Yoğunluk cinsinden basınç formülü. Hava, buhar, sıvı veya katı için basınç formülü

Bu derste, matematiksel dönüşümler ve mantıksal sonuçlar kullanılarak, bir sıvının bir kabın tabanındaki ve duvarlarındaki basıncını hesaplamak için bir formül elde edilecektir.

Konu: Katıların, sıvıların ve gazların basıncı

Ders: Bir Sıvının Bir Geminin Tabanı ve Duvarları Üzerindeki Basıncının Hesaplanması

Kabın tabanı ve duvarları üzerindeki basıncı hesaplamak için formülün türetilmesini basitleştirmek için, dikdörtgen paralel boru şeklinde bir kap kullanmak en uygunudur (Şekil 1).

Pirinç. 1. Sıvı basıncını hesaplamak için kap

Bu geminin dibinin alanı S, onun yüksek - H. Kabın tüm yüksekliğine kadar sıvı ile dolu olduğunu varsayalım. H. Alttaki basıncı belirlemek için, tabana etki eden kuvveti taban alanına bölmeniz gerekir. Bizim durumumuzda, kuvvet sıvının ağırlığıdır. P gemide bulunan

Kaptaki sıvı sabit olduğundan ağırlığı güce eşit sıvının kütlesi biliniyorsa hesaplanabilen yerçekimi m

sembolü olduğunu hatırlayın. G serbest düşüş ivmesi.

Bir sıvının kütlesini bulmak için yoğunluğunu bilmeniz gerekir. ρ ve hacim V

Alt alanı kabın yüksekliği ile çarparak kaptaki sıvının hacmini elde ederiz.

Bu değerler başlangıçta bilinmektedir. Bunları yukarıdaki formüllerde sırayla değiştirirsek, basıncı hesaplamak için aşağıdaki ifadeyi alırız:

Bu ifadede pay ve payda aynı değeri içerir. S geminin dibinin alanıdır. Azaltırsanız, kabın altındaki sıvının basıncını hesaplamak için istediğiniz formülü elde edersiniz:

Bu nedenle, basıncı bulmak için sıvının yoğunluğunu serbest düşüş ivmesi değeri ve sıvı sütununun yüksekliği ile çarpmak gerekir.

Yukarıda elde edilen formüle formül denir. hidrostatik basınç. Basıncı bulmanızı sağlar dibe Gemi. Basınç nasıl hesaplanır yanalduvarlar Gemi? Bu soruyu cevaplamak için, son derste aynı seviyedeki baskının her yönde aynı olduğunu belirlediğimizi unutmayın. Bu, belirli bir derinlikte sıvının herhangi bir noktasındaki basıncın H bulunabilir aynı formülle.

Birkaç örneğe bakalım.

İki gemi alalım. Bunlardan biri su, diğeri ayçiçek yağı içerir. Her iki kaptaki sıvı seviyesi aynıdır. Bu sıvıların basıncı kapların dibinde aynı mı olacak? Kesinlikle değil. Hidrostatik basıncı hesaplama formülü, sıvının yoğunluğunu içerir. yoğunluktan beri ayçiçek yağı suyun yoğunluğundan daha az ve sıvı kolonunun yüksekliği aynıysa, yağ sudan daha az tabana basınç uygulayacaktır (Şekil 2).

Pirinç. 2. ile sıvılar farklı yoğunluk kolonun aynı yüksekliğinde, tabana farklı basınçlar uygulanır

Bir örnek daha. Farklı şekillerde üç kap vardır. İçlerine aynı seviyeye kadar aynı sıvı dökülür. Kapların altındaki basınç aynı mı olacak? Sonuçta, kaplardaki sıvıların kütlesi ve dolayısıyla ağırlığı farklıdır. Evet, basınç aynı olacaktır (Şekil 3). Gerçekten de, hidrostatik basınç formülünde, kabın şeklinden, tabanının alanından ve içine dökülen sıvının ağırlığından söz edilmez. Basınç, yalnızca sıvının yoğunluğu ve sütununun yüksekliği ile belirlenir.

Pirinç. 3. Sıvı basıncı kabın şekline bağlı değildir

Bir sıvının bir kabın tabanındaki ve duvarlarındaki basıncını bulmak için bir formül elde ettik. Bu formül aynı zamanda belirli bir derinlikteki sıvı hacmindeki basıncı hesaplamak için de kullanılabilir. Bir scuba dalgıcının dalış derinliğini belirlemek, batiskafların, denizaltıların tasarımını hesaplarken ve diğer birçok bilimsel ve mühendislik problemini çözmek için kullanılabilir.

bibliyografya

1. Peryshkin A.V. Fizik. 7 hücre - 14. baskı, klişe. - M.: Bustard, 2010.
2. Peryshkin A.V. Fizikteki problemlerin toplanması, 7-9 hücre: 5. baskı, klişe. - M: Sınav Yayınevi, 2010.
3. Lukashik V. I., Ivanova E. V. 7-9. sınıflar için fizikteki problemlerin toplanması Eğitim Kurumları. - 17. baskı. - M.: Aydınlanma, 2004.

1. Tek bir dijital eğitim kaynakları koleksiyonu ().

Ev ödevi

1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. 7-9 No. 504-513. sınıflar için fizikteki problemlerin toplanması.

Kayaklı adam ve onlarsız.

Gevşek karda, bir kişi her adımda derinden batarak büyük zorluklarla yürür. Ancak kayaklar giydikten sonra neredeyse içine düşmeden yürüyebilir. Niye ya? Kayaklı veya kayaksız, bir kişi kar üzerinde kendi ağırlığına eşit bir kuvvetle hareket eder. Ancak bu kuvvetin etkisi her iki durumda da farklıdır çünkü kişinin bastığı yüzey alanı kayaklı ve kayaksız olarak farklıdır. Kayakların yüzey alanı neredeyse 20 kat daha fazla alan tabanlar. Bu nedenle, kayak üzerinde duran bir kişi, kar yüzeyinin her santimetrekaresine kayaksız karda ayakta durmaktan 20 kat daha az bir kuvvetle etki eder.

Bir gazeteyi düğmelerle tahtaya iğneleyen öğrenci, her düğmeye aynı kuvvetle etki eder. Ancak, daha keskin uçlu bir düğmenin ağaca girmesi daha kolaydır.

Bu, bir kuvvetin etkisinin sonucunun sadece modülüne, yönüne ve uygulama noktasına değil, aynı zamanda uygulandığı yüzeyin alanına (etki ettiği dik) da bağlı olduğu anlamına gelir.

Bu sonuç, fiziksel deneylerle doğrulanır.

