Расчет давления столба жидкости: Недопустимое название — Викиверситет
Содержание
Давление. Давление столба жидкости. Закон Паскаля. Гидростатика | LAMPA
Гидростатика. Закон Паскаля
Раздел гидростатики в физике занимается давлениями неподвижных жидкостей. Нечто похожее у нас уже было в разделе «Статика», когда мы рассматривали неподвижность твёрдых тел, рассматривали правило моментов: чтобы вращающие моменты уравновешивали друг друга.
В гидростатике – нечто похожее: рассматриваются давления жидкости в условии, когда она неподвижна – то есть не течёт. Для этого раздела важен закон Паскаля:
Давление жидкости передаётся в любую точку без изменения во всех направлениях.
Сложная формулировка. Сложный закон. Понять его можно на примере. Возьмём полиэтиленовый пакет, нальём в него жидкость и сделаем несколько небольших дырочек. Будем давить сверху на этот пакет с жидкостью. Что мы увидим? Вода будет литься из каждой дырочки.
И можно заметить, что наше давление сверху на пакет будет передаваться без изменения в каждую «дырочку» пакета – струйки воды получатся примерно одинаковые, хоть и будут направлены в разные стороны.
Получается, что если до некоторой точки жидкости дошло давление, то давление от этой точки будет распространяться во все стороны.
На основе закона Паскаля основано действие различных гидравлических прессов и других механических устройств, в которых требуется передача давления чего-либо из одной точки – в другую точку (например – экскаватора, тормозной системы автомобилей). Такое устройство может представлять собой трубку, внутри которой находится жидкость. С одной стороны трубки – давят на жидкость, жидкость передаёт это давление – и давит на что-то с другого конца трубки.
Для того чтобы закон Паскаля стал вам окончательно понятен, приведём ещё один пример. Допустим, у нас есть палка. Просто палка. И мы давим этой палкой на землю. Действуем сверху вниз. Если земля не слишком твёрдая, то палка «уйдёт» у нас вниз. И только вниз. Ни вбок, ни вверх. Вниз.
Рассмотрим другой случай. Пусть у нас есть трубка, а на её конце – резиновый шарик. А внутри трубки и шарика – жидкость. Тогда, если мы будем давить на жидкость в трубке, то шарик у нас будет раздуваться во все стороны. Не только вниз, не только вбок – а во все стороны сразу. То есть давление в жидкости передаётся во все стороны, а давление в твёрдых телах – преимущественно в том направлении, в котором приложено давление.
Давление в жидкости и газе
Жидкости и газы передают по всем направлениям приложенное к ним давление. Об этом гласит закон Паскаля и практический опыт.
Но существует еще и собственный вес, который тоже должен влиять на давление, существующее в жидкостях и газах. Вес собственных частей или слоев. Верхние слои жидкости давят на средние, средние на нижние, а последние – на дно. То есть мы можем говорить о существовании давления столба покоящейся жидкости на дно.
Формула давления столба жидкости
Формула для расчета давления столба жидкости высотой h имеет следующий вид:
p=ρgh,
где ρ – плотность жидкости,
g – ускорение свободного падения,
h — высота столба жидкости.
Это формула так называемого гидростатического давления жидкости.
Давление столба жидкости и газа
Гидростатическое давление, то есть, давление, оказываемое покоящейся жидкостью, на любой глубине не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость. Одно и то же количество воды, находясь в разных сосудах, будет оказывать разное давление на дно. Благодаря этому можно создать огромное давление даже небольшим количеством воды.
Это очень убедительно продемонстрировал Паскаль в семнадцатом веке. В закрытую бочку, полную воды, он вставил очень длинную узкую трубку. Поднявшись на второй этаж, он вылил в эту трубку всего лишь одну кружку воды. Бочка лопнула. Вода в трубке из-за малой толщины поднялась до очень большой высоты, и давление выросло до таких значений, что бочка не выдержала. То же самое справедливо и для газов. Однако, масса газов обычно намного меньше массы жидкостей, поэтому давление в газах, обусловленное собственным весом можно часто не учитывать на практике. Но в ряде случаев приходится считаться с этим. Например, атмосферное давление, которое давит на все находящиеся на Земле предметы, имеет большое значение в некоторых производственных процессах.
