/ / Badanie ciśnienia płynu. Wyciągnij wnioski

Badamy ciśnienie cieczy. Wyciągać wnioski

Aby poradzić sobie z pytaniem „Ciśnienie cieczy”,Zacznijmy od klasycznych przykładów i stopniowo przejdźmy do bardziej złożonych i mylących opcji. Dla zbiornika cylindrycznego, w którym ściany są ściśle pionowe, a dno jest poziome, ciśnienie hydrostatyczne cieczy nalewanej na wysokość h dla każdego punktu dna pozostanie niezmienione. Wzór na obliczenie tej wartości będzie wyglądał następująco: p = rgh, gdzie r jest gęstością cieczy; g jest przyspieszeniem ziemskim; h jest wysokością słupa cieczy. Wartość p jest taka sama dla wszystkich dolnych punktów.

Wprowadzając do wzoru powierzchnię dna naczynia S, można obliczyć siłę nacisku F. Biorąc pod uwagę, że ciśnienie cieczy na dnie naczynia w każdym punkcie jest takie samo, to przez logiczny wniosek dochodzimy do wzoru F = rghS.

Łatwo zauważyć, że w tym przypadku siłaciśnienie na dnie jest równe wadze cieczy wlanej do cylindrycznego naczynia o regularnym kształcie. Wygląda to paradoksalnie, ale istnieje naukowe i logiczne wyjaśnienie stwierdzenia, że ​​formuła F = rghS działa również w przypadku naczyń o różnych kształtach. Innymi słowy, przy tych samych wartościach S - powierzchnia dna i h - wysokość poziomu cieczy, ciśnienie cieczy na dnie jest takie samo dla wszystkich naczyń, niezależnie od pojemności każdego naczynia. W takim przypadku ciężar faktycznie wlanej cieczy do naczyń o dowolnym kształcie może być zarówno mniejszy, jak i większy niż siła nacisku na dno, ale zawsze będzie spełniał powyższą zasadę.

Postępując zgodnie z podstawowymi zasadami fizyki, sprawdźwnioski teoretyczne w praktyce Pascal zasugerował użycie urządzenia nazwanego jego imieniem. Najważniejszym punktem tego urządzenia jest specjalny stojak, który pozwala na mocowanie naczyń o różnych kształtach, które nie mają dna. Dno naczyń wykonuje płyta mocno dociśnięta od dołu, która znajduje się na jednym ramieniu równoważni.

Obciążnik montujemy na misce innego wahacza izaczynamy napełniać naczynie wodą. Kiedy ciśnienie cieczy wytworzy siłę większą niż ciężar ciężarka, ciecz otworzy płytę i nadmiar wypłynie. Mierząc wysokość słupa wody, można obliczyć wartość liczbową siły jego nacisku na dno i porównać z ciężarem ciężarka.

Biorąc pod uwagę możliwość osiągnięcia więcejsiły nacisku przy niewielkiej ilości wody, jedynie zwiększając wysokość poziomu słupa wody, można wyjaśnić inny ciekawy eksperyment, również opisany przez Pascala.

Do górnej pokrywy nowa starannie uszczelnionabeczka, wypełniona po brzegi wodą, była przymocowana do długiej rurki, przez którą wlewała się woda. Rurka miała mały przekrój, kilka filiżanek wody wystarczyło do podniesienia słupa wody na znaczną wysokość. W pewnym momencie nowa solidna lufa nie mogła tego znieść i pękła w szwach. Niezależnie od ilości wlewanej cieczy to wysokość słupa wody doprowadziła do wzrostu ciśnienia na dnie beczki. W rezultacie powstała krytyczna wartość siły, która doprowadziła do pęknięcia pojemnika.

Różnica między rzeczywistą masą cieczy a siłą naciskudo dna naczynia jest kompensowana siłą wywołaną ciśnieniem cieczy na ściankach naczynia. To nachylenie ścian naczynia prowadzi do tego, że ciśnienie to jest skierowane odpowiednio w górę lub w dół, doprowadzając system do równowagi.

Statek zawęził doświadczenia w góręciśnienie płynu w górę. Ciekawy eksperyment można przeprowadzić, przygotowując prostą instalację. Konieczne jest umieszczenie cylindra na stałym tłoku, który wchodzi do rury zainstalowanej pionowo. Wlewając wodę przez rurkę, obserwujemy, jak wypełnienie przestrzeni nad tłokiem powoduje podniesienie się cylindra.

Podsumowując, można zdefiniować pojęcie „ciśnienia”jako stosunek siły działającej prostopadle do powierzchni do jej pola. Ciśnienie jednostkowe to wartość równa jednemu paskalowi (1 Pa) i odpowiadająca działaniu siły jednego niutona (1 N) na metr kwadratowy (1 m2).

Zgodnie z prawem Pascala, ciśnienie tociecz testowa (gaz), przesyłana jest w niezmienionej postaci do każdego punktu objętości cieczy (gazu). Ciśnienie własne cieczy (gazu) jest takie samo na określonej wysokości. Zwiększa się wraz z głębokością.