Давления в жидкостях формула: Недопустимое название — Викиверситет

Давление жидкости

При рассмотрении общего понятия, связанного с определением давления жидкости, необходимо знать, из чего оно формируется. Это сделать можно на основе довольно простых примеров, а затем предстоит перейти к более сложным понятиям. Формула для расчета давления жидкости в физике определяется взаимодействием нескольких основных величин.

Рисунок 1. Давление жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Вычисление давления жидкости

Среди них выделяют высоту, на которую наливают в процессе исследования жидкость в сосуд цилиндрической формы. Она выражается буквой $h$. При этом важно знать, что для вычисляемого точного значения давления жидкости необходимо использовать сосуд правильной геометрической формы, то есть его стенки должны быть вертикальными, а дно только горизонтальное. В этом случае гидростатическое давление жидкости в сосуде в каждой его точке останется на неизменной величине.

Для точного определения расчета давления жидкости в сосуде берутся следующие параметры:

• плотность жидкости $r$;
• ускорение свободного падения $g$;
• высота столба налитой в сосуд жидкости $h$.

Формула для расчета давления жидкости тогда будет выглядеть так: $p = rgh$. Далее можно сделать расчет силы давления. Для этого необходимо ввести в нашу общую формулу площадь дна используемого сосуда. Мы при осуществлении расчетов берем во внимание, что давление в каждой точке нашего сосуда будет одинаковым. Она действует на дно с одинаковой силой, поэтому можно вывести искомую формулу $F = rghS$.

Рисунок 2. Факторы давления жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Из этой формулы можно определить, что сила давления жидкости на дно нашего сосуда будет такой же, как вес самой жидкости. При этом сосуд должен быть правильной цилиндрической формы. Однако определено, что подобные вычисления будут иметь правильной характер даже в случае изучения сосудов различной формы. Подобные высказывания можно трансформировать в правило, где давление жидкости на дно остается одинаковым во всех точках, когда площадь дна и высота уровня жидкости также одинакова. Однако это никак не сочетается с реальным весом жидкости, которая будет залита в сосуд неправильной формы. Вес может быть меньше или больше силы давления на дно, при этом конечное значение, указанное в формулах выше останется на удовлетворительном уровне и не станет противоречить нашим вычислениям.

Готовые работы на аналогичную тему

Опыты Паскаля

Одним из первых ученых, который смог сформировать основные формулы, связанные с давлением жидкости, стал Паскаль. Он в своих практических опытах пользовался прибором, который позже назвали в его честь. Главной особенностью подобного научно-исследовательского прибора стало использование специальных приспособлений в виде подставок. На них можно было закреплять различные сосуды с жидкостями и проводить практические вычисления. Эти сосуды могли быть разной формы, поэтому его применение стало прорывным в области изучения физических процессов, связанных с поведением жидкостей в естественной среде. В том числе закреплялись сосуды с отсутствием дна. Функцию дна сосуда осуществляла пластина, которая плотно крепилась снизу. Она находилась на одном из плечей коромысла весов.

При установке и перемещении груза на подставке другого коромысла исследователь наполнял чашу жидкостью. При создании силы жидкости давлением, которое было больше веса груза, жидкость переливалась из-под пластины наружу. Измерения происходили следующим образом. Паскаль мерил высоту столба с водой, а после этого мог понять численное значение силы давления жидкости на дно сосуда. При этом он сопоставлял свои результаты с весом груза.

Также Паскаль добивался достижения давления большей силы при небольшом объеме воды. Он только увеличивал высоту уровня столба с водой. В последующих опытах он к верхней крышке бочки, которая была плотно закрыта от поступления воздуха, заливал ее полностью водой. К этой бочке Паскаль присоединял трубку большой длины. Через нее также заливали воду. В какой-то момент было замечено, что при достижении определенного объема воды бочка не смогла выдержать давление, и дала течь. Оказалось, что подобный разрушительный эффект можно было достичь при достаточно небольшом объеме заливаемой воды. Это означает, что именно высота залитой в бочку воды стала той основой, которая привела к ее деформации. Это свидетельствует о повышении давления на дно бочки. Критическая величина давления приводит к разрыву используемой емкости.

Свою роль в этом процессе сыграл наклон стенок используемой емкости. Это приводит к тому, что создаются излишки давления, которое направлено вверх или вниз. Если сосуд имеет сужение кверху своих параметров, то давление начинает активно действовать вверх. Такой опыт можно провести самостоятельно, при этом использовать схожую на прибор Паскаль установку. Для этого необходимо надеть цилиндр на закрепленный в статическом положении поршень, при этом сам поршень должен переходить в трубку. Она устанавливается в вертикальном положении ко всей установке. Затем необходимо:

• залить воду;
• наблюдать, чтобы пространство над поршнем заполнялось жидкостью равномерно;
• в конце опыта цилиндр поднимается вверх.

Согласно итогам наших опытов, можно определить, что давление в широком смысле представляется отношением силы, действующей перпендикулярно к поверхности, к ее площади. Единицей давления считается Паскаль (Па) и она соответствует действию силы, равным 1 Н (одному Ньютону), которое осуществляется на площади в один квадратный метр.

Гидростатический парадокс

Рисунок 3. Гидростатический парадокс. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Определение 1

Явление, которое заключается в отличии веса жидкости в сосуде от силы давления этой жидкости на дно определенного сосуда, называется гидростатическим парадоксом.

Его назвали подобным образом благодаря тому, что это явление обычно не может соответствовать обычным представлениям о давлении жидкости. Согласно опытам Паскаля можно вычислить формулу гидростатического давления жидкости. Она определяется как зависимость давления жидкости от глубины и от плотности жидкости, то есть $p = pgh$. В основе этого явления лежит закон Паскаля. Жидкость имеет способность передавать давление во всех направлениях с одинаковой силой.

Гидростатическое давление на разной глубине внутри жидкости не вступает в зависимость от формы сосуда, где находится эта жидкость. Оно равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и глубины. Этим определяется давление. По данной формуле можно также рассчитать давление жидкости, которая налита в сосуд любой формы. Также можно установить давление на стенках сосуда и любой другой точке жидкости.

Гидростатика — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

Основные теоретические сведения

Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление

К оглавлению…

Основным отличием жидкостей от твердых (упругих) тел является способность легко изменять свою форму. Части жидкости могут свободно сдвигаться, перемещаясь друг относительно друга. Поэтому жидкость принимает форму сосуда, в который она налита. В жидкость, как и в газообразную среду, можно погружать твердые тела. В отличие от газов жидкости практически несжимаемы. На тело, погруженное в жидкость или газ, действуют силы, распределенные по поверхности тела. Для описания таких распределенных сил в гидростатике вводится новая физическая величина – давление.

Давление определяется как отношение модуля силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади S этой поверхности:

Если же сила направлена под некоторым углом к перпендикуляру к площадке, то создаваемое этой силой давление находится по формуле:

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м2. Часто используются внесистемные единицы: нормальное атмосферное давление (атм) и давление одного миллиметра ртутного столба (мм.рт.ст.):

1 атм = 101325 Па = 760 мм.рт.ст.

Закон Паскаля: давление, оказываемое на жидкость (или, к слову, газ), передается в любую точку этой жидкости без изменений и во всех направлениях.

Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости над той точкой в которой измеряется давление. Гидростатическое давление столба жидкости рассчитывается по формуле:

Обратите внимание, что оказываемое давление никоим образом не зависит от формы сосуда, а зависит только от рода жидкости (т.е. её плотности) и от высоты столба этой жидкости. Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда.

