Upang maunawaan kung ano ang presyon sa pisika, isaalang-alang ang isang simple at pamilyar na halimbawa. alin?
Sa isang sitwasyon kung saan kailangan nating maghiwa ng sausage, gagamitin natin ang pinakamatulis na bagay - isang kutsilyo, at hindi isang kutsara, suklay o daliri. Ang sagot ay halata - ang kutsilyo ay mas matalas, at ang lahat ng puwersa na inilapat sa amin ay ipinamamahagi kasama ang napaka manipis na gilid ng kutsilyo, na nagdadala ng maximum na epekto sa anyo ng paghihiwalay ng isang bahagi ng bagay, i.e. mga sausage. Isa pang halimbawa - nakatayo kami sa maluwag na niyebe. Ang mga binti ay nabigo, ang paglalakad ay lubhang hindi komportable. Bakit, kung gayon, ang mga skier ay nagmamadaling dumaan sa amin nang madali at napakabilis, nang hindi nalulunod at hindi nababalot sa parehong maluwag na niyebe? Malinaw na ang snow ay pareho para sa lahat, kapwa para sa mga skier at para sa mga naglalakad, ngunit ang epekto dito ay naiiba.
Sa humigit-kumulang sa parehong presyon, iyon ay, timbang, ang ibabaw na lugar ng pagpindot sa snow ay lubhang nag-iiba. Ang ski area ay marami mas maraming lugar talampakan ng sapatos, at, nang naaayon, ang timbang ay ibinahagi sa isang mas malaking ibabaw. Ano ang tumutulong o, sa kabaligtaran, ang pumipigil sa atin na epektibong maimpluwensyahan ang ibabaw? Bakit ang isang matalim na kutsilyo ay mas mahusay na pumutol ng tinapay, at ang mga flat wide ski ay mas mahusay na humahawak sa ibabaw, na binabawasan ang pagtagos sa snow? Sa kursong pisika ng ikapitong baitang, pinag-aaralan ang konsepto ng presyon para dito.
presyon sa pisika
Ang puwersa na inilapat sa isang ibabaw ay tinatawag na puwersa ng presyon. At ang presyon ay pisikal na bilang, na katumbas ng ratio ng puwersa ng presyon na inilapat sa isang partikular na ibabaw sa lugar ng ibabaw na ito. Ang formula para sa pagkalkula ng presyon sa pisika ay ang mga sumusunod:
kung saan ang p ay presyon,
F - puwersa ng presyon,
s ay ang surface area.
Nakikita natin kung paano tinutukoy ang presyon sa pisika, at nakikita rin natin na sa parehong puwersa, ang presyon ay mas malaki kapag ang lugar ng suporta, o, sa madaling salita, ang lugar ng pakikipag-ugnay ng mga nakikipag-ugnay na katawan, ay mas maliit. Sa kabaligtaran, habang tumataas ang lugar ng suporta, bumababa ang presyon. Iyon ang dahilan kung bakit ang isang mas matalas na kutsilyo ay pinuputol ang anumang katawan nang mas mahusay, at ang mga pako na itinutusok sa isang pader ay ginawa gamit ang mga matutulis na dulo. At iyon ang dahilan kung bakit ang mga ski ay humahawak sa niyebe nang mas mahusay kaysa sa kanilang kawalan.
Mga yunit ng presyon
Ang yunit ng presyon ay 1 newton bawat metro kuwadrado - ito ay mga dami na alam na natin mula sa kursong ikapitong baitang. Maaari din nating i-convert ang mga yunit ng presyon N / m2 sa pascals, mga yunit ng pagsukat na pinangalanan sa Pranses na siyentipiko na si Blaise Pascal, na nagmula sa tinatawag na Batas ng Pascal. 1 N/m = 1 Pa. Sa pagsasagawa, ang iba pang mga yunit ng presyon ay ginagamit din - millimeters ng mercury, bar, at iba pa.
Presyon- isang pisikal na dami ayon sa bilang na katumbas ng puwersang kumikilos sa bawat yunit na lugar ng ibabaw na patayo sa ibabaw na ito. Ang simbolo na karaniwang ginagamit upang kumatawan sa presyon ay p- mula sa lat. presyon(presyon).
Ang presyon sa ibabaw ay maaaring magkaroon ng hindi pantay na pamamahagi, samakatuwid, ang presyon sa isang lokal na fragment ng ibabaw at ang average na presyon sa buong ibabaw ay nakikilala.
Ang presyon sa lokal na lugar sa ibabaw ay tinukoy bilang ang ratio ng normal na bahagi ng puwersa dFn kumikilos sa fragment na ito ng ibabaw sa lugar ng fragment na ito dS:
Ang average na presyon sa buong ibabaw ay ang ratio ng normal na bahagi ng puwersa F n kumikilos sa isang ibinigay na ibabaw sa lugar nito S:
Ang pagsukat ng presyon ng mga gas at likido ay isinasagawa gamit ang mga pressure gauge, differential pressure gauge, vacuum gauge, pressure sensor, presyon ng atmospera- mga barometer.
Ang mga yunit ng pagsukat ng presyon ay may mahabang kasaysayan at, isinasaalang-alang ang iba't ibang media (likido, gas, solid), ay medyo magkakaibang. Tingnan natin ang mga pangunahing.
Pascal
Sa International System of Units ( SI) ay sinusukat sa pascals ( pagtatalaga ng Ruso: Pa; internasyonal: Pa). Ang Pascal ay katumbas ng presyon na dulot ng puwersa na katumbas ng isang newton, pantay na ipinamamahagi sa ibabaw ng isang normal na ibabaw nito na may isang lugar na isang metro kuwadrado.
1 Pa \u003d 1 N / m 2
Ang isang pascal ay isang maliit na halaga ng presyon. Tinatayang ang presyon na ito ay nilikha ng isang sheet ng papel na nakahiga sa mesa. kuwaderno ng paaralan. Samakatuwid, ang maraming mga yunit ng presyon ay madalas na ginagamit:
Pagkatapos ay makukuha natin ang sumusunod na sulat: 1 MPa = 1 MN/m² = 1 N/mm² = 100 N/cm².