Deneyim Bu kuvvetin sonucu, yüzeyin birim alanı başına hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Çiviler küçük bir tahtanın köşelerine çakılmalıdır. İlk olarak tahtaya çakılan çivileri uçları yukarı gelecek şekilde kumun üzerine yerleştirip tahtaya ağırlık koyuyoruz. Bu durumda çivi başları kuma sadece hafifçe bastırılır. Ardından tahtayı ters çevirin ve çivileri ucuna koyun. Bu durumda, destek alanı daha küçüktür ve aynı kuvvetin etkisi altında çiviler kumun derinliklerine iner.

Tecrübe etmek. İkinci illüstrasyon.

Bu kuvvetin etkisinin sonucu, her bir yüzey alanı birimine hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Ele alınan örneklerde, kuvvetler cismin yüzeyine dik olarak etki etmiştir. Kişinin ağırlığı kar yüzeyine dikti; butona etkiyen kuvvet, tahtanın yüzeyine diktir.

Yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin bu yüzeyin alanına oranına eşit değere basınç denir..

Basıncı belirlemek için yüzeye dik olarak etki eden kuvveti yüzey alanına bölmek gerekir:

basınç = kuvvet / alan.

Bu ifadede yer alan miktarları gösterelim: basınç - P, yüzeye etki eden kuvvet, - F ve yüzey alanı S.

Sonra formülü elde ederiz:

p = F/S

Aynı alana etki eden daha büyük bir kuvvetin daha fazla basınç üreteceği açıktır.

Basınç birimi, bu yüzeye dik 1 m2'lik bir yüzeye etki eden 1 N'luk bir kuvvet oluşturan basınç olarak alınır..

Basınç birimi - Newton başına metrekare (1 N / m 2). Fransız bilim adamının anısına Blaise Pascal buna pascal denir baba). Böylece,

1 Pa = 1 N / m2.

Diğer basınç birimleri de kullanılır: hektopaskal (hPa) ve kilopaskal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Problemin durumunu yazalım ve çözelim.

verilen : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?

SI birimlerinde: S = 0,03 m 2

Çözüm:

P = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,

P\u003d 450 / 0.03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

"Cevap": p = 15000 Pa = 15 kPa

Basıncı azaltmanın ve artırmanın yolları.

Ağır bir tırtıl traktör, toprakta 40-50 kPa'ya eşit, yani 45 kg ağırlığındaki bir çocuğun basıncından sadece 2-3 kat daha fazla bir basınç üretir. Bunun nedeni, tırtıl tahriki sayesinde traktörün ağırlığının daha geniş bir alana dağılmasıdır. Ve biz bunu belirledik desteğin alanı ne kadar büyük olursa, bu destek üzerinde aynı kuvvet tarafından üretilen basınç o kadar az olur .

Küçük veya büyük bir basınç almanız gerekip gerekmediğine bağlı olarak, destek alanı artar veya azalır. Örneğin, toprağın inşa edilmekte olan bir binanın basıncına dayanabilmesi için temelin alt kısmının alanı arttırılır.

Kamyon lastikleri ve uçak şasileri binek otomobillerden çok daha geniş yapılır. Özellikle geniş lastikler, çöllerde seyahat etmek üzere tasarlanmış otomobiller için yapılmıştır.

Traktör, tank veya bataklık gibi, paletlerin geniş bir taşıma alanına sahip olan ağır makineler, bir kişinin geçemeyeceği bataklık araziden geçer.

Öte yandan, küçük bir yüzey alanı ile, küçük bir kuvvetle büyük bir basınç oluşturulabilir. Örneğin, bir düğmeye bir tahtaya bastığımızda, yaklaşık 50 N'lik bir kuvvetle hareket ediyoruz. Düğme ucunun alanı yaklaşık 1 mm 2 olduğundan, ürettiği basınç şuna eşittir:

p \u003d 50 N / 0.000001 m 2 \u003d 50.000.000 Pa \u003d 50.000 kPa.

Karşılaştırma için, bu basınç, bir paletli traktörün toprağa uyguladığı basıncın 1000 katıdır. Bunun gibi daha birçok örnek bulunabilir.

Bıçak kesme ve nokta delici aletler(bıçak, makas, kesici, testere, iğne vb.) özel olarak bilenmiştir. Keskin bir bıçağın bilenmiş kenarı küçük bir alana sahiptir, bu nedenle küçük bir kuvvet bile çok fazla basınç oluşturur ve böyle bir aletle çalışmak kolaydır.

Yaban hayatında da kesici ve delici aletler bulunur: bunlar dişler, pençeler, gagalar, sivri uçlar vb. - hepsi sert malzemeden yapılmış, pürüzsüz ve çok keskin.

Baskı yapmak

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir.

Gazların, katı ve sıvılardan farklı olarak, bulundukları kabın tamamını doldurduklarını zaten biliyoruz. Örneğin, gazları depolamak için bir çelik silindir, bir oda araba lastiği ya da voleybol. Bu durumda gaz, silindirin, haznenin veya içinde bulunduğu herhangi bir cismin duvarlarına, tabanına ve kapağına basınç uygular. Gaz basıncı, katı bir cismin destek üzerindeki basıncından başka sebeplerden kaynaklanır.

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir. Hareketleri sırasında birbirleriyle ve gazın bulunduğu kabın duvarlarıyla çarpışırlar. Gazın içinde çok sayıda molekül vardır ve bu nedenle etkilerinin sayısı çok fazladır. Örneğin, bir odadaki hava moleküllerinin 1 cm2'lik bir yüzeye 1 saniyede isabet sayısı yirmi üç basamaklı bir sayı olarak ifade edilir. Tek bir molekülün darbe kuvveti küçük olsa da, tüm moleküllerin kabın duvarları üzerindeki etkisi önemlidir - gaz basıncı yaratır.

Böyle, Kabın duvarlarındaki (ve gazın içine yerleştirilmiş gövdedeki) gaz basıncı, gaz moleküllerinin darbelerinden kaynaklanır. .

Aşağıdaki deneyimi göz önünde bulundurun. Hava pompası çanının altına bir lastik top yerleştirin. Az miktarda hava içerir ve düzensiz şekil. Daha sonra çanın altından bir pompa ile havayı dışarı pompalıyoruz. Etrafındaki havanın giderek daha da seyrekleştiği topun kabuğu yavaş yavaş şişer ve normal bir top şeklini alır.

Bu deneyimi nasıl açıklamalı?

Sıkıştırılmış gazın depolanması ve taşınması için özel dayanıklı çelik silindirler kullanılmaktadır.

