3. Wpisz puste miejsca w tekście opisującym zasadę działania prasy hydraulicznej, której schemat urządzenia pokazano na rysunku.
49,4. Opisz zasadę działania młota pneumatycznego, którego schemat urządzenia pokazano na rysunku.
Sprężone powietrze jest dostarczane przez wąż 3. Urządzenie 2, zwane szpulą, kieruje ją naprzemiennie do góry i następnie do Dolna część cylinder. Pod wpływem tego powietrza napastnik 4 zaczyna szybko poruszać się w jedną lub drugą stronę, okresowo (z częstotliwością 1000–1500 uderzeń na minutę), oddziałując na lancę 1.
49,5. Rysunek przedstawia schemat pneumatycznego urządzenia hamulcowego wagonu kolejowego.
a) Wstaw do tekstu brakujące cyfry wskazujące odpowiadające im części na rysunku. „Gdy przewód ____ i zbiornik 3 są napełnione sprężonym powietrzem, jego ciśnienie na tłoku ___ cylindra hamulcowego jest równe po obu stronach, a klocki hamulcowe nie dotykają kół.”
b) Wybierz prawidłowa kolejność brakujące cyfry wskazujące szczegóły w tekście.
✓ 1 – 4 – 7 – 4 – 5 – 6
ZADANIA
Aby wykonać obliczenia - praca graficzna
W dyscyplinie „Hydraulika”
Temat: hydrostatyka
Siewierodwińsk
PODSTAWOWE PRZEPISY TEORETYCZNE
Hydraulika, Lub mechanika techniczna płyny to nauka o prawach równowagi i ruchu płynów oraz o sposobach zastosowania tych praw do roztworów problemy praktyczne;
Płyn zwana substancją występującą w takich stan skupienia, który łączy funkcje stan stały(bardzo niska ściśliwość) i gazowa (płynność). Prawa równowagi i ruchu cieczy kropelkowej, w pewnych granicach, można zastosować także do gazów.
Na ciecz mogą działać siły rozłożone na jej masę (objętość), tzw masywny, a wzdłuż powierzchni tzw powierzchowny. Pierwsza obejmuje siły ciężkości i bezwładności, druga - siły nacisku i tarcia.
Ciśnienie nazywa się stosunkiem siły normalnej do powierzchni do pola. Na równomierny rozkład
Naprężenie ścinające Stosunek siły tarcia stycznej do powierzchni do pola nazywa się:
Jeśli ciśnienie R liczone od zero absolutne, wówczas nazywa się to bezwzględnym (p abs), a jeśli od warunkowego zera (tj. w porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym ra, To zbędny(w chatce):
Jeśli R abs< Р а, то имеется próżnia, którego wartość:
Rvac = Ra - R abs
Podstawowy Charakterystyka fizyczna płyn jest gęstośćρ (kg/m3), wyznaczane dla cieczy jednorodnej na podstawie stosunku jej masy M do głośności V:
Gęstość świeża woda w temperaturze T = 4°C ρ = = 1000 kg/m 3. W hydraulice koncepcja ta jest często używana ciężar właściwy γ(N/m 3), tj. waga G jednostki objętości cieczy:
Gęstość i środek ciężkości są ze sobą powiązane zależnością:
Gdzie G- przyśpieszenie grawitacyjne.
Dla wody słodkiej γ woda = 9810 N/m 3
Najważniejsze parametry fizyczne płyny wykorzystywane w obliczeniach hydraulicznych – ściśliwość, rozszerzalność cieplna, lepkość i parowanie.
Ściśliwość ciecze charakteryzują się objętościowym modułem sprężystości DO, zawarte w uogólnionym prawie Hooke'a:
Gdzie ΔV- przyrost (w w tym przypadku zmniejszenie) objętości płynu V, spowodowane wzrostem ciśnienia o Δр. Np. dla wody K woda ≈2. 10 3 MPa.