Gayundin, ang mga kaliskis ng mga instrumento para sa pagsukat ng presyon ay maaaring magtapos sa N/m2 o N/mm2.
Mga ratio ng mga halaga sa 1 Pa:
Dina
Dina(Russian na pagtatalaga: dyn, internasyonal na pagtatalaga: dyn) ay isang yunit ng puwersa sa sistema ng mga yunit ng CGS. Ang isang dyne ay katumbas ng numero sa puwersa na nagbibigay ng acceleration ng isang sentimetro bawat segundo bawat segundo sa isang katawan na tumitimbang ng 1 gramo.
1 dyne \u003d 1 g cm / s 2 \u003d 10 -5 H \u003d 1.0197 10 -6 kgf
GHS(centimeter-gram-second) - isang sistema ng mga yunit na malawakang ginagamit bago ang pag-aampon internasyonal na sistema mga yunit (SI). Ibang pangalan - ganap na pisikal na sistema ng mga yunit.
Bar (bar, bar)
Bar (Russian na pagtatalaga: bar; internasyonal: bar;) - non-systemic unit ng pressure, humigit-kumulang katumbas ng isang atmosphere, na ginagamit para sa mga likido at gas sa ilalim ng presyon.
Bakit bar at hindi pascal? Para sa mga teknikal na sukat kung saan naroroon mataas na presyon, ang pascal ay masyadong maliit na unit. Samakatuwid, ang isang mas malaking yunit ay ipinakilala - 1 bar. Tinatayang ito ang presyon ng atmospera ng daigdig.
Ang bar ay isang non-systemic na yunit ng pagsukat ng presyon.
Kilogram-force
Kilogram-force ay katumbas ng puwersa na ibinibigay sa isang masa sa pamamahinga, katumbas ng masa ng internasyonal na prototype ng kilo, isang acceleration na katumbas ng normal na acceleration libreng pagkahulog(9.80665 m/s 2).
1 kgf \u003d 1 kg * 9.80665 m / s 2 \u003d 9.80665 N
Ang kilo-force ay humigit-kumulang katumbas ng puwersa kung saan ang isang katawan na tumitimbang ng 1 kilo ay pumipindot sa mga kaliskis sa ibabaw ng Earth, samakatuwid ito ay maginhawa sa ang halaga nito ay katumbas ng bigat ng isang katawan na tumitimbang ng 1 kg, kaya ito ay madaling isipin ng isang tao, halimbawa, kung ano ang puwersa ng 5 kgf.
Kilogram-force (Russian designation: kgf o kg; internasyonal: kgf o kg F ) ay isang yunit ng puwersa sa sistema ng mga yunit ng MKGSS ( M etr - SA banlik G ramm- SA banlik - SA pangalawa).
Teknikal na kapaligiran (sa, sa), kgf / cm 2
Teknikal na kapaligiran (Russian na pagtatalaga: at; internasyonal: at) - ay katumbas ng presyon na ginawa ng puwersa na 1 kgf, na pantay na ipinamamahagi sa ibabaw ng patag na ibabaw na patayo dito na may sukat na 1 cm 2. kaya,
1 sa = 98,066.5 Pa
Pisikal na kapaligiran (atm, atm)
Ang normal, pamantayan o pisikal na kapaligiran (Russian designation: atm; international: atm) ay isang off-system unit, katumbas ng pressure ng mercury column na 760 mm ang taas nito pahalang na base sa isang mercury density na 13,595.04 kg/m 3 , sa temperatura na 0°C at sa normal na free fall acceleration na 9.80665 m/s 2 .
1 atm = 760 mmHg
Ayon sa kahulugan:
milimetro ng mercury
Ang millimeter ng mercury (Russian designation: mm Hg; international: mm Hg) ay isang non-systemic unit of pressure, minsan tinatawag na "torr" (Russian designation - Torr, international - Torr) bilang parangal kay Evangelista Torricelli.
1 mmHg ≈ 133.3223684 Pa
| Antas ng dagat sa atm | 760 mmHg |
| 760 mmHg | 101 325 Pa |
| 1 mmHg | 101 325 / 760 ≈ 133.3223684 Pa |
| 1 mmHg |
13.5951 mm w.c. |
Ang pinagmulan ng yunit na ito ay konektado sa paraan ng pagsukat ng presyon ng atmospera gamit ang isang barometer, kung saan ang presyon ay balanse ng isang haligi ng likido. Ang mercury ay kadalasang ginagamit bilang isang likido dahil mayroon itong napakataas na density (≈13,600 kg/m3) at mababang saturation vapor pressure sa temperatura ng silid.
Ang mga milimetro ng mercury ay ginagamit, halimbawa, sa teknolohiya ng vacuum, mga ulat ng meteorolohiko at mga pagsukat ng presyon ng dugo.
Sa Estados Unidos at Canada, ang yunit ng panukat ay "pulgada ng mercury" (simbolo - inHg). 1 inHg = 3.386389 kPa sa 0 °C.
milimetro ng haligi ng tubig
Ang millimeter ng water column (Russian designation: mm water column, mm H 2 O; international: mm H 2 O) ay isang non-systemic unit ng pressure measurement. Raven presyon ng hydrostatic isang haligi ng tubig na 1 mm ang taas, na naka-render sa isang patag na base sa temperatura ng tubig na 4 ° C.
SA Pederasyon ng Russia naaprubahan para sa paggamit bilang isang non-systemic unit ng pagsukat ng presyon nang walang limitasyon sa oras sa lugar ng paggamit "lahat ng mga lugar".
Sa pagsasanay sa diving, madalas na nakatagpo ng isang tao ang pagkalkula ng mekanikal, hydrostatic at presyon ng gas ng isang malawak na hanay ng mga halaga. Depende sa halaga ng sinusukat na presyon, iba't ibang mga yunit ang ginagamit.