Deneyimizde, hareket eden gaz molekülleri sürekli olarak topun duvarlarına içeride ve dışarıda çarpar. Hava dışarı pompalandığında, topun kabuğunu çevreleyen çandaki moleküllerin sayısı azalır. Ama topun içinde sayıları değişmiyor. Bu nedenle, moleküllerin kabuğun dış duvarlarına çarpma sayısı, iç duvarlara çarpma sayısından daha az olur. Balon, kauçuk kabuğunun elastikiyet kuvveti gazın basınç kuvvetine eşit olana kadar şişirilir. Topun kabuğu top şeklini alır. Bu şunu gösteriyor duvarlarına her yöne eşit olarak gaz presleri. Başka bir deyişle, yüzey alanının santimetre karesine düşen moleküler darbe sayısı her yönde aynıdır. Her yöne aynı basınç, bir gazın karakteristiğidir ve çok sayıda molekülün rastgele hareketinin bir sonucudur.

Gazın hacmini azaltmaya çalışalım, ancak kütlesi değişmeden kalsın. Bu, her santimetreküp gazda daha fazla molekül olacağı, gazın yoğunluğunun artacağı anlamına gelir. O zaman moleküllerin duvarlara çarpma sayısı artacak, yani gaz basıncı artacaktır. Bu deneyimle doğrulanabilir.

resimde a Bir ucu ince bir kauçuk film ile kaplanmış bir cam tüp gösterilmiştir. Tüpün içine bir piston yerleştirilir. Piston içeri itildiğinde tüpteki havanın hacmi azalır, yani gaz sıkıştırılır. Kauçuk film, borudaki hava basıncının arttığını gösterecek şekilde dışarı doğru şişmektedir.

Aksine, aynı gaz kütlesinin hacmindeki bir artışla, her santimetreküpteki molekül sayısı azalır. Bu, geminin duvarları üzerindeki etki sayısını azaltacaktır - gazın basıncı daha az olacaktır. Gerçekten de, piston borudan dışarı çekildiğinde havanın hacmi artar, film kabın içinde bükülür. Bu, tüpteki hava basıncında bir düşüş olduğunu gösterir. Aynı fenomen, tüpte hava yerine başka bir gaz olsaydı da gözlemlenirdi.

Böyle, Bir gazın kütlesi ve sıcaklığı değişmediği sürece hacmi azaldığında basıncı artar ve hacmi arttığında basıncı azalır..

Sabit hacimde ısıtılan bir gazın basıncı nasıl değişir? Gaz moleküllerinin hareket hızının ısıtıldığında arttığı bilinmektedir. Daha hızlı hareket eden moleküller, kabın duvarlarına daha sık çarpacaktır. Ayrıca molekülün duvara yaptığı her darbe daha güçlü olacaktır. Sonuç olarak, kabın duvarları daha fazla basınç yaşayacaktır.

Buradan, Kapalı bir kaptaki bir gazın basıncı, gazın sıcaklığı ne kadar yüksekse o kadar büyüktür. gazın kütlesi ve hacminin değişmemesi şartıyla.

Bu deneylerden şu sonuca varılabilir: gazın basıncı daha büyüktür, moleküller daha sık ve daha güçlü bir şekilde kabın duvarlarına çarpar. .

Gazların depolanması ve taşınması için yüksek oranda sıkıştırılırlar. Aynı zamanda basınçları artar, gazlar özel, çok dayanıklı silindirlere kapatılmalıdır. Bu tür silindirler, örneğin denizaltılarda sıkıştırılmış hava, metal kaynağında kullanılan oksijen içerir. Tabii ki, bunu her zaman hatırlamalıyız. gaz silindirleriözellikle gazla doldurulduklarında ısıtılamazlar. Çünkü, zaten anladığımız gibi, çok tatsız sonuçlarla bir patlama meydana gelebilir.

Pascal yasası.

Sıvı veya gazın her noktasına basınç iletilir.

Pistonun basıncı, bilyeyi dolduran sıvının her noktasına iletilir.

Şimdi gaz.

Katılardan farklı olarak, tek tek katmanlar ve küçük sıvı ve gaz parçacıkları her yöne birbirlerine göre serbestçe hareket edebilir. Örneğin bir bardaktaki suyun yüzeyine hafifçe üflemek suyun hareket etmesini sağlamak için yeterlidir. Bir nehirde veya gölde en ufak bir esintide dalgalar belirir.

Gaz ve sıvı parçacıkların hareketliliği bunu açıklar. üzerlerinde oluşan basınç sadece kuvvet yönünde değil, her noktada iletilir.. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Görüntü üzerinde, a bir gaz (veya sıvı) içeren bir kap tasvir edilmiştir. Parçacıklar kap boyunca eşit olarak dağıtılır. Kap, yukarı ve aşağı hareket edebilen bir piston ile kapatılmıştır.

Biraz kuvvet uygulayarak pistonu biraz içe doğru hareket ettirelim ve hemen altındaki gazı (sıvıyı) sıkıştıralım. Daha sonra parçacıklar (moleküller) bu yerde eskisinden daha yoğun bir şekilde yer alacaktır (Şekil, b). Gaz parçacıklarının hareketliliği nedeniyle her yöne hareket edecektir. Sonuç olarak, düzenlemeleri tekrar tek tip olacak, ancak öncekinden daha yoğun olacaktır (Şekil c). Bu nedenle, gazın basıncı her yerde artacaktır. Bu, bir gaz veya sıvının tüm parçacıklarına ek basıncın aktarıldığı anlamına gelir. Bu nedenle, pistonun yakınındaki gaz (sıvı) üzerindeki basınç 1 Pa artarsa, o zaman tüm noktalarda içeri gaz veya sıvı basıncı aynı miktarda öncekinden daha yüksek olacaktır. Kabın duvarları, taban ve piston üzerindeki basınç 1 Pa artacaktır.

Bir sıvı veya gaz üzerine uygulanan basınç, herhangi bir noktaya her yöne eşit olarak iletilir. .

Bu ifadeye denir Pascal yasası.

Pascal yasasına göre aşağıdaki deneyleri açıklamak kolaydır.

Şekil içi boş bir küreyi göstermektedir. çeşitli yerler küçük delikler. Topa, içine bir pistonun yerleştirildiği bir tüp bağlanmıştır. Topun içine su çeker ve pistonu borunun içine iterseniz, topun tüm deliklerinden su akacaktır. Bu deneyde piston, tüpteki suyun yüzeyine bastırır. Pistonun altındaki su parçacıkları yoğunlaşarak basıncını daha derindeki diğer katmanlara aktarır. Böylece pistonun basıncı bilyeyi dolduran sıvının her noktasına iletilir. Sonuç olarak, suyun bir kısmı, tüm deliklerden akan özdeş akışlar şeklinde topun dışına itilir.

Top dumanla doluysa, piston borunun içine itildiğinde, topun tüm deliklerinden aynı duman akışları çıkmaya başlayacaktır. Bu, bunu doğrular ve Gazlar üzerlerinde oluşan basıncı her yöne eşit olarak iletirler..