Итак, если в задаче по гидростатике идет речь о давлении столба жидкости на боковую грань в некоторой конкретной точке, то такое давление находится по предыдущей формуле, где h – расстояние от этой точки до поверхности жидкости. Но иногда в задачах по гидростатике необходимо рассчитать среднее давление на всю боковую поверхность сосуда. В таком случае применим формулу:

В этом случае, h – это общая высота столба жидкости в сосуде.

Если жидкость находится в цилиндре под поршнем, то действуя на поршень некоторой внешней силой F, можно создавать в жидкости дополнительное давление p₀ = F/S, где: S – площадь поршня. Таким образом, полное давление в жидкости на глубине h можно записать в виде:

Если поршень убрать, то давление на поверхность жидкости будет равно атмосферному давлению. Если мы погружаемся в воду, то давление на некоторой глубине тоже будет состоять из двух давлений – давления атмосферы и давления столба воды (которое определяется глубиной погружения).

Сообщающиеся сосуды

К оглавлению…

Сообщающимися называют сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. Наблюдения показывают, что в сообщающихся сосудах любой формы однородная жидкость всегда устанавливается на одном уровне. задачи на сообщающиеся сосуды очень распространены в гидростатике.

Иначе ведут себя разнородные жидкости даже в одинаковых по форме и размерам сообщающихся сосудах. Дело в том, что в сообщающихся сосудах должно устанавливаться одинаковое давление на одной и той же высоте во всех частях сосуда. Но если жидкости различные, то и высота столбов этих жидкостей должна быть различной, чтобы создать одинаковое давление. Поэтому, разнородные жидкости в сообщающихся сосудах могут и не устанавливаться на одном уровне.

Алгоритм решения задач по гидростатике на сообщающиеся сосуды:

1. Сделать рисунок.
2. Выбрать горизонтальный уровень, ниже которого во всех сосудах находится одинаковая жидкость. Если такого уровня нет, то, естественно, за нулевой уровень выбираем дно сосудов.
3. Записать давления относительно этого уровня во всех сосудах и приравнять.
4. При необходимости использовать свойство несжимаемости жидкости (объем жидкости, вытекающей из одного сосуда, равен объему жидкости, втекающей в другой сосуд).
5. Решить математически полученную систему уравнений.

Гидравлический пресс

К оглавлению…

Если оба вертикально расположенных цилиндра сообщающихся сосудов закрыть поршнями, то с помощью внешних сил, приложенных к поршням, в жидкости можно создать большое давление p, во много раз превышающее гидростатическое давление ρgh в любой точке системы. Тогда можно считать, что во всей системе устанавливается одинаковое давление p (согласно закону Паскаля). Если поршни имеют разные площади S₁ и S₂, то на них со стороны жидкости действуют разные силы F₁ = pS₁ и F₂ = pS₂. Такие же по модулю, но противоположно направленные внешние силы должны быть приложены к поршням для удержания системы в равновесии. Таким образом, для гидравлического пресса имеем формулу:

Это соотношение вытекает из равенства давлений и выполняется только в идеальном гидравлическом прессе, т.е. таком в котором нет трения. Если S₂ >> S₁, то и F₂ >> F₁. Устройства в которых выполняются эти условия называют гидравлическими прессами (машинами, домкратами). Они позволяют получить значительный выигрыш в силе. Если поршень в узком цилиндре переместить вниз под действием внешней силы F₁ на расстояние h₁, то поршень в широком цилиндре переместится на расстояние h₂, которое может быть найдено из соотношения:

Данное соотношение вытекает из равенства объемов и выполняется в любом гидравлическом прессе. Это выражение получается потому, что при перемещении поршня перемещаются одинаковые объемы жидкости, то есть сколько жидкости ушло из одного цилиндра столько же пришло во второй, или V₁ = V₂. Таким образом, выигрыш в силе обязательно сопровождается таким же проигрышем в расстоянии. При этом произведение силы на расстояние остается неизменным:

Последняя формула вытекает из равенства работ и выполняется только для идеальных машин, в которых не действуют силы трения. Таким образом, в гидравлическом прессе всё происходит в полном соответствии с «золотым правилом механики»: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии. При этом ни одна машина не может дать выигрыша в работе.

Так как гидравлический пресс является механизмом, то его работу можно характеризовать КПД (коэффициентом полезного действия). КПД гидравлического пресса в задачах по гидростатике рассчитывается по следующей формуле:

где: А_пол = F₂h₂ – полезная работа (работа по подъему груза), А_затр = F₁h₁ – затраченная работа. В большинстве задач КПД гидравлического пресса принимают за 100%. КПД рассчитывается в том случае, если речь идет о неидеальном гидравлическом прессе.

Еще раз подчеркнем, что для неидеального гидравлического пресса выполняется только соотношение, вытекающее из равенства объемов вытесненной жидкости, а также для таких прессов рассчитывается КПД. Остальные соотношения из этого раздела выполняются только для идеального гидравлического пресса.

Закон Архимеда. Вес тела в жидкости

К оглавлению…

Из–за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая или Архимедова сила, которая вычисляется по формуле:

где: V – объем вытесненной телом жидкости, или же объем погружённой в жидкость части тела, ρ – плотность жидкости в которую погружено тело, и следовательно, ρV – масса вытесненной жидкости.

Архимедова сила, действующая на погруженное в жидкость (или газ) тело, равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом. Это утверждение, называемое законом Архимеда, справедливо для тел любой формы.

При этом вес тела (т.е. сила с которой тело действует на опору или подвес) погруженного в жидкость уменьшается. Если принять, что вес покоящегося тела в воздухе равен mg, а именно так мы и будем поступать в большинстве задач (хотя вообще говоря на тело в воздухе также действует очень маленькая сила Архимеда со стороны атмосферы, ведь тело погружено в газ из атмосферы), то для веса тела в жидкости можно легко вывести следующую важную формулу:

Эта формула может быть использована при решении большого количества задач. Ее можно запомнить. При помощи закона Архимеда осуществляется не только мореплавание, но и воздухоплавание. Из закона Архимеда вытекает, что если средняя плотность тела ρ_т больше плотности жидкости (или газа) ρ (или по–другому mg > F_A), тело будет опускаться на дно. Если же ρ_т < ρ (или по–другому mg < F_A), тело будет плавать на поверхности жидкости. Объем погруженной части тела будет таков, что вес вытесненной жидкости равен весу тела. Для подъема воздушного шара в воздухе его вес должен быть меньше веса вытесненного воздуха. Поэтому воздушные шары заполняют легкими газами (водородом, гелием) или нагретым воздухом.

Плавание тел

К оглавлению…

Если тело находится на поверхности жидкости (плавает), то на него действует всего две силы (Архимеда вверх и тяжести вниз), которые уравновешивают друг друга. Если тело погружено только в одну жидкость, то записав второй закон Ньютона для такого случая и выполнив простые математические операции можем получить следующее выражение связывающее объемы и плотности:

где: V_погр – объем погруженной части тела, V – полный объем тела. При помощи этого соотношения легко решается большинство задач на плавание тел.

Чему равно давление жидкости?

☰

Давление жидкости увеличивается с глубиной. Это связано с тем, что более высокие слои жидкости давят своим весом на ниже лежащие.

Понятно, что кроме того, что давление существует в толще жидкости, жидкость также давит на дно и стенки сосуда. Давление на дно соответствует давлению всего столба жидкости. А вот давление на стенки разное. Оно соответствует давлению жидкости на определенной глубине.

Давление жидкости на стенки связано с тем, что жидкость пытается растечься под действием силы тяжести, а стенки сосуда препятствуют этому возникающей в них силой упругости. Получается, что жидкость и стенки сосуда взаимно давят друг на друга.