Sa mga sistema ng SI at ISS, ang yunit ng presyon ay ang pascal (Pa), sa sistema ng MKGSS - kgf / cm 2 (teknikal na kapaligiran - sa). Torah (mm Hg), atm (pisikal na kapaligiran), m ng tubig ay ginagamit bilang mga non-systemic na yunit ng presyon. Art., at sa Mga hakbang sa Ingles- lb/in 2 . Ang mga ugnayan sa pagitan ng iba't ibang mga yunit ng presyon ay ibinibigay sa Talahanayan 10.1.
Ang mekanikal na presyon ay sinusukat ng puwersa na kumikilos patayo sa unit surface area ng katawan:
kung saan p - presyon, kgf / cm 2;
F - puwersa, kgf;
S - lugar, cm 2.
Halimbawa 10.1. Tukuyin ang presyon na ginagawa ng maninisid sa kubyerta ng sisidlan at sa lupa sa ilalim ng tubig kapag siya ay humakbang (ibig sabihin, nakatayo sa isang paa). Ang bigat ng isang maninisid sa kagamitan sa hangin ay 180 kgf, at sa ilalim ng tubig 9 kgf. Ang lugar ng talampakan ng diving galoshes ay kinuha na 360 cm 2. Solusyon. 1) Ang presyon na ipinadala ng mga diving galoshes sa deck ng barko, ayon sa (10.1):
P \u003d 180/360 \u003d 0.5 kgf / cm
O sa mga yunit ng SI
P \u003d 0.5 * 0.98.10 5 \u003d 49000 Pa \u003d 49 kPa.
Talahanayan 10.1. Mga ugnayan sa pagitan ng iba't ibang mga yunit ng presyon
2) Ang presyon na ipinadala sa pamamagitan ng diving galoshes sa lupa sa ilalim ng tubig:
o sa mga yunit ng SI
P \u003d 0.025 * 0.98 * 10 5 \u003d 2460 Pa \u003d 2.46 kPa.
presyon ng hydrostatic likido kahit saan patayo sa ibabaw kung saan ito kumikilos, at tumataas nang may lalim, ngunit nananatiling pare-pareho sa anumang pahalang na eroplano.
Kung ang ibabaw ng likido ay hindi nakakaranas ng panlabas na presyon (halimbawa, presyon ng hangin) o hindi ito isinasaalang-alang, kung gayon ang presyon sa loob ng likido ay tinatawag na labis na presyon.
kung saan ang p ay ang presyon ng likido, kgf/cm 2 ;
p ay ang density ng likido, gf "s 4 / cm 2;
g - acceleration ng libreng pagkahulog, cm/s 2 ;
Y- tiyak na gravity mga likido, kg/cm 3 , kgf/l;
H - lalim, m.
Kung ang ibabaw ng likido ay nakakaranas ng panlabas na presyon ang presyon sa loob ng likido
Kung ang presyon ng hangin sa atmospera ay kumikilos sa ibabaw ng isang likido, kung gayon ang presyon sa loob ng likido ay tinatawag ganap na presyon(ibig sabihin, presyon na sinusukat mula sa zero - buong vacuum):
kung saan B - atmospheric (barometric) presyon, mm Hg. Art.
Sa mga praktikal na kalkulasyon para sa sariwang tubig tanggapin
Y \u003d l kgf / l at presyon ng atmospera p 0 \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d 10 m ng tubig. Art., pagkatapos ay ang labis na presyon ng tubig sa kgf / cm 2
at ang ganap na presyon ng tubig
Halimbawa 10.2. Maghanap ng ganap na presyon tubig dagat kumikilos sa isang maninisid sa lalim na 150 m, kung ang barometric pressure ay 765 mm Hg. Art., at ang tiyak na gravity ng tubig sa dagat ay 1.024 kgf / l.
Solusyon. Ganap na presyon ng baka sa pamamagitan ng (10/4)
tinantyang halaga ng absolute pressure ayon sa (10.6)
Sa halimbawang ito, ang paggamit ng tinatayang formula (10.6) para sa pagkalkula ay lubos na makatwiran, dahil ang error sa pagkalkula ay hindi lalampas sa 3%.
Halimbawa 10.3. Sa isang guwang na istraktura na naglalaman ng hangin sa ilalim ng presyon ng atmospera p a \u003d 1 kgf / cm 2, na matatagpuan sa ilalim ng tubig, isang butas ang nabuo kung saan nagsimulang dumaloy ang tubig (Larawan 10.1). Anong pressure force ang mararanasan ng diver kung susubukan niyang isara ang butas na ito gamit ang kanyang kamay? Ang lugar "Sa cross section ng butas ay 10X10 cm 2, ang taas ng haligi ng tubig H sa itaas ng butas ay 50 m.
kanin. 9.20. Observation chamber "Galeazzi": 1 - mata; 2 - cable recoil device at cable cut; 3 - angkop para sa input ng telepono; 4 - takip ng hatch; 5 - itaas na porthole; 6 - singsing na attachment ng goma; 7 - mas mababang porthole; 8 - katawan ng camera; 9 - oxygen cylinder na may pressure gauge; 10 - emergency ballast return device; 11 - emergency ballast; 12 - cable ng lampara; 13 - lampara; 14 - electric fan; 15-telepono-mikropono; 16 - baterya ng accumulator; 17 - regenerative working box; 18 - hatch cover porthole
Solusyon. Labis na presyon ng tubig sa butas ayon sa (10.5)
P \u003d 0.1-50 \u003d 5 kgf / cm 2.
Puwersa ng presyon sa kamay ng maninisid mula sa (10.1)
F \u003d Sp \u003d 10 * 10 * 5 \u003d 500 kgf \u003d 0.5 tf.
Ang presyon ng gas na nakapaloob sa sisidlan ay ibinahagi nang pantay-pantay, kung hindi natin isinasaalang-alang ang bigat nito, na, na ibinigay sa mga sukat ng mga sisidlan na ginagamit sa pagsasanay sa diving, ay may hindi gaanong epekto. Ang magnitude ng presyon ng isang pare-pareho ang masa ng gas ay depende sa dami na sinasakop nito at ang temperatura.