Sıvı ve gazda basınç.

Sıvının ağırlığı altında tüpteki kauçuk taban sarkacaktır.

Dünyadaki tüm cisimler gibi sıvılar da yerçekimi kuvvetinden etkilenir. Bu nedenle, bir kaba dökülen her sıvı tabakası, ağırlığı ile basınç oluşturur ve bu, Pascal yasasına göre her yöne iletilir. Bu nedenle sıvının içinde basınç vardır. Bu deneyimle doğrulanabilir.

Alt deliği ince bir lastik film ile kapatılmış bir cam tüpe su dökün. Sıvının ağırlığı altında tüpün altı bükülecektir.

Deneyimler, kauçuk filmin üzerindeki su sütunu ne kadar yüksekse, o kadar fazla sarktığını göstermektedir. Ancak kauçuk taban sarktıktan sonra her seferinde tüpteki su dengeye gelir (durur), çünkü yerçekimine ek olarak gerilmiş kauçuk filmin elastik kuvveti suya etki eder.

İllüstrasyon.

Alt kısım, yerçekimi nedeniyle üzerindeki basınç nedeniyle silindirden uzaklaşır.

İçine su dökülen kauçuk tabanlı bir tüpü, suyla dolu daha geniş başka bir kaba indirelim. Tüp alçaldıkça kauçuk filmin yavaş yavaş düzleştiğini göreceğiz. Filmin tamamen düzleşmesi, üzerine yukarıdan ve aşağıdan etki eden kuvvetlerin eşit olduğunu gösterir. Filmin tam düzleşmesi, tüp ve kaptaki su seviyeleri çakıştığında gerçekleşir.

Aynı deney, şekil a'da gösterildiği gibi, bir lastik filmin yan açıklığı kapattığı bir tüp ile gerçekleştirilebilir. Bu tüpteki suyu şekilde gösterildiği gibi başka bir su kabına daldırın, B. Tüp ve kaptaki su seviyeleri eşit olur olmaz filmin tekrar düzleştiğini fark edeceğiz. Bu, kauçuk filme etki eden kuvvetlerin her yönden aynı olduğu anlamına gelir.

Dibi düşebilecek bir gemi alın. Su dolu bir kavanoza koyalım. Bu durumda, taban kabın kenarına sıkıca bastırılacak ve düşmeyecektir. Aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilen su basıncının kuvveti ile bastırılır.

Suyu dikkatlice kabın içine dökeceğiz ve dibini izleyeceğiz. Kaptaki su seviyesi ile kavanozdaki su seviyesi çakıştığı anda kaptan uzaklaşacaktır.

Ayrılma anında, kaptaki bir sıvı sütunu tabana bastırır ve basınç, aşağıdan yukarıya, aynı yükseklikteki sıvı sütununun dibine iletilir, ancak kavanozda bulunur. Bu basınçların her ikisi de aynıdır, ancak taban, üzerindeki hareket nedeniyle silindirden uzaklaşır. kendi gücü yer çekimi.

Suyla yapılan deneyler yukarıda anlatılmıştı ama su yerine başka bir sıvı alırsak deneyin sonuçları aynı olacaktır.

Yani deneyler gösteriyor ki sıvının içinde basınç vardır ve aynı seviyede her yönde aynıdır. Basınç derinlikle artar.

Gazlar da bu açıdan sıvılardan farklı değildir, çünkü onların da ağırlığı vardır. Ancak bir gazın yoğunluğunun bir sıvının yoğunluğundan yüzlerce kez daha az olduğunu hatırlamalıyız. Kaptaki gazın ağırlığı küçüktür ve çoğu durumda "ağırlık" basıncı göz ardı edilebilir.

Kabın tabanındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Kabın tabanındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Bir kabın tabanındaki ve duvarlarındaki bir sıvının basıncını nasıl hesaplayabileceğinizi düşünün. İlk önce dikdörtgen paralel boru şeklinde bir gemi için problemi çözelim.

Güç F, bu kaba dökülen sıvının tabanına bastırdığı ağırlığa eşittir P kaptaki sıvı. Bir sıvının ağırlığı, kütlesi bilinerek belirlenebilir. m. Kütle, bildiğiniz gibi, aşağıdaki formülle hesaplanabilir: m = ρ V. Seçtiğimiz kaba dökülen sıvının hacmini hesaplamak kolaydır. Kaptaki sıvı kolonunun yüksekliği harf ile belirtilmişse H, ve geminin dibinin alanı S, sonra V = S h.

sıvı kütle m = ρ V, veya m = ρ S h .

Bu sıvının ağırlığı P = gm, veya P = g ρ S h.

Sıvı kolonunun ağırlığı, sıvının kabın dibine bastırdığı kuvvete eşit olduğundan, ağırlığı bölerek P kareye S, sıvı basıncını elde ederiz P:

p = P/S veya p = g ρ S h/S,

Bir kabın tabanındaki bir sıvının basıncını hesaplamak için bir formül elde ettik. Bu formülden görülebilir ki Bir kabın altındaki sıvının basıncı, yalnızca sıvı sütununun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır..

Dolayısıyla elde edilen formüle göre kaba dökülen sıvının basıncını hesaplamak mümkündür. herhangi bir form(Kesin olarak, bizim hesaplamamız sadece düz prizma ve silindir şeklindeki kaplar için uygundur. Enstitü için fizik derslerinde, formülün keyfi şekilli bir kap için de doğru olduğu kanıtlanmıştır). Ek olarak, kabın duvarlarındaki basıncı hesaplamak için kullanılabilir. Aynı derinlikteki basınç her yöne aynı olduğundan, aşağıdan yukarıya basınç da dahil olmak üzere sıvı içindeki basınç da bu formül kullanılarak hesaplanır.

Formülü kullanarak basıncı hesaplarken p = gph yoğunluğa ihtiyaç duymak ρ kilogram başına ifade edilir metreküp(kg / m 3) ve sıvı kolonunun yüksekliği H- metre (m), G\u003d 9,8 N / kg, daha sonra basınç paskal (Pa) olarak ifade edilecektir.

Örnek. Yağ kolonunun yüksekliği 10 m ve yoğunluğu 800 kg/m 3 ise tankın altındaki yağ basıncını belirleyiniz.

Problemin durumunu bir kağıda yazalım ve yazalım.

verilen :

ρ \u003d 800 kg / m3

Çözüm :

p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80,000 Pa ≈ 80 kPa.

Yanıt vermek : p ≈ 80 kPa.

Haberleşen gemiler.

Haberleşen gemiler.