Сила давления жидкости направлена перпендикулярно к поверхности. Так на дно жидкость давит с силой направленной в сторону дна (сверху вниз), а на стенки — направленной в сторону стенок (влево, вправо, вперед, назад и т. д).

Давление жидкости зависит от ее плотности и высоты столба жидкости. Давление жидкости не зависит от площади, на которую производится давление. Это отличие от давления твердых тел. Их давление зависит от площади: чем больше площадь, тем меньше давление. У жидкостей такой зависимости нет. Это оказывается при выводе формулы давления жидкости.

Давление жидкости на дно можно описать также, как это делается для твердого тела:

p = P/S = F/S

Здесь P = F так как вес тела и есть сила, давящая на дно. Вес тела равен произведению его массы (m) на ускорение свободного падения (g): P = mg. Поэтому в формуле, описывающей давление жидкости, можно заменить вес:

p = (mg) / S

Масса тела равна его объему (V) умноженному на плотность (ρ): m = ρV. Поэтому в формуле можно заменить массу:

p = (ρVg) / S

Объем параллелепипеда равен произведению его высоты (h), ширины (a) и длины (b): V = hab. Если учесть, что произведение ширины и длины есть площадь (S) основания параллелепипеда, то объем можно записать так: V = hS. Подставим это произведение в формулу:

p = (ρhSg) / S

В этой формуле можно сократить S. Тогда получим:

p = ρhg

То есть давление жидкости в определенном месте зависит от высоты столба жидкости до этого места, плотности жидкости и ускорения свободного падения. Так как последнее примерно одинаково на всей поверхности Земли, то можно говорить, что давление жидкости зависит только от ее плотности и высоты.

Из формулы можно сделать выводы. Чем больше плотность жидкости, тем большее она оказывает давление. Чем толще слой жидкости, тем большее она оказывает давление.

Давление в жидкостях и газах. Закон Паскаля. 🐲 СПАДИЛО.РУ

Определение

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается жидкостью или газом во все стороны одинаково.

Такая особенность передача давления жидкостями и газами связана с подвижностью молекул в жидком и газообразном состояниях.

Давление столба жидкости определяется формулой:

p = ρ_жgh

p — давление столба жидкости (Па), ρ_ж— плотность жидкости (кг/м³), g — ускорение свободного падения (≈10 м/с²), h — высота столба жидкости, или ее глубина (м).

Важно! Высоту h нужно определять от поверхности жидкости.

Сила давления жидкости

Сила давления жидкости на дно сосуда — это произведение давления, оказываемого жидкостью на дно сосуда, на площадь этого дна:

F = pS = ρ_жghab

Сила давления жидкости на боковую грань сосуда — это произведение половины давления, оказываемого жидкостью на дно сосуда, на площадь грани:

F=ρжgh3..hb

Подсказки к задачам:

• Плотность пресной воды равна 1000 кг/м³.
• Плотность соленой воды равна 1030 кг/м³.

Пример №1. Чему равно давление, созданное водой, на глубине 2 м?

Давление в жидкостях определяется формулой:

p = ρ_жgh.

Давление, созданное пресной водой, равно:

p = 1000∙10∙2 = 20000 (Па) = 20 (кПа)

Давление, созданное соленой водой, равно:

p = 1030∙10∙2 = 20600 (Па) = 20,6 (кПа)

Гидростатический парадокс

Из закона Паскаля следует, что давление на дно сосуда определяется только плотностью жидкости и высотой ее столба. Поэтому, если в разные сосуды налить одинаковую жидкость одинаковой высоты, давление, оказываемое ею на дно каждого из сосудов, будет одинаковым.

p₁ = p₂ = p₃

Сила давления при этом будет разная, так как она прямо пропорционально зависит от площади дна. Так как площадь дна первого сосуда минимальна, а третьего максимальна, силы давления, оказываемые жидкостью на дно сосудов, будут такими:

F₁ < F₂ < F₃

Пример №2. На рисунке изображены три сосуда с разными жидкостями. Площади дна сосудов равны. В первом сосуде находится вода (ρ₁ = 1 г/см³), во втором — керосин (ρ₂ = 0,8 г/см³), в третьем — спирт (ρ₃ = 0,8 г/см³). В каком сосуде оказывается максимальное давление на дно?

Давление зависит только от плотности жидкости и от ее столба: площадь сосудов никакой роли не играет. Так как столбы жидкостей во всех сосудах одинаково, остается сравнивать плотности. Плотность воды больше плотности керосина и плотности спирта. Поэтому в сосуде 1 давление на дно сосуда будет максимальным.

Задание EF18645

В сосуд высотой 20 см налита вода, уровень которой ниже края сосуда на 2 см. Чему равна сила давления воды на дно сосуда, если площадь дна 0,01м²? Атмосферное давление не учитывать.

Алгоритм решения

1. Записать исходные данные и перевести единицы измерения величин в СИ.
2. Записать формулу для вычисления силы давления.
3. Выполнить решение задачи в общем виде.
4. Вычислить искомую величину, подставив известные данные.

Решение

Запишем исходные данные:

• Высота сосуда H = 20 см.
• Разница между высотой сосуда и уровнем налитой в него воды: b = 2 см.
• Площадь дна сосуда: S = 0,01 м².

20 см = 0,2 м

2 см = 0,02 м

Сила давления равна произведению давления на площадь, на которую это давление оказывается:

F = pS

Давление равно произведению высоты столба жидкости на ускорение свободного падения и на плотность самой жидкости. А высота столба воды в данном случае равна разности высоту стакана и разнице между высотой сосуда и уровнем воды. Поэтому:

F = pS = ρ_жghS = ρ_жg(H – b)S = 1000∙10∙(0,2 – 0,02)∙0,01 = 18 (Н)

Ответ: 18

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF22709

Какова сила давления керосина, заполняющего цистерну, на заплату в её стене, находящуюся на глубине 2 м? Площадь заплаты 10 см². Атмосферное давление не учитывать.

Алгоритм решения

1. Записать исходные данные и перевести единицы измерения величин в СИ.
2. Записать формулу для вычисления силы давления.
3. Выполнить решение задачи в общем виде.
4. Вычислить искомую величину, подставив известные данные.

Решение

Запишем исходные данные:

• Глубина заплаты в цистерне h = 2 м.
• Площадь заплаты: S = 10 см².

10 см² = 0,001 м²

Сила давления равна произведению давления на площадь, на которую это давление оказывается:

F = pS

Давление равно произведению высоты столба жидкости на ускорение свободного падения и на плотность самой жидкости. Поэтому:

F = pS = ρ_кghS = 800∙10∙2∙0,001 = 16 (Н)

Ответ: 16

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18804

На рисунке представлены графики зависимости давления p от глубины погружения h для двух покоящихся жидкостей: воды и тяжёлой жидкости дийодметана, при постоянной температуре.

Выберите два верных утверждения, согласующихся с приведёнными графиками.

Ответ:

а) В воде на глубине 25 м давление p в 2,5 раза больше атмосферного.

б) С ростом глубины погружения давление в дийодметане возрастает быстрее, чем в воде.

в) Плотность керосина 0,82 г/см³, аналогичный график зависимости давления от глубины для керосина окажется между графиками для воды и дийодметана.

г) Если внутри пустотелого шарика давление равно атмосферному, то в воде на глубине 10 м давления на его поверхность извне и изнутри будут равны друг другу.

д) Плотность оливкового масла 0,92 г/см³, аналогичный график зависимости давления от глубины для масла окажется между графиком для воды и осью абсцисс (горизонтальной осью).

Алгоритм решения

1.Проверить все утверждения на истинность.

2.Записать буквы, соответствующие верным утверждениям, последовательно без пробелов.