Ang ugnayan sa pagitan ng presyon ng isang gas at dami nito sa isang pare-parehong temperatura ay itinatag ng expression
P 1 V 1 = p 2 V 2 (10.7)
Kung saan p 1 at p 2 - paunang at panghuling ganap na presyon, kgf / cm 2;
V 1 at V 2 - paunang at panghuling dami ng gas, l. Ang ugnayan sa pagitan ng presyon ng isang gas at ang temperatura nito sa isang pare-parehong dami ay itinatag ng expression
kung saan ang t 1 at t 2 ay ang inisyal at huling temperatura ng gas, °C.
Sa pare-pareho ang presyon, ang isang katulad na relasyon ay umiiral sa pagitan ng dami at temperatura ng gas
Ang ugnayan sa pagitan ng presyon, dami at temperatura ng isang gas ay itinatag ng pinagsamang batas ng estado ng gas
Halimbawa 10.4. Ang kapasidad ng silindro ay 40 l, ang presyon ng hangin sa loob nito ay 150 kgf / cm 2 ayon sa manometer. Tukuyin ang dami ng libreng hangin sa silindro, ibig sabihin, ang volume ay nabawasan sa 1 kgf / cm 2.
Solusyon. Paunang ganap na presyon p \u003d 150 + 1 \u003d 151 kgf / cm 2, huling p 2 \u003d 1 kgf / cm 2, paunang dami V 1 \u003d 40 l. Libreng dami ng hangin mula sa (10.7)
Halimbawa 10.5. Ang manometer sa oxygen cylinder sa isang silid na may temperatura na 17 ° C ay nagpakita ng presyon na 200 kgf / cm 2. Ang silindro na ito ay inilipat sa kubyerta, kung saan sa susunod na araw sa temperatura na -11 ° C, ang mga pagbabasa nito ay bumaba sa 180 kgf / cm 2. May hinala na oxygen leak. Suriin kung tama ang hinala.
Solusyon. Paunang ganap na presyon p 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 kgf / cm 2, panghuling p 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 kgf / cm 2, paunang temperatura t 1 \u003d 12 \ C, huling t 17 ° C u003d -11 ° C. Tinantyang panghuling presyon mula sa (10.8)
Ang mga hinala ay walang batayan, dahil ang aktwal at kinakalkula na mga presyon ay pantay.
Halimbawa 10.6. Ang isang maninisid sa ilalim ng tubig ay kumonsumo ng 100 l / min ng naka-compress na hangin sa isang presyon ng isang diving depth na 40 m. Tukuyin ang daloy ng rate ng libreng hangin (i.e., sa isang presyon ng 1 kgf / cm 2).
Solusyon. Paunang ganap na presyon sa lalim ng paglulubog ayon sa (10.6)
P 1 \u003d 0.1 * 40 \u003d 5 kgf / cm 2.
Panghuling ganap na presyon P 2 \u003d 1 kgf / cm 2
Paunang daloy ng hangin Vi = l00 l/min.
Libreng daloy ng hangin ayon sa (10.7)
Noong nakaraang taon namin natapos gawaing disenyo sa paksang "Presyur at kahalagahan nito sa pagsasanay." Interesado kami sa kahalagahan ng pressure sa mundo sa paligid namin. Ito ay kagiliw-giliw na makahanap ng aplikasyon ng aming kaalaman para sa mga praktikal na layunin.
Talagang gusto naming maglakad-lakad sa kagubatan ng taglamig. Ito ay naging kawili-wili: bakit maaari kang mahulog sa isang snowdrift, nakatayo nang walang skis, at sa skis maaari kang mag-slide kasama ang anumang snow slide. Sa bahay, nakaupo sa isang matigas na dumi, hindi posible na umupo nang napakatagal, at maaari kang umupo sa isang madaling upuan nang maraming oras. Bakit?
Sa pagtingin sa iba't ibang mga makina, binibigyang pansin namin iba't ibang laki mga gulong. Bakit ang mga mabibigat na trak at ATV ay may napakalawak na gulong?
Ang konsepto ng presyon.
Presyon at puwersa ng presyon
Paulit-ulit naming kinailangan na obserbahan kung paano humahantong ang pagkilos ng parehong puwersa iba't ibang resulta. Halimbawa, gaano man tayo kalakas magpindot sa pisara, malamang na hindi natin ito matusok gamit ang ating daliri. Ngunit kumikilos na may parehong puwersa sa ulo ng isang pushpin, madali naming itaboy ang matalim na dulo sa parehong board. Upang hindi mahulog sa malalim na niyebe, ang isang tao ay naglalagay ng skis. At kahit na ang bigat ng isang tao ay hindi nagbabago, sa ski ay hindi siya nagtutulak sa ibabaw ng niyebe.
Ang mga ito at marami pang ibang mga halimbawa ay nagpapakita na ang resulta ng pagkilos ng isang puwersa ay nakasalalay hindi lamang sa nito numerical value, ngunit din ang ibabaw na lugar, ang parehong puwersa ay nagpapatupad ng iba't ibang mga presyon.
Ang presyon ay ang ratio ng puwersa na kumikilos sa ibabaw ng isang katawan patayo sa ibabaw na ito sa lugar ng ibabaw na ito:
PRESSURE = FORCE_
Ang presyon ay karaniwang tinutukoy ng titik p. Samakatuwid, maaari mong isulat ang formula gamit ang mga pagtatalaga ng titik (tandaan na ang puwersa ay tinutukoy ng titik F, at ang lugar ay tinutukoy ng S): p \u003d _F_
Ang presyon ay nagpapakita kung gaano karaming puwersa ang kumikilos sa isang unit area ng ibabaw ng isang katawan. Ang yunit ng presyon ay pascal (Pa). Ang presyon ng isang Pascal ay nagdudulot ng puwersa ng isang Newton sa isang lugar na isang metro kuwadrado: 1 Pa = 1 N/1m².