Rozszerzalność temperaturowa określa się za pomocą odpowiedniego współczynnika równego względnej zmianie objętości przy zmianie temperatury o 1 °C:
Lepkość to zdolność płynu do przeciwstawiania się ścinaniu. Są dynamiczne (μ) i lepkość kinematyczna (ν). Pierwsze zawarte jest w prawie tarcia płynu Newtona, które wyraża naprężenie styczne τ poprzez poprzeczny gradient prędkości dv/dt:
Lepkość kinematyczna związany z dynamiczny stosunek
Jednostką lepkości kinematycznej jest m2/s.
Zmienność ciecze charakteryzują się ciśnieniem pary nasycone w funkcji temperatury.
Prężność pary nasyconej można uznać za ciśnienie bezwzględne, przy którym ciecz wrze w danej temperaturze. Dlatego minimalne ciśnienie bezwzględne, w jakim znajduje się substancja stan ciekły równy ciśnieniu pary nasyconej R n.p. .
Główne parametry niektórych cieczy, ich jednostki SI oraz jednostki niesystemowe dopuszczone czasowo do stosowania podano w Załącznikach 1...3.
HYDROSTATYKA
Nazywa się ciśnienie w płynie stacjonarnym hydrostatyczny i ma następujące dwie właściwości:
Na zewnętrznej powierzchni cieczy jest ona zawsze skierowana normalnie do wnętrza objętości cieczy;
W każdym punkcie cieczy jest ona taka sama we wszystkich kierunkach, czyli nie zależy od kąta nachylenia platformy, wzdłuż której działa.
Równanie wyrażające ciśnienie hydrostatyczne R w dowolnym punkcie płynu stacjonarnego, w przypadku gdy spośród sił masowych działa na niego tylko jedna siła ciężkości, nazywa się to podstawowym równaniem hydrostatyki:
Gdzie p 0- nacisk na dowolną powierzchnię poziomu cieczy, np. na powierzchnię swobodną; H- głębokość położenia rozpatrywanego punktu, mierzona od powierzchni przy ciśnieniu p 0.
W przypadkach, gdy rozpatrywany punkt znajduje się nad powierzchnią przy ciśnieniu p 0, drugi wyraz we wzorze (1.1) jest ujemny.
Inna forma zapisania tego samego równania (1.1) ma postać
(1.2)
Gdzie z i z 0 - współrzędne pionowe dowolny punkt i swobodna powierzchnia, mierzona od płaszczyzny poziomej w górę; p/(pg)- wysokość piezometryczna.
Ciśnienie hydrostatyczne można umownie wyrazić wysokością słupa cieczy p/ρg.
W praktyce inżynierii hydraulicznej ciśnienie zewnętrzne jest często równe atmosferycznemu: P 0 = P w
Wartość ciśnienia P przy = 1 kg/cm 2 = 9,81. 10 4 n/m g zwany atmosfera techniczna.
Ciśnienie równe jednej atmosferze technicznej odpowiada ciśnieniu słupa wody o wysokości 10 metrów , tj.
Nazywa się ciśnienie hydrostatyczne określone równaniem (1.1). ciśnienie całkowite lub absolutne. W dalszej części będziemy oznaczać to ciśnienie p abs lub p’. Zwykle w obliczeniach hydrotechnicznych interesuje nas nie ciśnienie całkowite, lecz różnica pomiędzy ciśnieniem całkowitym a ciśnieniem atmosferycznym, czyli tzw. ciśnienie manometryczne
W poniższej prezentacji zachowamy zapis R dla ciśnienia manometrycznego.
Rysunek 1.1
Suma terminów daje wartość całkowita wysokość podnoszenia hydrostatycznego
Ilość - wyraża ciśnienie hydrostatyczne N z wyłączeniem ciśnienia atmosferycznego p w /ρg, tj.
Na ryc. 1.1 pokazano płaszczyznę całkowitego ciśnienia hydrostatycznego i płaszczyznę ciśnienia hydrostatycznego dla przypadku, gdy na powierzchni swobodnej panuje ciśnienie atmosferyczne p 0 = p w.