Благодаря гидростатическому давлению воды могут плавать и не тонуть корабли, которые весят зачастую не сотни, а тысячи килограмм, так как вода давит на них, как бы выталкивая наружу. Но именно по причине того же гидростатического давления на большой глубине у нас закладывает уши, а на очень большую глубину нельзя спуститься без специальных приспособлений – водолазного костюма или батискафа. Лишь немногие морские и океанические обитатели приспособились жить в условиях сильного давления на большой глубине, но по той же причине они не могут существовать в верхних слоях воды и могут погибнуть, если попадут на небольшую глубину.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Закон Паскаля: формула и применение
Следующая тема:   Расчет давления на дно и стенки сосуда
Конспект урока по теме «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда»
МКОУ « Казулинская СОШ»
Конспект урока по теме «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда»
Учитель Сергеенков Сергей Егорович
Учебный предмет физика
Класс 7
УМК: А.В. Пёрышкин Физика 7 класс, учебник. Дрофа. Москва 2016 г
Тип урока: урок открытия новых знаний с элементами исследования и первичного закрепления.
Цель урока: рассмотреть природу гидростатического давления столба жидкости, проверить усвоение знаний учащихся при решении задач.
Планируемые результаты
Личностные: формирование устойчивой мотивации к изучению и закреплению нового.
Метапредметные: обнаруживать и формулировать учебную проблему, осознавать обучающимися, что уже освоено и что ещё подлежит усвоению, а также качество и уровень усвоения;
уметь устанавливать причинно- следственные связи;
формировать навыки учебного сотрудничества в ходе индивидуальной и групповой деятельности, вступление в диалог, отслеживание действий учителя; уметь слушать и слышать.
Предметные: освоить понятие гидростатического давления, научится вычислять давление однородного столба жидкости, понимать, как зависит давление от высоты столба и плотности жидкости, применять полученные знания при решении задач.
Оборудование: прозрачная трубка с резиновым дном, прозрачная трубка с резиновым боковым отверстием, стакан с водой, мензурка.
Виды деятельности: фронтальный опрос, проблемное изложение учебного материала, проверка усвоения учебного материала
1. Организация начала занятия
Приветствие и наблюдение за учащимися. Создание положительного эмоционального настроя.
2. Актуализация прежних знаний.
Фронтальный опрос
Как передаётся давление в жидкости и газе? (закон Паскаля)
Почему закон Паскаля справедлив только для жидкостей и газов?
Как найти давление? (твёрдого тела)
Единицы давления.
В каком положении легкоатлет производит наименьшее давление?
на пьедестале почёта
на финише
во время прохождения дистанции
во всех случаях одинаково
3. Мотивация учебной деятельности. Постановка проблемной ситуации.
Опыт 1.
В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто резиновой плёнкой, наливаем воду.
Что происходит с пленкой?
Наблюдаем, что плёнка прогибается .
Исследуем, как зависит прогиб пленки от высоты столба жидкости.
Чем больше высота столба жидкости, тем сильней прогибается плёнка.
Вывод : давление зависит от высоты столба жидкости.
Опыт 2.
В стеклянную трубку, боковое отверстие которой закрыто резиновой плёнкой, наливаем воду.
Что происходит с плёнкой?
Наблюдаем, что пленка прогибается.
Как вы думаете, от чего это происходит?
Выслушиваются и корректируются ответы обучающихся.
Вывод: это связано с тем, что давление жидкость передаёт по всем направлениям, и увеличивается под действием собственного веса.
Каждый слой жидкости действует своим весом на нижний слой жидкости На одном уровне давление одинаково.
4. Усвоение новых знаний и способов действий.
Это давление называется гидростатическим (гидро — жидкость, статика –равновесие, покой). Теперь нам предстоит рассчитать это давление. Рассмотрим столб жидкости высотой h.
р= F/ S, где F –сила тяжести, действующая на столб жидкости F=mg , она численно равна весу жидкости P=mg. S – площадь дна сосуда.
р=mg/S, m=V, где m — масса жидкости,- плотность жидкости.
V=Sh, р=gSh/S
р=gh— так рассчитывается гидростатическое давление.
Как вы думаете, зависит ли давление
от площади дна сосуда,
от массы жидкости,
формы сосуда?
На эти вопросы постараемся ответить в ходе решения задач сегодня на уроке и на следующем уроке.
Из этой формулы видно, что давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от плотности жидкости и высоты столба жидкости.
При одинаковой высоте столба жидкости в сосудах разной формы давление на дно сосудов одинаково. Если, площади дна одинаковы, то сила, с которой жидкость действует на дно этих сосудов, одинакова р = F/ S.Масса жидкости в сосудах разная. Гидростатический парадокс.