Şekil, lastik bir boru ile birbirine bağlı iki gemiyi göstermektedir. Bu tür gemilere denir iletişim. Bir sulama kabı, bir çaydanlık, bir cezve, iletişim gemilerinin örnekleridir. Örneğin bir sulama kabına dökülen suyun, muslukta ve iç kısımda her zaman aynı seviyede durduğunu deneyimlerimizden biliyoruz.

Haberleşme gemileri ile aşağıdaki basit deney yapılabilir. Deneyin başında, kauçuk boruyu ortasına sıkıştırıyoruz ve borulardan birine su döküyoruz. Ardından kelepçeyi açıyoruz ve her iki tüpteki su yüzeyleri aynı seviyeye gelene kadar su anında diğer tüpe akıyor. Tüplerden birini bir tripoda bağlayabilir ve diğerini yükseltebilir, alçaltabilir veya eğebilirsiniz. farklı taraflar. Ve bu durumda, sıvı sakinleşir sakinleşmez, her iki tüpteki seviyeleri eşitlenecektir.

Herhangi bir şekil ve kesitteki iletişim kaplarında, homojen bir sıvının yüzeyleri aynı seviyede ayarlanır.(sıvı üzerindeki hava basıncının aynı olması şartıyla) (Şek. 109).

Bu haklı olabilir Aşağıdaki şekilde. Sıvı, bir kaptan diğerine hareket etmeden hareketsizdir. Bu, her iki kaptaki basınçların herhangi bir seviyede aynı olduğu anlamına gelir. Her iki kaptaki sıvı aynıdır, yani aynı yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle, yükseklikleri de aynı olmalıdır. Bir kabı kaldırdığımızda veya ona sıvı eklediğimizde, içindeki basınç artar ve basınçlar dengelenene kadar sıvı başka bir kaba geçer.

İletişim kaplarından birine bir yoğunlukta bir sıvı dökülürse ve ikincisine başka bir yoğunlukta dökülürse, dengede bu sıvıların seviyeleri aynı olmayacaktır. Ve bu anlaşılabilir. Bir kabın tabanındaki bir sıvının basıncının, kolonun yüksekliği ve sıvının yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu biliyoruz. Ve bu durumda sıvıların yoğunlukları farklı olacaktır.

Eşit basınçlarda, daha yüksek yoğunluğa sahip bir sıvı kolonunun yüksekliği, daha düşük yoğunluğa sahip bir sıvı kolonunun yüksekliğinden daha az olacaktır (Şek.).

Tecrübe etmek. Hava kütlesi nasıl belirlenir.

Hava ağırlığı. Atmosfer basıncı.

Varoluş atmosferik basınç.

Atmosferik basınç, bir kaptaki seyrekleşmiş havanın basıncından daha büyüktür.

Yerçekimi kuvveti, Dünya'da bulunan herhangi bir cismin yanı sıra havaya da etki eder ve bu nedenle havanın ağırlığı vardır. Havanın ağırlığını hesaplamak, kütlesini bilmek kolaydır.

Hava kütlesinin nasıl hesaplanacağını deneyimle göstereceğiz. Bunu yapmak için güçlü bir şekilde almalısın cam kase tıpa ve kelepçeli kauçuk boru ile. Bir pompa ile havayı dışarı pompalıyoruz, boruyu bir kelepçe ile sıkıştırıyoruz ve terazide dengeliyoruz. Ardından, kauçuk borudaki kelepçeyi açarak havanın içine girmesine izin verin. Bu durumda terazinin dengesi bozulacaktır. Geri yüklemek için, kütlesi topun hacmindeki hava kütlesine eşit olacak olan diğer terazi kefesine ağırlıklar koymanız gerekecektir.

Deneyler, 0 ° C sıcaklıkta ve normal atmosfer basıncında, 1 m3 hacimli hava kütlesinin 1,29 kg olduğunu belirlemiştir. Bu havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Dünyayı çevreleyen hava tabakasına denir atmosfer (Yunancadan. atmosfer buhar, hava ve küre- top).

Dünya'nın yapay uydularının uçuşunun gözlemleriyle gösterildiği gibi atmosfer, birkaç bin kilometre yüksekliğe kadar uzanır.

Atmosferin üst katmanları, okyanus suyu gibi, yerçekimi etkisiyle alt katmanları sıkıştırır. Doğrudan Dünya'ya bitişik olan hava tabakası en çok sıkıştırılır ve Pascal yasasına göre, üzerinde üretilen basıncı her yöne aktarır.

Sonuç olarak yeryüzü ve üzerindeki cisimler, havanın tüm kalınlığının basıncını yaşar veya bu gibi durumlarda genellikle söylendiği gibi, deneyim atmosfer basıncı .

Atmosfer basıncının varlığı, hayatta karşılaştığımız birçok olayla açıklanabilir. Bunlardan bazılarını ele alalım.

Şekil, içinde borunun duvarlarına sıkıca oturan bir pistonun bulunduğu bir cam boruyu göstermektedir. Tüpün ucu suya batırılır. Pistonu kaldırırsanız, arkasından su yükselir.

Bu fenomen, su pompalarında ve diğer bazı cihazlarda kullanılır.

Şekil silindirik bir kabı göstermektedir. İçine musluklu bir tüpün yerleştirildiği bir mantar ile kapatılır. Hava, bir pompa ile hazneden dışarı pompalanır. Tüpün ucu daha sonra suya yerleştirilir. Şimdi musluğu açarsanız, su bir fıskiyede kabın içine sıçrayacaktır. Atmosferik basınç, kaptaki seyrekleşmiş havanın basıncından daha büyük olduğu için su kaba girer.

Dünyanın hava kabuğu neden var?

Tüm cisimler gibi, Dünya'nın hava zarfını oluşturan gaz molekülleri de Dünya'ya çekilir.

Ama o zaman neden hepsi Dünya'nın yüzeyine düşmüyor? Dünyanın hava kabuğu, atmosferi nasıl korunur? Bunu anlamak için gaz moleküllerinin sürekli ve rastgele hareket halinde olduğunu hesaba katmalıyız. Ama sonra başka bir soru ortaya çıkıyor: bu moleküller neden dünya uzayına, yani uzaya uçmuyor.

Dünyayı tamamen terk etmek için, molekül, uzay gemisi veya bir roket, çok yüksek bir hıza sahip olmalıdır (en az 11,2 km / s). Bu sözde ikinci kaçış hızı. Dünyanın hava zarfındaki çoğu molekülün hızı, bu kozmik hızdan çok daha düşüktür. Bu nedenle, çoğu Dünya'ya yerçekimi ile bağlıdır, yalnızca ihmal edilebilir sayıda molekül Dünya'nın ötesine uzaya uçar.