Obraz graficzny Wielkość i kierunek ciśnienia hydrostatycznego działającego na dowolny punkt powierzchni nazywa się wykresem ciśnienia hydrostatycznego. Aby skonstruować wykres, należy wykreślić wartość ciśnienia hydrostatycznego dla rozpatrywanego punktu prostopadłego do powierzchni, na którą ono działa. Na przykład wykres ciśnienia manometrycznego na płaskiej, nachylonej tarczy AB(ryc. 1.2,a) będzie przedstawiać trójkąt ABC, a wykres całkowitego ciśnienia hydrostatycznego jest trapezem A"B"C"D"(ryc. 1.2, b).
Rysunek 1.2
Każdy segment diagramu na ryc. 1.2,a (np OK) będzie reprezentować ciśnienie manometryczne w danym punkcie DO, tj. p K = ρgh K , i na ryc. 1.2, b - całkowite ciśnienie hydrostatyczne
Siła ciśnienia płynu na płaską ścianę jest równa iloczynowi ciśnienia hydrostatycznego ρ s w środku ciężkości powierzchni ściany przez powierzchnię ściany S, tj.
Centrum ciśnienia(punkt przyłożenia siły F) znajduje się poniżej środka ciężkości powierzchni lub pokrywa się z nim w przypadku ściany poziomej.
Odległość środka ciężkości powierzchni od środka ciśnienia w kierunku normalnej do linii przecięcia płaszczyzny ściany z wolną powierzchnią cieczy jest równa
gdzie J 0 jest momentem bezwładności powierzchni ściany względem osi przechodzącej przez środek ciężkości powierzchni oraz linia równoległa przecięcie płaszczyzny ściany z powierzchnią swobodną: tak- współrzędna środka ciężkości terenu.
Siła ciśnienia płynu na zakrzywionej ścianie, symetryczna względem płaszczyzny pionowej, jest sumą siły poziomej F G i pionowe F B składniki:
Element poziomy F G równa sile ciśnienia płynu na rzucie pionowym danej ściany:
Element pionowy F B równa ciężarowi objętości cieczy V, zamkniętą pomiędzy tą ścianą, swobodną powierzchnią cieczy i pionową powierzchnią projekcyjną narysowaną wzdłuż konturu ściany.
Jeśli nadciśnienie p 0 na swobodnej powierzchni cieczy jest różna od zera, wówczas przy obliczaniu tę powierzchnię należy mentalnie podnieść (lub obniżyć) do wysokości (wysokość piezometryczna) p 0 /(ρg)
Ciała pływające i ich stabilność. Warunek pływania ciała wyraża się równością
G=P (1,6)
Gdzie G- masy ciała;
R- wypadkowa siła nacisku płynu na zanurzone w nim ciało - Siła Archimedesa.
Siła R można znaleźć według wzoru
P=ρgW (1,7)
Gdzie ρg- ciężar właściwy cieczy;
W- objętość płynu wypartego przez ciało lub przemieszczenie.
Siła R jest skierowany do góry i przechodzi przez środek ciężkości przemieszczenia.
Projekt ciało Na nazywana głębokością zanurzenia nadir zwilżona powierzchnia (ryc. 1.3, a). Przez oś pływania rozumie się linię przechodzącą przez środek ciężkości Z i środek przemieszczenia D, odpowiadający normalnej pozycji ciała w stanie równowagi (ryc. 1.3, a )-
Wodnica nazywa się linią przecięcia powierzchni ciała pływającego ze swobodną powierzchnią cieczy (ryc. 1.3,b). Pływający samolot ABEF zwana płaszczyzną uzyskaną z przecięcia ciała ze swobodną powierzchnią cieczy, czyli inaczej płaszczyzną ograniczoną linią wodną.