Решение

Проверим истинность первого утверждения (а). Для этого определим по графику давление воды на глубине 25 м. Если пустить перпендикуляр к графику зависимости давления воды от глубины погружения через h = 25 м, то он пересечет график в точке, которой соответствует давление p = 350 кН. Атмосферное давление равно 100 кН. Следовательно, давление воды на этой глубине в 3,5 раза превышает атмосферное давление. Утверждение неверно.

Проверим второе утверждение (б). Согласно ему, с ростом глубины погружения давление в дийодметане возрастает быстрее, чем в воде. Это действительно так, потому что угол наклона графика зависимости давления дийодметана от глубины погружения к оси абсцисс больше того же графика для воды. Это можно подтвердить и математически: давление в более плотной жидкости с глубиной растет быстрее, так как давление имеет прямо пропорциональную зависимость с глубиной. Утверждение верно.

Проверим третье утверждение (в). Согласно ему, если на этом же рисунке построить график зависимости давления керосина от глубины погружения, то он окажется между двумя уже существующими графиками. Но этого не может быть, потому что давление в воде растет медленнее, чем давление в дийодметане, так как вода менее плотная. По этой же причине давление в керосине будет расти медленнее, чем в воде, так как керосин менее плотный по сравнению с водой. Третий график в этом случае займет положение между графиком зависимости давления воды от глубины погружения и осью абсцисс. Утверждение неверно.

Проверим четвертое утверждение (г). Согласно графику, давление воды на глубине 10 м равно 200 кПа. Поэтому давление на поверхность шарика снаружи, погруженного на такую глубину, будет вдвое больше, чем давление, оказываемое на его стенки изнутри (при условии, что давление внутри равно 1 атм.). Утверждение неверно.

Проверим последнее утверждение (д). Согласно ему, если на этом же рисунке построить график зависимости давления оливкового масла от глубины погружения, то он окажется между графиком для воды и осью абсцисс. Это действительно так, потому что плотность оливкового масла меньше плотности воды. Утверждение верно.

Верный ответ: бд.

Ответ: бд

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алиса Никитина | Просмотров: 2.7k | Оценить:

Тест по физике Расчет давления жидкости 7 класс

Тест по физике Расчет давления жидкости для учащихся 7 класса с ответами. Тест состоит из 10 заданий и предназначен для проверки знаний к теме Давление твердых тел, жидкостей и газов.

1. Формула, по которой рассчитывается давление жидкости или газа, — это

1) P = gm
2) р = gρh
3) m = ρV
4) p = F/S

2. В банку высотой 25 см доверху налито машинное масло. Какое давление оно оказывает на дно банки?

1) 2250 кПа
2) 225 кПа
3) 22,5 кПа
4) 2,25 кПа

3. Какая жидкость и на сколько больше давит на дно сосуда?

1) Керосин на 180 Па
2) Керосин на 1,8 кПа
3) Эфир на 180 Па
4) Эфир на 1,8 кПа

4. Каково давление воды на стенку сосуда в точках К и М?

1) Р_к = 100 Па, Р_м = 300 Па
2) Р_к = 1 кПа, Р_м = 3 кПа
3) Р_к = 10 кПа, Р_м = 1 кПа
4) Р_к = 1 кПа, Р_м = 10 кПа

5. Найдите давление воды на пластинку К снизу.

1) 6 кПа
2) 0,6 кПа
3) 4 кПа
4) 0,4 кПа

6. Пластинка №1 находится на глу­бине 5 см от поверхности воды, а пластинка №2 на расстоянии 5 см от дна сосуда. На какую из них давление воды больше?

1) №1
2) №2
3) Давления одинаковы

7. В воду опущен кубик, ребро которого равно 5 см, так, что его верхняя грань находится на глубине 50 см. Какое давление оказывает вода на верхнюю и нижнюю грани кубика?

1) 5 кПа; 5,05 Па
2) 5 кПа; 5,25 кПа
3) 5 кПа; 5,1 кПа
4) 5 кПа; 5,5 кПа

8. На сколько давление машинного масла на верхнюю грань бруска меньше, чем на нижнюю?

1) 1,8 кПа
2) 2,7 кПа
3) 0,9 кПа
4) 9 кПа

9. Какая сила действует на дно сосуда площадью 500 см², если налитая в него жидкость производит на дно давление, равное 800 Па?

1) 80 Н
2) 400 Н
3) 40 Н
4) 4 Н

10. Определите силу, действующую на дно сосуда площадью 400 см², когда в него налит керосин до уровня, отстоящего от дна на 15 см.

1) 4800 Н
2) 480 Н
3) 48 Н
4) 4,8 Н

Ответы на тест по физике Расчет давления жидкости
1-2
2-4
3-1
4-2
5-3
6-2
7-4
8-3
9-3
10-3

Кавитация и NPSH | AxFlow

NPSH (net positive suction head), т. е. кавитационный запас – одно из наиболее проблемных понятий в гидравлике насосов. Во многих статьях говорится о проблемах, вызываемых кавитацией, но, как правило, не раскрывается само это понятие. Ниже упрощённо объясняются связи кавитации и NPSH (кавитационного запаса).

При составлении системы с центробежным насосом и выборе насосов во избежание проблем следует всегда учитывать требование кавитационного запаса (именуемого в дальнейшем NPSH).

Если давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости падает ниже абсолютного давления жидкости в зоне входа на лопатки рабочего колеса, то в жидкости образуются пузырьки пара. При работе насоса образовавшиеся пузырьки пара движутся вдоль поверхности лопатки рабочего колеса от центра в сторону. (Рис. 1).

При движении пузырьков таким образом постоянно возрастает давление жидкости, окружающей пузырьки пара. Когда пузырёк достигает зоны, в которой давление окружающей жидкости больше, чем давление внутри пузырька, пузырёк разрушается – коллапсирует. Это явление является противоположностью взрыву. Как правило, таких пузырьков сотни, и они все коллапсируют на лопатке рабочего колеса практически на одной линии.

Такой коллапс создаёт как гидравлические, так и механические проблемы. И для предотвращения данной ситуации и устанавливается изготовителем насоса требование минимально потребного кавитационного запаса, при котором данное явление не возникает или же оно минимально. Это требование обозначается NPSHr, а единицей является метр высоты столба жидкости. (NPSHr – “required” – требуемый кавитационный запас, т. е. необходимый для работы насоса).

Коллапсирующие пузырьки создают специфический звук, будто в насосе движутся камешки. Шум может оказаться настолько сильным, что начнёт оказывать существенное влияние на рабочую среду.

Вторым проявлением возникающих проблем является «выпадение» насоса из графика. Кавитируя, насос создаёт давление значительно ниже ожидаемого, и его производительность падает (Рис. 2)

Третьим проявлением являются механические повреждения, которые происходят в результате кавитации. Кавитация создаёт сильную вибрацию, поскольку чередующиеся на рабочем колесе пузырьки газа и жидкость создают неравномерную нагрузку. Лопаясь, каждый пузырёк создаёт также ударную волну, которая с течением времени разрушает рабочее колесо, постепенно вырывая материал с его поверхности. Скорость такого процесса, т. е. количество удаляемого материала зависит от интенсивности кавитации и от материала рабочего колеса.

Если рабочее колесо состоит из ферритового материала, такого, например, как чугун, то при прокачке воды чугун корродирует и, в то же время, в результате ударной волны происходит эрозия материала. Если используемый материал является более коррозионностойким, как, например, бронза, то мы имеем дело только с эрозией, вызванной ударной волной, однако меньшая прочность этого материала приводит к тому, что на нём образуются следы эрозии, схожие с чеканкой – напоминающие поверхность, обработанную молоточком для чеканки. Материалы с высокой коррозионной стойкостью, такие, как нержавеющая сталь, дуплексная сталь и т. п. благодаря своей твёрдости дольше выдерживают воздействие эрозии от ударной волны, т. е. кавитации, однако с течением времени агрессивная кавитация разрушает любое рабочее колесо и выводит из строя подшипники насоса.