Moleküllerin rastgele hareketi ve yerçekiminin onlar üzerindeki etkisi, gaz moleküllerinin Dünya'nın yakınında uzayda "yüzmesi", bir hava kabuğu veya bildiğimiz atmosfer oluşturmasıyla sonuçlanır.

Ölçümler, hava yoğunluğunun yükseklikle hızla azaldığını göstermektedir. Yani, Dünya'dan 5,5 km yükseklikte, hava yoğunluğu Dünya yüzeyindeki yoğunluğundan 2 kat daha az, 11 km yükseklikte - 4 kat daha az, vb. Ne kadar yüksekse, hava o kadar nadirdir. Ve son olarak, en üst katmanlarda (Dünya'nın yüzlerce ve binlerce kilometre yukarısında), atmosfer yavaş yavaş havasız uzaya dönüşür. Dünyanın hava kabuğunun net bir sınırı yoktur.

Kesin olarak konuşursak, yerçekimi etkisinden dolayı, herhangi bir kapalı kaptaki gazın yoğunluğu, kabın tüm hacmi boyunca aynı değildir. Kabın dibinde, gazın yoğunluğu üst kısımlarından daha fazladır ve bu nedenle kaptaki basınç aynı değildir. Kabın alt kısmında üst kısmından daha büyüktür. Bununla birlikte, kapta bulunan gaz için, yoğunluk ve basınçtaki bu fark o kadar küçüktür ki çoğu durumda tamamen göz ardı edilebilir, sadece farkında olun. Ancak birkaç bin kilometreyi aşan bir atmosfer için fark önemlidir.

Atmosfer basıncının ölçülmesi. Torricelli deneyimi.

Bir sıvı sütununun basıncını hesaplamak için formülü kullanarak atmosferik basıncı hesaplamak mümkün değildir (§ 38). Böyle bir hesaplama için atmosferin yüksekliğini ve havanın yoğunluğunu bilmeniz gerekir. Ancak atmosferin kesin bir sınırı yoktur ve farklı yüksekliklerde hava yoğunluğu farklıdır. Bununla birlikte, atmosferik basınç, 17. yüzyılda bir İtalyan bilim adamı tarafından önerilen bir deney kullanılarak ölçülebilir. Evangelist Torricelli Galileo'nun öğrencisi.

Torricelli'nin deneyi şu şekildedir: Bir ucu kapalı, yaklaşık 1 m uzunluğunda bir cam tüp cıva ile doldurulur. Daha sonra tüpün ikinci ucu sıkıca kapatılarak ters çevrilir ve cıvalı bir kaba indirilir, burada tüpün bu ucu cıva seviyesinin altında açılır. Herhangi bir sıvı deneyinde olduğu gibi, cıvanın bir kısmı bardağa dökülür ve bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan cıva kolonunun yüksekliği yaklaşık 760 mm'dir. Tüpün içinde civanın üzerinde hava yoktur, havasız bir boşluk vardır, dolayısıyla bu tüpün içindeki cıva kolonuna yukarıdan herhangi bir gaz basınç uygulamaz ve ölçümleri etkilemez.

Yukarıda anlatılan deneyimi öneren Torricelli de açıklamasını yaptı. Atmosfer, fincandaki cıvanın yüzeyine baskı yapar. Merkür dengede. Bu, tüpteki basıncın aa 1 (şekle bakın) atmosfer basıncına eşittir. Atmosfer basıncı değiştiğinde, tüpteki cıva kolonunun yüksekliği de değişir. Basınç arttıkça kolon uzar. Basınç azaldıkça, cıva sütununun yüksekliği azalır.

Tüpün aa1 seviyesindeki basıncı, tüpün üst kısmındaki cıvanın üzerinde hava olmadığından tüpteki cıva kolonunun ağırlığı ile oluşturulur. Bu nedenle şu şekildedir: atmosfer basıncı tüpteki cıva kolonunun basıncına eşittir , yani

P atm = P Merkür.

Atmosferik basınç ne kadar büyükse, Torricelli deneyinde cıva sütunu o kadar yüksek olur. Bu nedenle pratikte atmosfer basıncı yükseklikle ölçülebilir. cıva sütunu(milimetre veya santimetre olarak). Örneğin, atmosfer basıncı 780 mm Hg ise. Sanat. ("milimetre cıva" derler), bu, havanın 780 mm yüksekliğinde dikey bir cıva sütununun ürettiği aynı basıncı ürettiği anlamına gelir.

Bu nedenle, bu durumda atmosfer basıncının birimi olarak 1 milimetre cıva (1 mm Hg) alınır. Bu birim ile bildiğimiz birim arasındaki ilişkiyi bulalım - paskalya(Pa).

1 mm yüksekliğinde bir cıva sütunu ρ cıva basıncı:

P = g ρ h, P\u003d 9,8 N / kg 13,600 kg / m3 0,001 m ≈ 133.3 Pa.

Yani 1 mm Hg. Sanat. = 133.3 Pa.

Şu anda, atmosferik basınç genellikle hektopaskal cinsinden ölçülür (1 hPa = 100 Pa). Örneğin, hava raporları, basıncın 760 mmHg ile aynı olan 1013 hPa olduğunu bildirebilir. Sanat.

Torricelli, tüpteki cıva kolonunun yüksekliğini günlük olarak gözlemleyerek, bu yüksekliğin değiştiğini, yani atmosfer basıncının sabit olmadığını, artıp azalabileceğini keşfetti. Torricelli ayrıca atmosferik basıncın havadaki değişikliklerle ilgili olduğunu da fark etti.

Torricelli'nin deneyinde kullanılan cıva tüpüne dikey bir ölçek eklenirse, en basit cihaz - cıva barometresi (Yunancadan. baros- ağırlık, metre- ölçüm). Atmosfer basıncını ölçmek için kullanılır.

Barometre - aneroid.

Uygulamada, atmosferik basıncı ölçmek için metal bir barometre kullanılır. aneroid (Yunancadan çevrilmiştir - aneroid). Barometre cıva içermediği için bu adla anılır.

Aneroidin görünümü şekilde gösterilmiştir. Ana parçası, dalgalı (oluklu) bir yüzeye sahip metal bir kutudur (1) (diğer şekle bakın). Hava bu kutudan dışarı pompalanır ve atmosfer basıncının kutuyu ezmemesi için kapağı 2 bir yay tarafından yukarı çekilir. Atmosfer basıncı arttıkça kapak aşağı doğru esner ve yayı gerer. Basınç düştüğünde, yay kapağı düzeltir. ile bahara iletim mekanizmasıŞekil 3'e, basınç değiştiğinde sağa veya sola hareket eden bir ok işaretçisi (4) eklenmiştir. Okun altına, bölümleri bir cıva barometresinin göstergelerine göre işaretlenmiş bir ölçek sabitlenmiştir. Böylece, aneroid okunun karşısında durduğu 750 sayısı (bkz. Şek.), şu an bir cıva barometresinde cıva sütununun yüksekliği 750 mm'dir.