Rysunek 1.3
Oprócz spełnienia warunków nawigacyjnych (1.5), nadwozie (statek, barka itp.) musi spełniać warunki stateczności. Ciało pływające będzie stabilne, jeśli podczas przechyłu zadziała siła ciężaru G i siła Archimedesa R stworzyć moment, który ma tendencję do zniszczenia rolki i przywrócenia ciała do pierwotnej pozycji.
Rysunek 1.4
Kiedy korpus wynurza się na powierzchnię (ryc. 1.4), środek przemieszczenia przy małych kątach przechyłu (α<15°) перемещается по некоторой дуге, проведенной из точки пересечения линии действия силы R z osią pływającą. Punkt ten nazywany jest metacentrum (na ryc. 1.4 punkt M). W przyszłości warunki stateczności będziemy rozpatrywać tylko wtedy, gdy ciało unosi się na powierzchni pod małymi kątami przechyłu.
Jeżeli środek ciężkości ciała C leży poniżej środka przemieszczenia, wówczas pływanie będzie bezwarunkowo stabilne (ryc. 1.4, a).
Jeżeli środek ciężkości ciała C leży powyżej środka przemieszczenia D, wtedy pływanie będzie stabilne tylko wtedy, gdy spełniony zostanie następujący warunek (ryc. 1-9,b):
Gdzie ρ - promień metacentryczny, tj. odległość między środkiem przemieszczenia a metacentrem
δ - odległość między środkiem ciężkości ciała C a środkiem przemieszczenia D. Promień metacentryczny ρ oblicza się ze wzoru:
gdzie J 0 jest momentem bezwładności pływającej płaszczyzny lub obszaru ograniczonego wodnicą względem osi podłużnej (rys. 1-8.6);
W- przemieszczenie.
Jeżeli środek ciężkości ciała C znajduje się powyżej środka przemieszczenia i metacentrum, to ciało jest niestabilne; wyłaniająca się para sił G I R ma tendencję do zwiększania przechyłu (ryc. 1.4, V).
WSKAZÓWKI DOTYCZĄCE ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓW
Rozwiązując problemy z hydrostatyki, przede wszystkim trzeba dokładnie zrozumieć i nie mylić pojęć takich jak ciśnienie R i siła F.
Rozwiązując problemy wyznaczania ciśnienia w konkretnym punkcie cieczy stacjonarnej, należy skorzystać z podstawowego równania hydrostatyki (1.1). Stosując to równanie, należy pamiętać, że drugi wyraz po prawej stronie tego równania może być dodatni lub ujemny. Oczywiście wraz ze wzrostem głębokości ciśnienie wzrasta, a wraz ze wzrostem głębokości maleje.
Należy zdecydowanie rozróżnić ciśnienie absolutne, nadmierne i podciśnienie oraz koniecznie znać związek pomiędzy ciśnieniem, ciężarem właściwym i wysokością odpowiadającą temu ciśnieniu (wysokość piezometryczna).
Rozwiązując zadania, w których dane są tłoki lub układy tłoków, należy napisać równanie równowagi, czyli suma wszystkich sił działających na tłok (układ tłokowy) jest równa zeru.
Problemy należy rozwiązywać w międzynarodowym systemie jednostek miar SI.
Do rozwiązania zadania należy dołączyć niezbędne wyjaśnienia, rysunki (jeśli to konieczne), zestawienie wielkości wyjściowych (kolumna „podane”) oraz przeliczenie jednostek na układ SI.
PRZYKŁADY ROZWIĄZANIA PROBLEMÓW W HYDROSTATYCE
Zadanie 1. Wyznacz całkowite ciśnienie hydrostatyczne na dnie naczynia wypełnionego wodą. Naczynie jest od góry otwarte, ciśnienie na swobodnej powierzchni jest atmosferyczne. Głębokość wody w naczyniu h = 0,60 M.