Ang puwersa na lumilikha ng presyon sa isang ibabaw ay tinatawag na puwersa ng presyon.
Kung pinarami mo ang presyon sa lugar ng ibabaw, maaari mong kalkulahin ang puwersa ng presyon: puwersa ng presyon \u003d lugar ng presyon, o pareho sa pagsusulat:
Upang mabawasan ang presyon, sapat na upang madagdagan ang lugar kung saan kumikilos ang puwersa. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagtaas ng lugar sa ibabang bahagi ng pundasyon, sa gayon ay binabawasan ang presyon ng bahay sa lupa. Ang mga traktor at tangke ay may isang malaking lugar ng track, kaya, sa kabila ng kanilang malaking timbang, ang kanilang presyon sa lupa ay hindi masyadong malaki: ang mga makinang ito ay maaari pang dumaan sa marshy, latian na mga lupa.
Sa mga kaso kung saan kinakailangan upang taasan ang presyon, ang lugar sa ibabaw ay nabawasan (habang ang puwersa ng presyon ay nananatiling pareho). Kaya, upang madagdagan ang presyon, patalasin nila ang mga piercing at cutting tool - gunting, kutsilyo, karayom, wire cutter.
2. Presyon sa lalim
Ang isang maninisid na may kaunting kagamitan ay maaaring sumisid sa lalim na humigit-kumulang 80 metro. Kung kinakailangan na sumisid nang mas malalim, ginagamit ang mga espesyal na spacesuit, at ginagamit ang mga espesyal na sasakyan sa malalim na dagat - mga submarino, bathyscaphe. Pinoprotektahan nila ang isang tao mula sa napakalaking presyon na kumikilos sa katawan, na nalubog sa lalim. Paano lumalabas ang presyur na ito?
Hatiin natin ang likido sa mga pahalang na layer. Naka-on itaas na layer likido, kumikilos ang gravity, kaya ang bigat ng itaas na layer ng likido ay lumilikha ng presyon sa pangalawang layer. Ang gravity ay kumikilos din sa pangalawang layer, at ang bigat ng pangalawang layer ay lumilikha ng presyon sa ikatlong layer. Gayunpaman, ayon sa batas ni Pascal, inililipat ng pangalawang layer ang presyon ng itaas na layer sa ikatlong layer nang walang pagbabago. Kaya ang ikatlong layer ay nasa ilalim malaking pressure kaysa sa pangalawa. Ang isang katulad na larawan ay sinusunod na may kasunod na mga layer: mas malalim, mas malaki ang presyon. Sa isang likidong pinipiga ng presyur na ito, ang isang nababanat na puwersa ay lumitaw, na nagbibigay ng presyon sa mga dingding at ilalim ng sisidlan at sa ilalim ng ibabaw ng mga katawan na nahuhulog sa likido.
Kalkulahin natin ang presyon na ibinibigay ng isang likidong haligi na may taas na h sa ilalim ng sisidlan, ang lugar kung saan ay S. Ang bigat na katumbas ng gravity ay nagbibigay ng presyon sa ilalim ng sisidlan. Kinakalkula namin ang puwersa ng grabidad ayon sa pormula na kilala sa amin: Ftyazh \u003d m g, kung saan ang m ay ang masa ng likido. Kahit na ang masa ay hindi alam sa amin, maaari naming kalkulahin ito mula sa dami at density: m = p V
Kinukuha namin ang density mula sa talahanayan, at kalkulahin ang dami ng V. Ang dami, tulad ng alam mo, ay katumbas ng produkto ng base area S at ang taas h; V=s h. Ang masa ng likido ay magiging katumbas ng: m = p V= p S h
Palitan ang masa sa formula para sa pagkalkula ng puwersa ng grabidad:
Fstrand = m g = p S h g
Tukuyin ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan:
Tulad ng makikita mula sa formula, ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan ay direktang proporsyonal sa taas ng haligi ng likido.
Gamit ang parehong formula, maaari mong kalkulahin ang presyon ng isang likidong haligi: pagkatapos, bilang h, dapat nating palitan ang lalim kung saan nais nating matukoy ang presyon.
Dahil ang batas ng Pascal ay may bisa hindi lamang para sa mga likido, kundi pati na rin para sa mga gas, ang lahat ng nasa itaas na pangangatwiran at konklusyon ay nalalapat hindi lamang sa mga likido, kundi pati na rin sa mga gas.
Madalas sinasabi na nakatira tayo sa ilalim ng layer ng hangin ng hangin na nakapalibot sa Earth. Ito ay atmospheric pressure. Ito ay kilala na sa pagtaas ng altitude, bumababa ang presyon ng atmospera. Ito ay madaling ipaliwanag: kung mas mataas tayo, mas mababa ang taas ng haligi ng hangin h, na nangangahulugan na ang presyon na nilikha nito ay mas mababa din.
3. Paghahatid ng presyon sa pamamagitan ng mga likido at gas
Ang mga matibay na katawan ay nagpapadala ng presyon na ibinibigay sa kanila sa direksyon ng puwersa. Halimbawa, itinutulak ng isang pindutan ang board sa parehong direksyon kung saan pinindot ito ng isang daliri.
Ang sitwasyon ay medyo naiiba para sa mga likido at gas. Kung magpapalaki tayo lobo, pagkatapos ay sa pamamagitan ng ating paghinga ay nagsasagawa tayo ng presyon sa isang napaka-espesipikong direksyon. Gayunpaman, ang bola ay napalaki sa lahat ng direksyon.
Habang naglalaro ng mga homemade sprinkler, pinipiga ng mga lalaki ang mga plastik na garapon na puno ng tubig mula sa mga gilid. Sa kasong ito, ang tubig ay lumalabas sa butas sa plug - ang direksyon ng presyon ay nagbabago. Ang mga ito at ang mga katulad na eksperimento ay nagpapatunay sa batas ni Pascal, na nagsasabing: ang mga likido at gas ay nagpapadala ng presyon na ibinibigay sa kanila nang walang pagbabago sa bawat punto ng likido o gas.