Bu nedenle, atmosfer basıncı 750 mm Hg'dir. Sanat. veya ≈ 1000 hPa.

Atmosferik basınçtaki değişiklikler havadaki değişikliklerle ilişkili olduğundan, atmosfer basıncının değeri önümüzdeki günlerde hava durumunu tahmin etmek için çok önemlidir. barometre - gerekli cihaz meteorolojik gözlemler için

Çeşitli yüksekliklerde atmosferik basınç.

Bir sıvıda basınç, bildiğimiz gibi, sıvının yoğunluğuna ve kolonunun yüksekliğine bağlıdır. Düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle, farklı derinliklerde sıvının yoğunluğu hemen hemen aynıdır. Bu nedenle, basıncı hesaplarken yoğunluğunu sabit kabul ediyoruz ve sadece yükseklikteki değişimi hesaba katıyoruz.

Durum gazlarla daha karmaşıktır. Gazlar yüksek oranda sıkıştırılabilir. Ve gaz ne kadar sıkıştırılırsa yoğunluğu ve ürettiği basınç da o kadar büyük olur. Sonuçta, bir gazın basıncı, moleküllerinin vücut yüzeyindeki etkisi ile yaratılır.

Dünya yüzeyine yakın hava katmanları, üstlerindeki tüm hava katmanları tarafından sıkıştırılır. Ancak yüzeyden hava tabakası ne kadar yüksek olursa, sıkıştırılırsa o kadar zayıf olur, yoğunluğu o kadar düşük olur. Bu nedenle, daha az basınç üretir. Örneğin, Balon Dünya yüzeyinin üzerine çıkarsa, top üzerindeki hava basıncı azalır. Bu, yalnızca üzerindeki hava sütununun yüksekliğinin azalması nedeniyle değil, aynı zamanda hava yoğunluğunun azalması nedeniyle olur. Üstte alttan daha küçüktür. Bu nedenle, hava basıncının yüksekliğe bağımlılığı sıvılardan daha karmaşıktır.

Gözlemler, deniz seviyesindeki alanlarda atmosfer basıncının ortalama 760 mm Hg olduğunu göstermektedir. Sanat.

0 ° C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütununun basıncına eşit atmosfer basıncına normal atmosfer basıncı denir..

normal atmosfer basıncı 101 300 Pa = 1013 hPa'ya eşittir.

Rakım ne kadar yüksek olursa, basınç o kadar düşük olur.

Küçük artışlarda, ortalama olarak her 12 m'lik artış için basınç 1 mm Hg azalır. Sanat. (veya 1.33 hPa).

Basıncın irtifaya bağımlılığını bilerek, barometrenin okumalarını değiştirerek deniz seviyesinden yüksekliği belirlemek mümkündür. Deniz seviyesinden yüksekliği doğrudan ölçebileceğiniz bir ölçeğe sahip olan aneroidlere denir. altimetre . Havacılıkta ve dağlara tırmanırken kullanılırlar.

Basınç ölçerler.

Atmosfer basıncını ölçmek için barometrelerin kullanıldığını zaten biliyoruz. Atmosfer basıncından daha büyük veya daha düşük basınçları ölçmek için, basınç ölçerler (Yunancadan. mano- nadir, göze çarpmayan metre- ölçüm). Basınç göstergeleri sıvı ve metal.

Önce cihazı ve eylemi düşünün açık sıvı manometresi. İçine bir miktar sıvının döküldüğü iki ayaklı bir cam tüpten oluşur. Sıvı, her iki dizine de aynı seviyede kurulur, çünkü kabın dizlerinde yüzeyinde sadece atmosferik basınç etki eder.

Böyle bir manometrenin nasıl çalıştığını anlamak için, bir tarafı kauçuk film ile kaplanmış yuvarlak düz bir kutuya kauçuk bir boru ile bağlanabilir. Parmağınızı filme bastırırsanız kutuya bağlı manometre dizindeki sıvı seviyesi azalır, diğer dizinizde artar. Bunu ne açıklar?

Filme basmak kutudaki hava basıncını arttırır. Pascal yasasına göre, basınçtaki bu artış, kutuya bağlı olan manometrenin o dizindeki sıvıya aktarılır. Bu nedenle, bu dizdeki sıvı üzerindeki basınç, sıvıya sadece atmosferik basıncın etki ettiği diğerinden daha büyük olacaktır. Bu aşırı basıncın kuvveti altında sıvı hareket etmeye başlayacaktır. Basınçlı hava ile dizde sıvı düşecek, diğerinde yükselecektir. Aşırı basınç oluştuğunda akışkan dengeye gelir (durur). sıkıştırılmış hava manometrenin diğer ayağında fazla sıvı sütunu oluşturan basınçla dengelenecektir.

Film üzerindeki basınç ne kadar güçlüyse, fazla sıvı sütunu o kadar yüksek, basıncı o kadar büyük olur. Buradan, basınçtaki değişiklik, bu fazla sütunun yüksekliği ile değerlendirilebilir..

Şekil, böyle bir manometrenin bir sıvının içindeki basıncı nasıl ölçebileceğini göstermektedir. Tüp sıvıya ne kadar derin daldırılırsa, manometre dizlerindeki sıvı sütunlarının yüksekliklerindeki fark o kadar büyük olur., bu nedenle, ve sıvı daha fazla basınç üretir.

Cihaz kutusunu sıvının içinde biraz derinliğe yerleştirir ve bir filmle yukarı, yana ve aşağı çevirirseniz, basınç göstergesi okumaları değişmez. Olması gereken bu, çünkü bir sıvı içinde aynı seviyede, basınç her yönde aynıdır.

resim gösterir metal manometre . Böyle bir manometrenin ana kısmı bir boruya bükülür. Metal boru 1 , bir ucu kapalıdır. Bir musluk ile tüpün diğer ucu 4 basıncın ölçüldüğü kap ile iletişim kurar. Basınç arttıkça tüp bükülür. Kapalı ucunun bir kol ile hareketi 5 ve dişliler 3 atıcıya geçti 2 aletin ölçeğinde hareket eder. Basınç düştüğünde, tüp esnekliği nedeniyle önceki konumuna geri döner ve ok, ölçeğin sıfır bölümüne döner.

Pistonlu sıvı pompası.

Daha önce ele aldığımız deneyde (§ 40), atmosferik basıncın etkisi altında cam bir tüpteki suyun pistonun arkasında yükseldiği bulundu. Bu eyleme dayalı piston pompalar.