Rozwiązanie:
W tym przypadku mamy p 0 = p w i dlatego stosujemy wzór (1.1) w formularzu
p"=9,81,10 4 +9810. 0,6 = 103986 Pa
Odpowiedź p’=103986 Pa
Zadanie 2. Wyznaczyć wysokość słupa wody w piezometrze nad poziomem cieczy w zamkniętym naczyniu. Woda w naczyniu znajduje się pod ciśnieniem bezwzględnym p” 1 = 1,06 Na(rysunek do zadania 2).
Rozwiązanie.
Stwórzmy warunki równowagi dla wspólnego punktu A(widzieć zdjęcie ). Nacisk punktowy A lewy:
Prawidłowe ciśnienie:
Przyrównując prawe strony równań i redukując o γg otrzymujemy:
Wskazane równanie można również otrzymać tworząc warunek równowagi dla punktów znajdujących się w dowolnej płaszczyźnie poziomej, np. w płaszczyźnie OO(widzieć zdjęcie). Przyjmijmy płaszczyznę jako początek skali odczytu piezometru OO i z otrzymanego równania znajdujemy wysokość słupa wody w piezometrze H.
Wysokość H jest równe:
=0,6 metra
Piezometr mierzy wielkość nadciśnienia wyrażoną wysokością słupa cieczy.
Odpowiedź: h = 0,6 metra
Zadanie 3. Określ wysokość, na jaką podnosi się woda w próżniomierzu, jeśli bezwzględne ciśnienie powietrza wewnątrz cylindra p’ = 0,95 Na(Rysunek 1-11). Podaj, jakie ciśnienie mierzy wakuometr.
Rozwiązanie:
Stwórzmy warunek równowagi względem płaszczyzny poziomej O-O:
ciśnienie hydrostatyczne działające od wewnątrz:
Ciśnienie hydrostatyczne w płaszczyźnie O-O, działając z zewnątrz,
Skoro układ jest w równowadze
Zadanie 4. Określ ciśnienie manometryczne w danym punkcie A rurociągu, jeżeli wysokość słupa rtęci według piezometru wynosi h 2 = 25 cm Środek rurociągu znajduje się w h 1 = 40 cm poniżej linii podziału między wodą i rtęcią (rysunek dla zadania).
Rozwiązanie: Znajdź ciśnienie w punkcie B: p" B = p" A-γ godz. 1, od pkt W znajduje się nad punktem A według kwoty godz. 1. W punkcie C ciśnienie będzie takie samo jak w punkcie W, od ciśnienia słupa wody H wzajemnie zrównoważone, tj.
stąd ciśnienie manometryczne:
Podstawianie wartości liczbowych , otrzymujemy:
r "A -r atm=37278 Rocznie
Odpowiedź: p” A -r atm=37278 Rocznie
ZADANIA
Zadanie 1.1. Kanister napełniony benzyną i niezawierający powietrza podgrzano na słońcu do temperatury 50°C. O ile wzrosłoby ciśnienie benzyny wewnątrz kanistra, gdyby był on całkowicie sztywny? Początkowa temperatura benzyny wynosi 20 0 C. Przyjmuje się moduł objętościowy benzyny równy K = 1300 MPa, współczynnik rozszerzalności cieplnej β = 8. 10 -4 1/stopień
Problem 1.2. Wyznacz nadciśnienie na dnie oceanu, którego głębokość wynosi h = 10 km, przyjmując gęstość wody morskiej ρ = 1030 kg/m 3 i uznając ją za nieściśliwą. Wyznacz gęstość wody na tej samej głębokości, biorąc pod uwagę ściśliwość i przyjmując moduł sprężystości objętościowej K = 2. 10 3 MPa.
Problem 1.3. Znajdź prawo zmiany ciśnienia R powietrze atmosferyczne na wysokości z , biorąc pod uwagę zależność jego gęstości od ciśnienia izotermicznego. Faktycznie do wysokości z = 11 km temperatura powietrza spada według prawa liniowego, tj. T=T 0 -β z , gdzie β = 6,5 stopnia/km. Zdefiniuj zależność p = f(z) biorąc pod uwagę rzeczywistą zmianę temperatury powietrza wraz z wysokością.