Ang pag-aari na ito ng mga likido at gas ay ipinaliwanag ng kanilang istraktura. Sa lugar ng likido o gas kung saan inilalapat ang presyon, ang mga particle ng sangkap ay matatagpuan nang mas siksik kaysa dati. Ngunit ang mga particle ng bagay sa mga likido at gas ay mobile, at sa kadahilanang ito ay hindi sila matatagpuan nang mas makapal sa isang lugar kaysa sa isa pa. Samakatuwid, ang mga particle ay muling ipinamamahagi nang pantay-pantay, ngunit sa isang mas malapit na distansya mula sa bawat isa. Ang presyon na ginawa sa isang bahagi ng mga particle ng isang sangkap ay inililipat sa lahat ng iba pang mga particle.
Ang batas ni Pascal ay sumasailalim sa disenyo ng mga hydraulic at pneumatic na makina at kagamitan.
Ang mga hydraulic machine ay batay sa dalawang cylindrical na sisidlan ng iba't ibang diameters na puno ng likido, kadalasang langis. Ang mga sisidlan ay magkakaugnay sa pamamagitan ng isang tubo. Ang bawat isa sa mga sisidlan ay may piston na akma nang mahigpit sa mga dingding ng sisidlan, ngunit sa parehong oras ay maaaring malayang gumagalaw pataas at pababa.
Kung ang piston ng isang maliit na silindro ay kumikilos sa pamamagitan ng puwersa F1, kung gayon, alam ang lugar nito (tinukoy namin itong S1), madaling kalkulahin ang presyon na ginawa dito:
Ayon sa batas ni Pascal, ililipat ng likido ang presyur na ito sa malaking piston nang walang pagbabago: mula sa ibaba, ang likido ay nagsasagawa ng presyon p sa malaking piston. Ibinigay na ang lugar ng malaking piston ay S2, kinakalkula namin ang puwersa ng presyon F2:
Ipinapahayag namin ang presyon mula sa formula (2) at makuha ang:
Tandaan na ang kaliwang bahagi ng pagkakapantay-pantay (1) at (3) ay pantay-pantay sa isa't isa. Samakatuwid, ang kanang bahagi ng mga pagkakapantay-pantay na ito ay pantay din, iyon ay:
Kung saan sinusundan iyon
Kaya, nakuha namin ang sumusunod na resulta: kung gaano karaming beses ang lugar ng pangalawang piston ay mas malaki kaysa sa lugar ng una, ang parehong bilang ng beses na ang hydraulic machine ay nagbibigay ng pakinabang sa lakas.
Ang mga istruktura na nilikha batay sa prinsipyo ng isang hydraulic machine ay malawakang ginagamit sa engineering.
Kabanata 2. Praktikal na aplikasyon
1. Pagkalkula ng presyon ng tao sa skis at wala sila.
Ang aking timbang ay 46 kilo. Alam na ang puwersa ng grabidad ay kinakalkula ng formula
Ft \u003d mg; ang pangunahing pormula ay kukuha ng sumusunod na anyo: p = ; kung saan ang S ay ang lugar ng parehong skis, alam ang mga sukat ng skis, kinakalkula namin ito.
Mga sukat ng ski 1.6 m 0.04 m; pagkatapos ay S1 \u003d 1.6 0.04 \u003d 0.064 (m²) (Ito ang lugar ng isang ski, at mayroon kaming dalawa sa kanila). Bilang resulta, ang huling formula ng pagkalkula ay magiging ganito: p = = = 3593 = 3593Pa
Ngayon kalkulahin natin ang presyon na inilalapat ko habang nakatayo sa sahig. Kalkulahin ang mga sukat ng talampakan ng sapatos na 26cm * 10.5 cm, pagkatapos
S2 = 0.26m * 0.105m = 0.027m² (ito ang lugar ng isang solong, mayroon kaming dalawa sa kanila). Bilang resulta, ang huling formula ng pagkalkula ay magiging ganito:
Р2 = = 8518 Pa
Bilang resulta ng mga kalkulasyon, nalaman na ang presyon sa skis ay 3595 Pa, at ang presyon na walang skis sa suporta ay 8518 Pa.
Bilang resulta ng mga kalkulasyon, ang ski area ay 0.128 m², at ang nag-iisang lugar ay 0.054 m².
0.128m² > 0.054m² ng 2.3 beses.
Mula dito maaari naming iguhit ang sumusunod na konklusyon: kung gaano karaming beses namin pinalaki ang lugar ng suporta, ang presyon na nilikha namin sa suporta ay bumababa ng parehong halaga.
2. Pagkalkula ng presyon sa suporta sa iba't ibang posisyon ng bar.
Kailangan ba nating gawin ito upang malaman kung paano gumawa ng brickwork sa bansa? Sa alin sa mga kaso magkakaroon ng mas kaunting presyon?
Subukan nating sukatin ang bar. Ang mga sukat ng bar ay 10 cm * 6 cm * 4 cm Para sa mga kalkulasyon, ginagamit namin ang mga sumusunod na formula: p \u003d Ft \u003d mg p \u003d
Hanapin ang lugar ng mga mukha:
S1 = 0.1m * 0.06m = 0.006 m²
S2 = 0.1m * 0.04m = 0.004 m²
S3 = 0.06 * 0.04m = 0.0024m²
Timbangin natin ang bar. m = 100g = 0.1 kg
Gawin natin ang mga kinakailangang kalkulasyon.
p1 = = Pa = 167 Pa p2 = = Pa = 250 Pa p3 = Pa = 417 Pa
Isinasaalang-alang ang pag-asa ng presyur sa lugar ng suporta, nakarating kami sa konklusyon: kung gaano karaming beses namin nadagdagan ang lugar ng suporta, ang presyon na nilikha namin sa suporta ay bumababa ng parehong halaga.