С течением времени кавитация образует в рабочем колесе отверстие, однако ещё до этого возникают механические проблемы, поскольку рабочее колесо больше не является сбалансированным, и вибрация разрушает как подшипники, так и уплотнения.

Выше описан результат, возникающий при нарушении нормы NPSH (допускаемого кавитационного запаса). Ниже приводим примерный подход на практике к значениям NPSH.

NPSHa (NPSH “availible” – располагаемый).

* Используем международно принятый способ написания) рассчитывается по формуле:

NPSHa = p – Hh + Hs – Hvp, где (1)

p – абсолютное давление,

Hh – это потери в трубопроводе от трения

HS – статическая высота уровня жидкости от оси рабочего колеса насоса.

Hvp – давление насыщенных паров жидкости

Все единицы представлены в метрах или в футах водяного столба.

В открытой системе при давлении воздуха 760 мм рт. ст. со стороны нашей атмосферы NPSHa (располагаемый кавитационный запас насоса) составляет 10,33 м.в.ст. Данное давление влияет на уровень жидкости (в формуле p).

На практике используется единица м.в.ст. (метры водяного столба, кратко – метры, англ.: mwc – meter water column)

Необходимо помнить, что если мы оперируем с жидкостями, удельный вес которых не равен единице, то полученный в результате произведенных действий результат следует всегда умножать на удельный вес жидкости.

При выборе насосов необходимо обеспечить, чтобы: NPSHa > NPSHr

(NPSHr – “required” – требуемый кавитационный запас, т. е. необходимый для работы насоса).

Кроме конструкции насоса, NPSHr зависит также от расположения рабочей точки насоса на графике «давление/производительность», и на графиках насосов представляется отдельно графиком «NPSHr/производительность».

На рисунке 3 приведены следующие размеры:

Hs – статическая высота всасывания, Формула 1

Hd – статическое дифференциальное давление насоса.

Абсолютное дифференциальное давление насоса получим, прибавив к данному статическому значению потери в трубопроводе при движении жидкости.

Давление. Архимедова сила. | Объединение учителей Санкт-Петербурга

Давление жидкости — видео по физике от Brightstorm

Хорошо, давайте поговорим о давлении жидкости. Раньше мы говорили о давлении, которое представляет собой просто силу воздействия на площадь, но оказывается, что когда вы спускаетесь в жидкость, вниз в жидкость, давление становится все больше и больше. Ну почему это? Что ж, вы должны выдерживать вес всей жидкости, которая на вас сверху. Так вот откуда исходит давление жидкости. Итак, давайте продолжим и посмотрим, допустим, мы находимся на высоте h метров ниже поверхности воды, это может быть другая жидкость, но давайте пока просто представим, что это вода, и мы хотим посмотреть, какое давление оказывает вес всей этой воды над нами.Ну давление равно силе над площадью, ну что я поддерживаю? Я поддерживаю вес воды. Вес воды всегда равен массе воды надо мной, умноженной на ускорение свободного падения. Затем мы делим по площади, и теперь мы собираемся сделать что-то немного хитрое, о чем вы даже не думали.

Масса всей этой воды над нами — это просто плотность воды, умноженная на объем этого цилиндра. Но объем этого цилиндра равен площади поперечного сечения, умноженной на высоту, так что это означает, что у нас есть плотность, умноженная на объем, умноженная на ускорение свободного падения, разделенное на площадь.Но мы сказали, что объем — это площадь поперечного сечения, умноженная на высоту, поэтому площадь поперечного сечения сокращается, и это дает нам следующее выражение для давления жидкости. Плотность жидкости в нашем случае вода, но она работает так же хорошо с другими жидкостями, умноженными на ускорение из-за силы тяжести, умноженное на то, насколько глубоко вы находитесь в жидкости. Хорошо, давайте разберемся с этим на примере задачи, просто чтобы увидеть, как все идет, эти проблемы на самом деле не так уж и сложны. Итак, какое давление оказывает вода глубиной 4 км? И затем у меня есть второй вопрос по этому поводу: насколько плотнее вода на дне этого бассейна, я [на самом деле думаю, этого] океана, чем на его поверхности.

Хорошо, первый вопрос сделать несложно, у нас давление равно rho, g, h. Теперь плотность воды, если это не морская вода, морская вода немного больше, но давайте просто проигнорируем это, чтобы числа были хорошими. Плотность чистой воды — 1000 килограммов на кубический метр, ускорение свободного падения — 9,8 метра в секунду в квадрате. Но знаете что, давайте сделаем числа хорошими, мне все равно, давайте просто назовем это 10, это всего 2% от правильного, так что у нас будет 10 метров в секунду в квадрате, а затем какова высота, ну это 4 километра, это не нормально.Вы не можете сказать мне километры, вы должны сказать мне в единицах СИ, иначе цифры будут неправильными. Итак, мне нужно записать 4 умножить на 10 в 3, а затем мы просто умножим эти числа, и эти числа легко умножить вместе, потому что посмотрите на все десятки. Итак, у нас будет 4, а затем сколько десятков я получил 3, 4, 7.

Хорошо, а что это за единица? Посмотрите на все эти единицы, плавающие вокруг, я не хочу всего этого, но подождите минутку, мы были осторожны, чтобы всегда работать в единицах СИ. А это значит, что нам не нужно об этом думать.Это давление. Какая единица давления в системе СИ? Паскаля, все сделано правильно, хорошо, так что я надеюсь, что он прошел очень хорошо. Я имею в виду, что вы просто берете плотность, принимаете нагрузку из-за силы тяжести, берете высоту. Если у вас есть разница в высоте, если вы хотите узнать разницу в давлении между двумя разными глубинами в океане, вы просто используете разницу в высоте, а не всю высоту, достаточно просто. Что ж, если я хочу знать, насколько плотнее эта вода. Я имею в виду, посмотрите на это, это довольно большое давление, 40 миллионов Паскаля, верно?

Итак, с обоими модулями мы видели, что когда вы оказываете такое давление на воду, оно будет уменьшаться, становится меньше.Он будет увеличивать свою плотность или уменьшать объем. Так что, конечно, это вызовет у нас небольшую проблему. Потому что это означает, что если плотность, которую мы использовали здесь, 1000 килограммов на кубический метр, на самом деле не подходит для всего, она будет немного плотнее внизу. Так что давление на самом деле будет немного больше. Но насколько это влияет? Что ж, давайте посмотрим, это давление, которое мы прилагаем, чтобы узнать, насколько оно сжимает воду, мы смотрим на соотношение.Что это делится на объемный модуль? Ну, это будет 4 умножить на 10 на 7 Паскаля, разделенное на объемный модуль, который мы можем найти 2,2 умножить на 10 на 9 Паскаля, и если мы введем это в калькулятор, то получим 1,9 умножить на 10 на минус 2, хорошо ?

Теперь помните, если бы это было равно, то это означало бы 100% уменьшение плотности, извините, увеличение плотности. Здесь, поскольку это 1,9 умноженное на 10 к минус 2, это увеличение плотности на 2%. Это небольшое увеличение, поэтому можно сказать, что этот ответ довольно точен.Вот и все давление жидкости.

Давление в жидкости — Более высокое — Давление в жидкостях — AQA — GCSE Physics (Single Science) Revision — AQA

Давление в жидкости различается на разных глубинах. Давление увеличивается с увеличением глубины. Давление в жидкости обусловлено весом водяного столба над ней. Поскольку частицы в жидкости плотно упакованы, это давление действует во всех направлениях. Например, давление, действующее на дамбу в нижней части резервуара, больше, чем давление, действующее в верхней части.Поэтому стены плотин обычно имеют клиновидную форму.