Zadanie 1.4. Określ nadciśnienie wody w rurze W, jeśli odczyt manometru wynosi p m = 0,025 MPa. Rura łącząca jest wypełniona wodą i powietrzem, jak pokazano na schemacie, przy H 1 = 0,5 m; H2 = 3 m.
Jak zmieni się wskazanie manometru, jeśli przy tym samym ciśnieniu w rurze cały przewód łączący zostanie napełniony wodą (powietrze zostanie wypuszczone przez kran K)? Wysokość H 3 = 5 m.
Zadanie 1.5. Rurka w kształcie litery U jest wypełniona wodą i benzyną. Określ gęstość benzyny, jeśli h b = 500 mm; hin = = 350 mm. Pomiń efekt kapilarny.
Zadanie 1.6. Wodę i benzynę wlewa się do cylindrycznego zbiornika o średnicy D = 2 m do poziomu H = 1,5 m. Poziom wody w piezometrze jest h = 300 mm niższy od poziomu benzyny. Wyznacz ilość benzyny w zbiorniku, jeżeli ρ b = 700 kg/m 3 .
Zadanie 1.7. Określ bezwzględne ciśnienie powietrza w naczyniu, jeśli odczyt urządzenia rtęciowego wynosi h = 368 mm, wysokość H = 1 m. Gęstość rtęci ρ = 13600 kg/m 3. Ciśnienie atmosferyczne 736 mm Hg. Sztuka.
Zadanie 1.8. Określ nadciśnienie p 0 powietrza w zbiorniku ciśnieniowym na podstawie odczytu manometru składającego się z dwóch rurek w kształcie litery U z rtęcią. Rury łączące są wypełnione wodą. Oznaczenia poziomu podawane są w metrach. Jakiej wysokości N musi być piezometr do pomiaru tego samego ciśnienia p 0 Gęstość rtęci ρ = 13600 kg/m 3.
Zadanie 1.9. Wyznaczyć siłę nacisku cieczy (wody) na pokrywę studzienki o średnicy D=l m w dwóch przypadkach:
1) odczyt manometru p m = 0,08 MPa; H0 =1,5 m;
2) odczyt wakuometru rtęciowego H= 73,5 mm przy a= 1 m; ρRT = 13600 kg/m 3 ; H 0 =1,5 m.
Zadanie 1.10. Wyznaczyć objętościowy moduł sprężystości cieczy pod wpływem obciążenia A przy masie 250 kg tłok pokonuje drogę Δh = 5 mm. Początkowa wysokość położenia tłoka (bez obciążenia) H = 1,5 m, średnice tłoków d = 80 mm N zbiornik D= 300 mm, wysokość zbiornika h = 1,3 m. Pomiń ciężar tłoka. Zbiornik jest uważany za absolutnie sztywny.
Zadanie 1.11. Do tłoczenia wody w rurociągu podziemnym (sprawdzanie szczelności) stosuje się ręczną pompę tłokową. Określ objętość wody (moduł sprężystości DO= 2000 MPa), który należy wpompować do rurociągu, aby zwiększyć w nim nadciśnienie z 0 do 1,0 MPa. Rozważ rurociąg całkowicie sztywny. Wymiary rurociągu: długość L = 500 m, średnica d = 100 mm. Jaka jest siła działająca na uchwyt pompy w ostatnim momencie zaciśnięcia, jeśli średnica tłoka pompy d n = 40 mm i przełożenie ramion mechanizmu dźwigniowego a/w= 5?
Zadanie 1.12. Wyznacz bezwzględne ciśnienie powietrza w zbiorniku str. 1, jeśli pod ciśnieniem atmosferycznym odpowiadającym h a = 760 mm Hg. Art., odczyt wakuometru rtęciowego h RT = 0,2 m, wysokość h = 1,5 m. Jaki jest odczyt wakuometru sprężynowego? Gęstość rtęci wynosi ρ=13600 kg/m3.