Pompa şekilde şematik olarak gösterilmiştir. İçinde yukarı ve aşağı hareket eden, kabın duvarlarına sıkıca yapışan bir silindirden oluşur, piston 1 . Valfler, silindirin alt kısmına ve pistonun kendisine monte edilmiştir. 2 sadece yukarı doğru açılıyor. Piston yukarı doğru hareket ettiğinde, atmosfer basıncının etkisiyle su boruya girer, alt valfi kaldırır ve pistonun arkasına hareket eder.

Piston aşağı hareket ettiğinde pistonun altındaki su alt valfe basar ve kapanır. Aynı zamanda suyun basıncı pistonun içindeki valfi açar ve su pistonun üzerindeki boşluğa akar. Pistonun bir sonraki hareketiyle, üstündeki su da onunla birlikte yükselerek çıkış borusuna akar. Aynı zamanda, pistonun arkasında, piston daha sonra indirildiğinde, onun üzerinde olacak olan yeni bir su kısmı yükselir ve tüm bu prosedür, pompa çalışırken tekrar tekrar tekrarlanır.

Hidrolik baskı.

Pascal yasası eylemi açıklamanıza izin verir hidrolik makine (Yunancadan. hidrolik- Su). Bunlar, hareketi hareket yasalarına ve sıvıların dengesine dayanan makinelerdir.

Hidrolik makinenin ana kısmı iki silindirdir. farklı çap pistonlar ve bir bağlantı borusu ile donatılmıştır. Pistonların ve borunun altındaki boşluk sıvı (genellikle mineral yağ) ile doldurulur. Pistonlara etki eden kuvvetler olmadığı sürece her iki silindirdeki sıvı kolonlarının yükseklikleri aynıdır.

Şimdi kuvvetlerin olduğunu varsayalım. F 1 ve F 2 - pistonlara etki eden kuvvetler, S 1 ve S 2 - piston alanları. Birinci (küçük) pistonun altındaki basınç P 1 = F 1 / S 1 , ve ikincinin altında (büyük) P 2 = F 2 / S 2. Pascal yasasına göre, durgun bir sıvının basıncı her yöne eşit olarak iletilir, yani. P 1 = P 2 veya F 1 / S 1 = F 2 / S 2, nereden:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Bu nedenle, gücü F 2 çok daha fazla güç F 1 , Büyük pistonun alanı küçük pistonun alanından kaç kat daha büyüktür?. Örneğin, büyük pistonun alanı 500 cm2 ve küçük olanın alanı 5 cm2 ise ve küçük pistona 100 N'luk bir kuvvet etki ediyorsa, o zaman 100 kat daha büyük bir kuvvet etki edecektir. daha büyük piston, yani 10.000 N.

Böylece bir hidrolik makine yardımıyla büyük bir kuvveti küçük bir kuvvetle dengelemek mümkündür.

Davranış F 1 / F 2 güçteki kazancı gösterir. Örneğin, yukarıdaki örnekte, geçerli kazanç 10.000 N / 100 N = 100'dür.

Presleme (sıkma) için kullanılan hidrolik makineye denir. hidrolik baskı .

Hidrolik presler çok fazla gücün gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Örneğin, yağ fabrikalarında tohumlardan yağ sıkmak için, kontrplak, karton, saman preslemek için. Üzerinde metalurji tesisleri hidrolik presler, çelik makine milleri, demiryolu tekerlekleri ve diğer birçok ürünü yapmak için kullanılır. Modern hidrolik presler, onlarca ve yüz milyonlarca Newtonluk bir kuvvet geliştirebilir.

Cihaz hidrolik baskışekilde şematik olarak gösterilmiştir. Preslenecek gövde 1(A) büyük bir pistona 2(B) bağlı bir platform üzerine yerleştirilir. Küçük piston 3 (D), sıvı üzerinde büyük bir basınç oluşturur. Bu basınç, silindirleri dolduran akışkanın her noktasına iletilir. Bu nedenle, aynı basınç ikinci büyük pistona da etki eder. Ancak 2. (büyük) pistonun alanı küçük olanın alanından daha büyük olduğundan, üzerine etki eden kuvvet, piston 3'e (D) etki eden kuvvetten daha büyük olacaktır. Bu kuvvet altında piston 2 (B) yükselecektir. Piston 2 (B) kaldırıldığında, gövde (A) sabit bir üst platform ve küçülür. Basınç göstergesi 4 (M) sıvı basıncını ölçer. Emniyet valfi 5 (P), akışkan basıncı izin verilen değeri aştığında otomatik olarak açılır.

Küçük bir silindirden büyük bir sıvıya, küçük piston 3'ün (D) tekrarlanan hareketleriyle pompalanır. Bu, aşağıdaki şekilde yapılır. Küçük piston (D) kaldırıldığında valf 6 (K) açılır ve sıvı pistonun altındaki boşluğa emilir. Küçük piston sıvı basıncının etkisi altında indirildiğinde, valf 6 (K) kapanır ve valf 7 (K") açılır ve sıvı büyük bir kaba geçer.

Su ve gazın içlerine daldırılmış bir cisim üzerindeki etkisi.

Havada zor kaldırılan bir taşı suyun altında rahatlıkla kaldırabiliriz. Mantarı suya batırıp elinizden bırakırsanız yüzer. Bu fenomenler nasıl açıklanabilir?

Sıvının kabın dibine ve duvarlarına baskı yaptığını biliyoruz (§ 38). Ve sıvının içine bir katı cisim konursa, o zaman kabın duvarları gibi o da basınca maruz kalacaktır.

Sıvının yanından, içine daldırılan cisme etki eden kuvvetleri düşünün. Akıl yürütmeyi kolaylaştırmak için, sıvının yüzeyine paralel tabanlarla paralel boru şeklinde bir gövde seçiyoruz (Şek.). Cismin yan yüzlerine etkiyen kuvvetler çiftler halinde eşittir ve birbirini dengeler. Bu kuvvetlerin etkisi altında vücut sıkıştırılır. Ancak vücudun üst ve alt yüzlerine etki eden kuvvetler aynı değildir. Üst yüzde, yukarıdan kuvvetle bastırır F 1 sütun sıvı uzun H bir . Alt yüz seviyesinde, basınç, yüksekliği olan bir sıvı kolonu üretir. H 2. Bu basınç, bildiğimiz gibi (§ 37), sıvının içinde her yöne iletilir. Bu nedenle vücudun alt yüzünde aşağıdan yukarıya doğru bir kuvvetle F 2 yüksek bir sıvı sütununa basar H 2. Fakat H 2 tane daha H 1 , dolayısıyla kuvvet modülü F 2 daha fazla güç modülü F bir . Bu nedenle, vücut sıvıdan bir kuvvetle itilir. F vyt, kuvvetler farkına eşit F 2 - F 1, yani