Расчет давления в жидкости

Давление, создаваемое столбом жидкости, можно рассчитать с помощью уравнения:

давление = высота столба × плотность жидкости × напряженность гравитационного поля

\ [p = h ~ \ rho ~ g \]

Это когда:

• давление ( p ) измеряется в паскалях (Па)
• высота колонны ( h ) измеряется в метрах (м)
• плотность (ρ) измеряется в килограммах на кубический метр (кг / м ³ )
• Напряженность гравитационного поля ( г ) измеряется в ньютонах на килограмм (Н / кг)

Символ ρ — греческая буква ро — произносится ‘ряд’.

Пример

Плотность воды 1000 кг / ³ . Рассчитайте давление воды на дно бассейна глубиной 2,0 м. (Напряженность гравитационного поля = 9,8 Н / кг).

\ [p = h ~ ρ ~ ​​g \]

\ [p = 2,0 \ times 1,000 \ times 9,8 \]

\ [p = 19,600 ~ Pa \]

Вопрос

Упал камень в озеро. Рассчитайте увеличение давления на камень, вызванное водой, когда он опускается с глубины 1 м до глубины 6 м.(Плотность воды составляет 1000 кг / м ³ и напряженность гравитационного поля 9,8 Н / кг).

Показать ответ

изменение глубины = 6 — 1 = 5 м

\ [p = h ~ ρ ~ ​​g \]

\ [p = 5 \ times 1000 \ times 9,8 \]

\ [ p = 49,000 ~ Па \]

Вопрос

Плотность воды составляет 1000 кг / м ³ . Рассчитайте давление на дне плотины глубиной 12 м. (Напряженность гравитационного поля = 9,8 Н / кг).

Показать ответ

\ [p = h ~ ρ ~ ​​g \]

\ [p = 12 \ times 1,000 \ times 9,8 \]

\ [p = 117,600 ~ Pa \]

Upthrust

Частично или полностью погруженный объект испытывает большее давление на нижнюю поверхность, чем на верхнюю. Это вызывает результирующую силу, направленную вверх. Эта сила называется аптрастом.

Если подъем меньше веса объекта, объект утонет. Если аптраст больше веса объекта, объект будет плавать.

Понимание давления в жидкостях — A Plus Topper

Понимание давления в жидкостях

На рисунке показан старый контейнер, поднимаемый с моря. Вода в емкости вытекает во все стороны. Это потому, что давление в жидкости действует во всех направлениях .

Человек на рисунке не собирается в космос. На самом деле Фи — глубоководный ныряльщик, одетый в костюм из магниевого сплава, который может выдерживать высокое подводное давление.Это связано с тем, что давление в жидкости увеличивается с глубиной .

Формула давления в жидкостях

1. Давление P жидкости на определенной глубине в жидкости определяется по формуле:
   P = hρg
   где h — глубина, ρ — «плотность жидкости, а g — напряженность гравитационного поля. .
2. Давление, оказываемое жидкостью, одинаково во всех направлениях относительно точки.
3. Оказываемое давление одинаково во всех точках горизонтальной плоскости, а также в неподвижной жидкости.

Применение давления в жидкостях

1. На рисунке показана простая система подачи воды в краны в вашем доме. Резервуар, водонапорная башня и резервуар для воды расположены высоко над землей, так что поддерживается высокий перепад давления для протекания воды. Без этой разницы давлений вода не текла бы.
2. На рисунке изображена гидроэлектростанция. Плотина поднимает уровень воды в водохранилище так, что он намного выше турбины генератора.В результате вода поступает в турбину под очень высоким давлением и вращает турбину для выработки электроэнергии.
3. На рисунке показано, как пациенту ставят капельницу. Бутыль с питательными веществами подвешивается на шесте так, чтобы она была на выше, чем на , чем конец трубки, прикрепленной к внутривенной игле на руке пациента. Это делает давление питательного раствора на конце трубки более , чем кровяное давление в вене на руке пациента. В результате питательный раствор может течь в вену.

Способы уменьшения отрицательного воздействия давления в жидкостях

1. На рисунке показана плотина, удерживающая воду в резервуаре. Плотина должна выдерживать силу, оказываемую на нее удерживаемой водой. Поскольку это давление увеличивается с глубиной воды, основание плотины становится шире, чтобы выдерживать большую силу.
2. Специально сконструированные транспортные средства, известные как подводные аппараты, как показано на рисунке, используются для перевозки людей в глубоком море.Корпус этих подводных аппаратов выдерживает чрезвычайно высокое давление из-за большой глубины моря.
3. Дайвер, выходящий в глубокое море, не сможет нормально дышать, используя обычное снаряжение для подводного плавания, потому что высокое давление воды, оказываемое на его тело, не позволяет его легким расширяться. Дайвер должен быть одет в полностью закрывающий костюм, как показано на рисунке, и перемещаться с помощью пропеллера, прикрепленного к костюму.
4. Иногда для глубоководных исследований используются беспилотные аппараты с дистанционным управлением.Эти транспортные средства на самом деле являются роботами, которые могут выполнять различные подводные задачи, такие как ремонт трубопроводов, картографирование морского дна, разведка и исследования. Кузова этих транспортных средств должны выдерживать огромное давление воды, не разрушаясь.

Деятельность

Цель: Изучить факторы, влияющие на давление в жидкости.
Материалы: Вода, спирт, глицерин, тонкий резиновый лист
Аппарат: Манометр, заполненный цветным парафином, резиновая трубка, воронка из чертополоха, высокая пластиковая бутылка, линейка для метра, подставка для реторты с зажимом, резинка
A.Связь между глубиной и давлением в жидкости
Метод:

1. Устройство устроено, как показано на рисунке.
2. Воронка чертополоха опускается в воду на разную глубину h.
3. Измеряются и записываются соответствующие показания манометра для l.

Наблюдение:
Замечено, что, когда значение h увеличивается, значение l увеличивается.
Обсуждение:

1. Значения l являются показателем давления воды на различной глубине h.Чем больше значение l, тем выше измеряемое давление воды.
2. Следовательно, из вышеупомянутой деятельности, мы можем сделать вывод, что давление воды увеличивается с глубиной.
3. Как правило, давление в жидкости увеличивается с глубиной .

B. Взаимосвязь между плотностью и давлением в жидкости
Метод:
Вышеуказанное действие повторяется путем замены воды спиртом (плотность 800 кг м-3), а затем глицерином (плотность 1300 кг м ^-3 ).
Наблюдение:
Замечено, что при фиксированном значении h значение l является наибольшим для глицерина, за которым следует вода, а затем спирт.
Обсуждение:

1. Когда мы фиксируем значение h, мы делаем глубину фиксированной переменной.
2. Мы манипулируем плотностью жидкости, используя жидкости разной плотности.
3. (a) Пусть ρ _{глицерин} , ρ _вода и ρ _спирт представляют плотность глицерина, воды и спирта соответственно.Кроме того, пусть l _{глицерин} , l _вода и l _спирт представляют показания манометра для глицерина, воды и спирта соответственно.
   (b) Учитывая, что ρ _{глицерин} > ρ _вода > ρ _спирт и из наблюдения l _{глицерин} > l _вода > l _спирт , мы можем сделать вывод, что давление жидкости увеличивается с плотностью .
4. Как правило, давление в жидкости увеличивается с плотностью .

Вывод:
1. Давление в жидкости увеличивается с глубиной.
2. Давление в жидкости увеличивается с увеличением плотности.