S1 (0.006m²) > S2 (0.004m²) > S3 (0.0024m²)
3. Pagkalkula ng presyon ng likido sa ilalim ng mga sisidlan.
SA praktikal na buhay nakasalubong namin ang mga sisidlan iba't ibang hugis: mga bangko iba't ibang laki, bote, kaldero, tabo. Kalkulahin ang presyon sa ilalim ng mga sisidlan iba't ibang hugis nagbibigay ng isang haligi ng tubig.
Ibuhos ang tubig sa isang 3-litro at litro na garapon 1 litro ng tubig at kalkulahin ang presyon ng likido sa ilalim ng mga sisidlan. Iba ang taas ng column ng likido sa mga garapon. Sa isang 3-litro na garapon ito ay 5 cm, at sa isang litro na garapon ito ay 14 cm.
Formula ng pagkalkula para sa paghahanap ng presyon sa isang likido:
P \u003d ρ g h ρ \u003d 1000 kg / m² (densidad ng tubig) h1 \u003d 14 cm \u003d 0.14 m h2 \u003d 5 cm \u003d 0.05 m
Presyon sa ilalim ng isang litro na garapon: P1 = 1000kg/m * 10N/kg * 0.14m = 1400N/m = 1400Pa
Presyon sa ilalim ng 3-litro na garapon: Р2 = 1000kg/m * 10N/kg * 0.05m = 500N/kg = 500Pa h1 (0.14 m) > h2 (0.05m) p1 (1400 Pa) > p2 ( 500 Pa) )
Bilang resulta ng eksperimento, nalaman namin na ang parehong dami ng tubig ay mayroon magkaibang pressure sa ilalim ng mga sisidlan at direktang nakasalalay lamang sa taas ng haligi ng likido.
Kabanata 3. Presyon sa kalikasan at teknolohiya.
Nang makilala namin ang literatura sa paksang Presyon, marami kaming natutunan na kawili-wili at nakapagtuturo na mga bagay.
1. Presyon ng atmospera sa wildlife
Ang mga langaw at mga palaka sa puno ay nakakapit sa salamin sa bintana dahil sa maliliit na suction cup, na lumilikha ng vacuum, at pinapanatili ng presyur ng atmospera ang sucker sa salamin.
Ang malagkit na isda ay may suction surface na binubuo ng isang serye ng mga fold na bumubuo ng malalalim na "bulsa". Kapag sinubukan mong tanggalin ang suction cup mula sa ibabaw kung saan ito natigil, ang lalim ng mga bulsa ay tumataas, ang presyon sa mga ito ay bumababa, at pagkatapos ay ang panlabas na presyon ay pinindot ang suction cup nang mas malakas.
Ang isang elepante ay gumagamit ng atmospheric pressure sa tuwing gusto nitong uminom. Ang kanyang leeg ay maikli, at hindi niya maiyuko ang kanyang ulo sa tubig, ngunit ibinababa lamang ang kanyang baul at kumukuha ng hangin. Sa ilalim ng impluwensya ng presyur sa atmospera, ang puno ng kahoy ay puno ng tubig, pagkatapos ay yumuko ang elepante at nagbuhos ng tubig sa bibig nito.
Ang epekto ng pagsipsip ng swamp ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na kapag ang binti ay nakataas, isang rarefied space ay nabuo sa ilalim nito. Ang preponderance ng atmospheric pressure sa kasong ito ay maaaring umabot sa 1000 N bawat foot area ng isang may sapat na gulang. Gayunpaman, ang mga kuko ng mga artiodactyl na hayop, kapag hinugot mula sa lusak, hinahayaan ang hangin na dumaan sa kanilang hiwa sa nagresultang rarefied space. Ang presyon mula sa itaas at ibaba ng kuko ay katumbas, at ang binti ay kinuha nang walang labis na kahirapan.
2. Ang paggamit ng pressure sa teknolohiya.
ang presyon sa kailaliman ng dagat ay napakataas, kaya ang isang tao ay hindi maaaring nasa lalim nang walang espesyal na kagamitan. Sa scuba diving, maaaring bumaba ang isang tao sa lalim na humigit-kumulang 100 metro. Ang pagkakaroon ng protektahan ang kanyang sarili sa katawan ng isang submarino, ang isang tao ay maaaring lumubog hanggang sa isang kilometro sa kailaliman ng dagat. At tanging ang mga espesyal na aparato - bathyscaphes at bathyspheres - ay nagpapahintulot sa iyo na bumaba sa lalim ng ilang kilometro.
Noong nakaraang taon, naganap ang deep-sea research ng ating Lake Baikal. Ang apparatus na bumaba sa ilalim ng sagradong lawa ay tinatawag na "Mir". Ang mga natatanging larawan ng landscape, flora at fauna ng Baikal ay kinuha. Ang mga sample ng lupa ay kinuha mula sa ilalim ng lawa. Ito ay binalak na ipagpatuloy ang gawaing sinimulan sa pag-aaral ng pinakamalalim na lawa sa mundo.
kapag sumisid nang malalim gamit ang scuba gear, dapat protektahan ng isang tao ang kanyang sarili mula sa decompression sickness. Ito ay nangyayari kung ang scuba diver ay mabilis na tumaas mula sa lalim hanggang sa ibabaw. Ang presyon ng tubig ay bumababa nang husto at ang hangin na natunaw sa dugo ay lumalawak. Ang mga nagresultang bula ay bumabara mga daluyan ng dugo, nakakasagabal sa paggalaw ng dugo, at maaaring mamatay ang isang tao. Samakatuwid, ang mga scuba diver ay dahan-dahang umakyat upang ang dugo ay may oras upang dalhin ang mga nagresultang bula ng hangin sa mga baga.