Zadanie 1.13. Gdy zawór rurociągu jest zamknięty DO określić ciśnienie bezwzględne w zbiorniku zakopanym na głębokości H = 5 m, jeżeli odczyt wakuometru zainstalowanego na wysokości h = 1,7 m jest równy pvac = 0,02 MPa. Ciśnienie atmosferyczne odpowiada p a = 740 mm Hg. Sztuka. Gęstość benzyny ρ b = 700 kg/m 3.
Zadanie 1.14. Określ ciśnienie p' 1, jeśli odczyt piezometru h = 0,4 M. Co to jest ciśnienie manometryczne?
Zadanie 1.15. Zdefiniuj próżnię rvac i ciśnienie bezwzględne wewnątrz cylindra szpilka(Rys. 1-11), jeśli odczyt wakuometru h = 0,7 m wody Sztuka.
1) w cylindrze i w lewej rurze - woda , a w prawej rurze rtęć (ρ = 13600 kg/m 3 );
2) w cylindrze i lewej rurze - powietrze , a w prawej rurce jest woda.
Określ, jaki procent ciśnienia słupa powietrza w rurze stanowi ciśnienie manometryczne obliczone w drugim przypadku?
Rozwiązując problem, bierz godz. 1 = 70 cm, godz 2 = = 50 cm.
Zadanie 1.17. Jaka będzie wysokość słupa rtęci h 2 (ryc. dla zadania 1.16), jeśli ciśnienie manometryczne oleju w cylindrze A p a = 0,5 w, i wysokość słupa oleju (ρ=800 kg/m 3) godz 1 =55 cm?
Zadanie 1.18. Określ wysokość słupa rtęci godz. 2, (rysunek), jeśli położenie środka rurociągu A wzrośnie w porównaniu do wskazanego na rysunku i stanie się wys. 1 = 40 cm powyżej linii podziału pomiędzy wodą i rtęcią. Przyjmij, że manometr w rurze wynosi 37 278 Pa .
Zadanie 1.19. Określ na jakiej wysokości z poziom rtęci w piezometrze zostanie ustalony przy ciśnieniu manometrycznym w rurze R A = 39240 Pa i czytanie h=24 cm układ jest w równowadze (patrz rysunek).
Zadanie 1.20. Wyznacz ciężar właściwy belki o następujących wymiarach: szerokość b=30 cm, wysokość h=20cm i długość l = 100 cm jeśli jest to projekt y=16 cm
Zadanie 1.21. Kawałek granitu waży 14,72 N w powietrzu i 10,01 N w cieczy o względnym ciężarze właściwym 0,8. Określ objętość kawałka granitu, jego gęstość i ciężar właściwy.
Zadanie 1.22 Do wody opuszcza się drewnianą belkę o wymiarach 5,0 x 0,30 m i wysokości 0,30 m. Na jaką głębokość zanurzy się, jeśli względny ciężar belki wynosi 0,7? Oblicz, ile osób może stać na belce, aby górna powierzchnia belki zrównała się z wolną powierzchnią wody, zakładając, że średnia masa każdej osoby wynosi 67,5 kg.
Zadanie 1.23 Prostokątna metalowa barka o długości 60 m, szerokości 8 m i wysokości 3,5 m, załadowana piaskiem, waży 14126 kN. Określ zanurzenie barki. Jaką objętość piasku V p należy wyładować, aby głębokość zanurzenia barki wyniosła 1,2 m, jeśli względny ciężar właściwy mokrego piasku wynosi 2,0?
Zadanie 1.24. Wyporność objętościowa łodzi podwodnej wynosi 600 m 3 . W celu zanurzenia łodzi przedziały napełniono wodą morską w ilości 80 m 3 . Względny ciężar właściwy wody morskiej wynosi 1,025. Określ: jaka część objętości łodzi (w procentach) zostanie zanurzona w wodzie, jeśli cała woda zostanie usunięta z łodzi podwodnej i wypłynie ona do góry; Jaka jest waga łodzi podwodnej bez wody?