Давление в жидкостях Примеры проблем с решениями

Пример 1. Каким будет давление в Н / м ² на глубине 1,5 м в рассоле плотностью 120 кг / см ³ ?
Решение: P = hρg
= 15 × 120 × 10
= 1800 Н / м ²

Пример 2.{3}} \)

Пример 3. На рисунке показана подводная лодка, путешествующая с поверхности моря на глубину 6000 м.

Если плотность морской воды составляет 1025 кг м ^-3 и приняв g = 9,8 Н кг ^-1 , рассчитайте давление, оказываемое морской водой на подводную лодку на этой глубине.
Решение:
Используя формулу P = hρg,
P = 6000 x 1025 x 9,8
= 6,03 x 10 ⁷ Па

Пример 4. На рисунке показан изобретательный фермерский метод забора воды из пруда, расположенного на соседнем холме, с помощью металлической трубы.Вода, устремившаяся из отверстий на нижнем конце трубы, орошает его растения.

Рассчитайте давление воды, выходящей из отверстий. [Плотность воды = 10 ³ кг м ^-3 ; g = 9,8 Н кг ^-1 ]
Раствор:
Давление воды, выходящей из отверстий,
P = hρg = 16 x 10 ³ x 9,8
= 1,57 x 10 ⁵ Па

Пример 5. Рассчитайте давление воды, удерживаемой плотиной на глубине 60 м.
[Плотность воды = 1000 кг · м ^-3 ; g = 9,8 Н кг ^-1 ]
Решение:
По формуле P = hρg
P = 60 x 1000 x 9,8
= 5,88 x 10 ⁵ Па

Пример 6. Ученый изобрел робота для работы на морском дне. По его расчетам, броня робота выдерживает максимальное давление морской воды в 106 Па. Если плотность морской воды составляет 1025 кг · м ^-3 и g = 9,8 Н · кг ^-1 , на какой максимальной глубине морского дна может работать этот робот?
Решение:

Давление жидкости, Рон Куртус

SfC Home> Физика> Материя> Жидкости>

от Рона Куртуса

Давление жидкости — это измерение силы на единицу площади объекта в жидкости или на поверхности закрытого контейнера.Это давление может быть вызвано силой тяжести, ускорением или силами вне закрытого контейнера.

Поскольку жидкость не имеет определенной формы, ее давление распространяется во всех направлениях. Давление жидкости также может быть увеличено за счет гидравлических механизмов и изменений скорости жидкости.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

• Как гравитация вызывает давление жидкости?
• Как давление воздуха и воды распространяется во всех направлениях?
• Каковы другие области применения давления жидкости?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц

Давление жидкости от силы тяжести или ускорения

Вес жидкости может оказывать давление на все, что находится под ней. Кроме того, относительное движение жидкости или газа может оказывать давление.

Давление

Давление определяется как сила, деленная на площадь, на которую действует сила. ( Подробности см. В уроке «Давление». ) Вы можете записать это в виде уравнения, если хотите произвести некоторые вычисления:

P = F / A

где

• P = давление
• F = усилие
• A = площадь
• F / A = F разделить на A

Давление под действием силы тяжести

Поскольку вес предмета или материала равен силе, которую они испытывают под действием силы тяжести,

Объект может оказывать давление вниз из-за своего веса и силы тяжести.Давление, которое вы оказываете на пол, — это ваш вес, разделенный на площадь подошвы вашей обуви. Если сила обусловлена ​​весом ( W ) объекта, тогда уравнение будет следующим: P = W / A

Давление воды

Давление воды на дне озера равно весу водяного столба над ним, деленному на площадь этого столба.

Давление на глубине Вес / Площадь

Колонна верхняя

Если бы вы стояли на дне бассейна (при условии, что вы не начали плавать), то на вас был бы столб воды диаметром с вашу голову, доходящий до поверхности воды.Если вы возьмете этот столб воды и взвесите его, а затем разделите этот вес на площадь макушки, вы получите значение давления воды на вашу голову.

Причина, по которой это не влияет на вас, заключается в том, что ваше внутреннее давление тела увеличивается, чтобы нейтрализовать большую часть давления воды. Но на большей глубине давление воды может стать настолько большим, что может нанести вред водолазу.

Демонстрация с банкой

Демонстрация того, как давление воды увеличивается с увеличением глубины воды, может быть проведена с помощью большой консервной банки.Проделайте отверстия для гвоздей по вертикальной линии вверх по стенке банки через каждые дюймы или несколько сантиметров. Затем наполните банку водой. Вода может просто капать через верхние отверстия, но увеличение давления с глубиной заставляет воду брызгать с большим давлением в нижние отверстия.

Давление воздуха

Аналогичным образом, давление воздуха на макушку вашей головы — это вес столба воздуха (высотой в несколько миль), деленный на площадь макушки вашей головы. Среднее давление воздуха на вашу голову — 14.7 фунтов на квадратный дюйм! Это большой вес, который вы держите.

Давление воздуха при погодных условиях

Когда в сводке погоды указывается высокое давление, это означает, что столб воздуха поднимается выше, чем для считывателя низкого давления. Барометр измеряет давление воздуха или вес столба воздуха.

Давление воздуха возникает из-за веса всего воздуха, поднимающегося над вами на несколько миль. Это примерно 16 фунтов на квадратный дюйм во всех направлениях вашего тела.К счастью, в наших телах есть внутреннее давление, которое уравновешивает давление воздуха.

Воздушные шары

Давление воздуха внутри воздушного шара толкает наружу во всех направлениях. Когда давление увеличивается, размер воздушного шара увеличивается, пока он, наконец, не лопнет. Внутреннее давление воздуха намного больше, чем внешнее давление.

Различная высота

Нормальное давление воздуха в Денвере, штат Колорадо, ниже, чем в городе. Это связано с тем, что большая высота Денвера означает, что столб воздуха в нем не такой высокий, как в Милуоки.

Поскольку многие закуски запечатаны в пакеты под давлением, пакет, запечатанный в Милуоки, требует более высокого внутреннего давления, чем пакет, сделанный в Денвере. Таким образом, пакет с закусками Milwaukee расширится при более низком давлении воздуха, чем в Денвере, и может даже взорваться.

Направление давления жидкости

Что же касается давления, создаваемого жидкостью или газом, то это не только давление, которое толкает вниз в данной точке, но также то же давление, которое толкает вверх и в стороны.

Все направления

Давление в жидкости одинаково во всех направлениях в данной точке. Это верно из-за того, что жидкости и газы имеют свойство принимать форму своего сосуда.

Давление воды одинаково во всех направлениях

Это также означает, что любой полый контейнер, погруженный в жидкость, оказывает давление на каждый квадратный дюйм своей поверхности, сверху и снизу.

Плавание под водой

Когда вы плаваете под водой, давление воды на ваше тело тем выше, чем глубже вы погружаетесь.Теперь вопрос: «Почему ты не раздавлен всем этим весом?»

Причина в том, что ваше тело компенсирует это, создавая внутреннее давление, равное давлению воздуха или воды. Вы чем-то похожи на воздушный шар, наполненный жидкостью под давлением. Теперь, когда вы погружаетесь очень глубоко под воду, давление воды может стать больше, чем ваше тело может компенсировать, и вы почувствуете дискомфорт.

Прочие воздействия давления

Другими эффектами давления жидкости являются движение, нагрев и химические эффекты, а также приложения в области гидравлики и в самолетах.

( Подробнее см. «Применение принципов жидкости». )

Ветер и течение

Движение жидкости, такое как ветер или течение реки, может оказывать на объект давление, пропорциональное площади поверхности, перпендикулярной направлению движения.

Обтекаемость объекта снижает это давление.