Umiikot ang kapaligiran axis ng lupa kasama ang lupa. Kung ang kapaligiran ay nakatigil, kung gayon ang isang bagyo na may bilis ng hangin na higit sa 1500 km / h ay patuloy na maghahari sa Earth.
dahil sa atmospheric pressure sa bawat isa square centimeter ang ating katawan ay sumasailalim sa puwersang 10N.
ilang planeta solar system mayroon ding mga atmospheres, ngunit ang kanilang presyon ay hindi pinapayagan ang isang tao na naroroon nang walang spacesuit. Sa Venus, halimbawa, ang presyon ng atmospera ay halos 100 atm, sa Mars - mga 0.006 atm.
Ang mga barometer ng Torricelli ay ang pinakatumpak na mga barometer. Nilagyan ang mga ito ng mga meteorolohikong istasyon at, ayon sa kanilang patotoo, sinusuri ang pagpapatakbo ng mga aneroid barometer.
Ang aneroid barometer ay isang napakasensitibong instrumento. Halimbawa, ang pag-akyat sa huling palapag ng isang 9-palapag na gusali, dahil sa pagkakaiba sa presyon ng atmospera sa iba't ibang taas, makikita natin ang pagbaba ng presyon ng atmospera ng 2-3 mm Hg. Art.
artipisyal na pagbaba o pagtaas ng atmospheric pressure sa mga espesyal na silid - mga silid ng presyon - ay ginagamit sa mga layuning panggamot. Ang isa sa mga pamamaraan ng barotherapy (Griyego na "therapy" - paggamot) ay ang pagtatakda ng mga garapon ng medikal na salamin sa bahay.
pagdikit ng isang karayom o pin sa tela, lumikha kami ng isang presyon ng mga 100 MPa.
3. Kawili-wiling mga katotohanan
* Bakit mahirap umupo sa isang simpleng bangkito, samantalang sa isang upuan, kahoy din, hindi naman ito mahirap? Bakit mahinang humiga sa duyan ng lubid, na hinabi sa ilalim ng medyo matigas na mga sintas?*
Hindi mahirap hulaan. Ang upuan ng isang simpleng dumi ay patag; ang ating katawan ay nakikipag-ugnayan lamang dito sa pamamagitan ng malaking ibabaw kung saan ang lahat ng bigat ng katawan ay puro. Ang upuan ay may malukong upuan; ito ay nakikipag-ugnayan sa katawan sa isang malaking ibabaw; ang bigat ng katawan ay ipinamamahagi sa ibabaw na ito: may mas kaunting pagkarga, mas kaunting presyon sa bawat yunit ng ibabaw.
Para sa mga mabibigat na sasakyan, napakalawak na gulong ay ginawa. Binabawasan nito ang presyon sa kalsada. Ang presyon ay dapat mabawasan kapag nagmamaneho sa isang latian na ibabaw. Para dito, inilalagay ang mga kahoy na chags, kung saan kahit na ang mga tangke ay maaaring magmaneho.
Ang mga karayom, talim, at pagputol ng mga bagay ay matalas na pinatalas upang, sa maliit na puwersa, maraming presyon ang nalikha sa punto. Ang mga tool na ito ay mas madaling gamitin.
Maaari rin itong maobserbahan sa kaharian ng hayop. Ito ay mga pangil ng mga hayop, kuko, tuka, atbp.
Paano tayo umiinom?
Posible bang pag-isipan ito? tiyak. Naglalagay kami ng baso o kutsara na may likido sa aming bibig at "iginuhit" ang kanilang mga nilalaman sa aming sarili. Ito ay ang simpleng "paghila sa" ng likido, kung saan tayo ay nakasanayan na, at ito ay kinakailangan upang ipaliwanag. Bakit, sa katunayan, ang likido ay dumadaloy sa ating mga bibig? Ano ang nabighani sa kanya? Ang dahilan ay ito: kapag umiinom tayo, lumalawak tayo dibdib at sa gayon ay bihira natin ang hangin sa bibig; sa ilalim ng presyon ng hangin sa labas, ang likido ay dumadaloy sa espasyo kung saan mas mababa ang presyon, at sa gayon ay tumagos sa ating bibig.
Sa kabaligtaran, na nakuha ang leeg ng bote gamit ang iyong mga labi, hindi ka "maglalabas" ng tubig mula dito sa iyong bibig nang may anumang pagsisikap, dahil ang presyon ng hangin sa bibig at sa itaas ng tubig ay pareho.
Kaya, mahigpit na nagsasalita, umiinom kami hindi lamang sa bibig, kundi pati na rin sa mga baga; dahil ang paglawak ng baga ang dahilan kung bakit ang likido ay sumusugod sa ating bibig.
Sa kurso ng gawaing isinagawa, malalim naming natutunan ang konsepto ng "Pressure" mula sa pisikal na pananaw. Isinasaalang-alang ang aplikasyon nito sa iba't ibang mga sitwasyon sa buhay, sa kalikasan at teknolohiya. Natutunan namin ang kahalagahan ng konseptong ito para sa mundo ng hayop, na itinuturing na mga kaso praktikal na aplikasyon presyon sa buhay ng tao at wildlife. Kinakalkula namin gamit ang mga kasanayan sa matematika at pinag-aralan ang mga pattern ng pagpapakita ng presyon sa mga sumusunod na sitwasyon:
Presyon ng tao sa iba't ibang sitwasyon;
Ang presyon ng likido sa ilalim ng mga sisidlan;
Ang presyon ng isang solidong katawan sa isang suporta;
Presyon sariling katawan sa oras ng panganib.
Bilang resulta ng pananaliksik, ang mga sumusunod na konklusyon ay nakuha:
1. Sa mga solido Ang presyon ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagtaas ng lugar ng tindig.
2. Sa mga likido at gas, ang presyon ay direktang nakasalalay sa taas ng likido o haligi ng gas
>> Presyon at puwersa ng presyon
Isinumite ng mga mambabasa mula sa mga site sa Internet
Isang koleksyon ng mga abstract ng mga aralin sa physics, abstracts sa isang paksa mula sa kurikulum ng paaralan. kalendaryo pampakay na pagpaplano, physics grade 7 online, mga libro at textbook sa physics. Ang mag-aaral ay naghahanda para sa aralin.