Нагревание и химическое воздействие

Когда вы нагреваете жидкость, она обычно расширяется.Если вы нагреете жидкость, находящуюся в закрытом контейнере, расширение приведет к увеличению внутреннего давления. Например, нагревание воздушного шара приведет к его расширению.

Точно так же химические реакции с выделением газов увеличивают давление внутри контейнера. Например, встряхивание бутылки с газированным напитком выделяет больше газа и приводит к увеличению внутреннего давления. Это может произойти, когда вы открываете бутылку, и напиток весь брызжет.

Гидравлика

Когда жидкость — особенно жидкость — находится в частично закрытом контейнере, сила, приложенная в одной области, может привести к большей силе в другой области.Этот эффект используется в гидравлике для создания механического преимущества за счет приложения силы к маленькому поршню, в результате чего большее усилие применяется к большому поршню.

Самолет

Ученый Бернулли обнаружил, что давление воздуха в трубке падает, когда скорость воздуха в трубке увеличивается. Это открытие стало известно как Принцип Бернулли .

Наибольшее применение этот принцип используется в самолетах. Крыло самолета обычно изогнутое вверху и плоское внизу.Когда воздух движется над изогнутой верхней частью крыла, он ускоряется из-за формы. Это снижает давление по отношению к нижней части крыла. Более низкое давление на верхнюю часть приводит к подъемной силе, необходимой для удержания самолета в воздухе.

Сводка

Давление жидкости под действием силы тяжести — это вес жидкости наверху, деленный на площадь, на которую она воздействует. Давление жидкости действует во всех направлениях. Внутреннее давление объекта равно внешнему давлению жидкости, иначе объект может быть раздавлен.Ветер и отопление также могут создавать давление.

Уметь работать под давлением

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайтов

Материальные ресурсы

Физические ресурсы

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные от покупки книг)

Книги с самым высоким рейтингом по вопросам

Книги по физике с самым высоким рейтингом

Книги по физике жидкостей с самым высоким рейтингом

Гидравлическая механика Ира М.Коэн и Пижуш К. Кунду, Academic Press (2004) $ 74,95

Векторы, тензоры и основные уравнения механики жидкости Резерфорд Арис, Dover Publications (1990) $ 14,95

Основы механики жидкости Брюс Р. Мансон, Дональд Ф. Янг, Теодор Х. Окииси; Wiley (2001) $ 37,95

Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
fluid_pressure.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Авторские права © Ограничения

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

По физике

Давление жидкости

14. {2} $$

Давление жидкости — формула, условия и принцип Паскаля

Что такое давление и что такое давление жидкости?

Давление — это скалярная величина, которая определяется как сила на единицу площади, где сила действует в направлении, перпендикулярном поверхности.Давление — важная физическая величина, она играет важную роль в самых разных областях, от термодинамики до механики твердого тела и жидкости. В зависимости от контекста использования существует ряд единиц, в которых может быть выражено давление.

Давление жидкости можно определить как измерение силы на единицу площади, действующей на данный объект на поверхности закрытого контейнера или в жидкости. Факторы, вызывающие это давление, — это сила тяжести, ускорение или силы вне закрытого контейнера.

Формула давления жидкости

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Следующее соотношение можно использовать для расчета давления в жидкости.

Pfluid = P + ρgh

Где,

P = Давление в контрольной точке

Pfluid = Давление в точке, измеренной в жидкости

Ρ = Плотность жидкости

г = Ускорение под действием силы тяжести (с учетом земли g = 9,8 м / с)

h = Высота от опорной точки

Разделив массу жидкости с учетом объема жидкости, можно рассчитать плотность жидкости:

ρ = м / v

Где,

m = масса жидкости

v = объем рассматриваемой жидкости

Общее давление в системе, если жидкость подвергается атмосферному давлению, определяется следующим образом:

Pfluid = Po + ρgh

Где,

Po = атмосферное давление

Условия учета давления жидкости:

1. В открытом состоянии или потоке в открытом канале

2. В закрытых условиях или закрытый трубопровод

Давление в любой точке статической жидкости

Внутри статической жидкости в данной точке пространства сумма действующих сил должна быть равна нулю.В противном случае условие статического равновесия не было бы выполнено. Рассмотрим прямоугольную область в жидкой среде с плотностью ρL (такой же, как у жидкой среды), шириной w, длиной l и высотой h для анализа такой простой системы. Затем в среде учитываются силы, действующие в этой области. Во-первых, сила тяжести, действующая вниз (ее вес) в этой области, равна его плотности объекта (ρ), умноженному на его объем (v), умноженному на ускорение свободного падения (g).Из-за жидкости над областью, направленная вниз сила, действующая на эту область, равна давлению, умноженному на площадь контакта. Аналогичным образом, из-за жидкости под областью, на эту область действует направленная вверх сила, которая равна давлению, умноженному на площадь контакта. Сумма этих сил должна быть равна нулю для достижения статического равновесия. Давление текучей среды ниже области должно быть больше давления текучей среды выше на вес области для любой области внутри текучей среды, чтобы достичь статического равновесия.

Принцип Паскаля

Принцип Паскаля (также известный как Закон Паскаля) применяется к статическим жидкостям, а в статических жидкостях используется зависимость давления от высоты. Принцип Паскаля можно использовать для использования давления статической жидкости в качестве меры энергии на единицу объема для выполнения заданной работы, например, в гидравлических прессах.

Принцип Паскаля качественно утверждает, что в замкнутой статической жидкости давление передается в неизменном виде.Количественно закон Паскаля в жидкости может быть выведен из выражения, которое определяет давление на заданной высоте (или глубине) и определяется принципом Паскаля:

p2 = p1 + Δp

Δp = ρgΔh

Где,

p1 = внешнее давление

ρ = плотность жидкости

Δh = разница в высоте статической жидкости

g = ускорение свободного падения

Знаете ли вы?

Давление также отвечает за дыхательный механизм и играет важную роль в дыхательной системе.Вдыхание — это результат разницы давлений между легкими и атмосферой, которая создает возможность попадания воздуха в легкие. Механизм, приводящий к вдоху, происходит из-за опускания диафрагмы, что увеличивает объем грудной полости, окружающей легкие, тем самым снижая ее давление, как определено законом идеального газа. Снижение давления в грудной полости, которая обычно имеет отрицательное манометрическое давление, таким образом поддерживая легкие раздутыми, втягивает воздух в легкие, раздувая альвеолы ​​и приводя к транспорту кислорода, необходимому для дыхания.Когда диафрагма восстанавливается и движется вверх, давление в грудной полости увеличивается, что приводит к выдоху. Цикл повторяется, приводя к дыханию, которое, как уже говорилось, механически обусловлено изменениями давления. Основные функции, такие как кровообращение и дыхание, были бы невозможны без давления в теле и соответствующего потенциала для динамических процессов в организме.

Как рассчитать давление по расходу

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Автор: Кевин Ли

Уравнение Бернулли позволяет выразить взаимосвязь между скоростью, давлением и высотой жидкого вещества в различных точках его потока.2+ \ rho gh = C

P — давление, ρ — плотность жидкости, а v — ее скорость. Буква g обозначает ускорение свободного падения, а h обозначает высоту жидкости. C , постоянная, позволяет узнать, что сумма статического давления жидкости и динамического давления, умноженная на квадрат скорости жидкости, постоянна во всех точках потока.

Здесь уравнение Бернулли будет использоваться для расчета давления и расхода в одной точке воздуховода с использованием давления и расхода в другой точке.2+ \ rho gh_2 = C

Первый определяет поток жидкости в одной точке, где давление P ₁ , скорость v ₁ и высота h ₁ . Второе уравнение определяет поток жидкости в другой точке, где давление равно P ₂ .