При малом объёме жидкости можно создать большое гидростатическое давление.
В 1648 году Блез Паскаль продемонстрировал то, что давление жидкости зависит от высоты её столба. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1 см, длиной 5 м и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Когда вода в ней поднялась до высоты ~ 4 метра, давление воды увеличилось настолько, что в крепкой дубовой бочке образовались щели, через которые потекла вода. (Опыт Паскаля)
5.Закрепление знаний и способов действий.
Решение задач
1).В двух одинаковых полностью заполненных, сосудах находится вода и керосин. Какая жидкость оказывает большее давление? ( давление зависит от плотности)
2). Построить график зависимости давления жидкости на дно сосуда от высоты столба жидкости. Исследуем, как зависит давление от высоты столба жидкости?
3). Определите, какое давление оказывает столб керосина высотой 1 м.
4). В две одинаковые мензурки, цилиндрической формы налито в одну керосин, а в другую вода, одной и той же массы. Одинаковое ли давление будут оказывать жидкости на дно сосудов?
6.Рефлексия.
От каких физических величин зависит давление столба жидкости?
По какой формуле рассчитывается давление столба жидкости?
7.Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнении:
§ 39,40 читать упр17, №2 решить, дополнительное задание: рассчитать давление жидкости задание 2, стр.119.
| ||||||
Запишите формулу для расчета давления жидкости на дно сосуда, назовите величины входящие в
Для того чтобы упростить вывод формулы для расчета давления на дно и стенки сосуда, удобнее всего использовать сосуд в форме прямоугольного параллелепипеда .
Площадь дна этого сосуда – S, его высота – h. Предположим, что сосуд наполнен жидкостью на всю высоту h. Чтобы определить давление на дно, нужно силу, действующую на дно, разделить на площадь дна. В нашем случае сила – это вес жидкостиP, находящейся в сосуде
Поскольку жидкость в сосуде неподвижна, ее вес равен силе тяжести, которую можно вычислить, если известна масса жидкости m
Напомним, что символом g обозначено ускорение свободного падения.
Для того чтобы найти массу жидкости, необходимо знать ее плотность ρ и объем V
Объем жидкости в сосуде мы получим, умножив площадь дна на высоту сосуда
Эти величины изначально известны. Если их по очереди подставить в приведенные выше формулы, то для вычисления давления получим следующее выражение:
В этом выражении числитель и знаменатель содержат одну и ту же величину S – площадь дна сосуда. Если на нее сократить, получится искомая формула для расчета давления жидкости на дно сосуда:
Итак, для нахождения давления необходимо умножить плотность жидкости на величину ускорения свободного падения и высоту столба жидкости.
2. Давление жидкости на стенки сосуда
Полученная выше формула называется формулой гидростатического давления. Она позволяет найти давление на дно сосуда. А как рассчитать давление на боковыестенки сосуда? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, что на прошлом уроке мы установили, что давление на одном и том же уровне одинаково во всех направлениях. Это значит, давление в любой точке жидкости на заданной глубине h может быть найдено по той же формуле.
Давление жидкости — 📙 Физика
1. Значение давления столба жидкости
2. Эксперименты Паскаля
3. Гидростатический парадокс
Для понимания сути понятия «давление жидкости» нужно рассмотреть, что влияет на его формирование. Обычно рассматривают примеры по проще, а после переходят к изучению более сложных примеров. Гидростатическое давление в физике рассчитывается с учетом нескольких физических величин:
\(p=ρgh\) ,
где \(p\) – давление слоя жидкости, Па;
\(ρ\) – плотность жидкости, кг/м3;
\(g\) – ускорение свободного падения, м/с2;
\(h\) – высота столба жидкости, м.
Одной из величин, влияющих на давление жидкости, является высота столба жидкости, что находится в сосуде цилиндрической формы. Она обозначается буквой \(h\). Следует учесть, что для правильного определения давления жидкости сосуд должен иметь правильную форму – строго горизонтальное дно и вертикальные стенки. В такой ситуации давление жидкости в каждой точке сосуда будет одинаковым.
Для определения силы давления вводится понятие «площадь дна сосуда». При учете равного давления сила давления жидкости на дно сосуда рассчитается по формуле:
\(F=ρghS\).
Эта формула показывает, что сила давления соизмерима с весом жидкости, при условии использования сосуда правильной цилиндрической формы. Также доказано, что эти вычисления также применимы для расчета давления жидкости в сосудах самой разнообразной формы. Здесь действует правило, гласящее, что давление жидкости на дно сосуда равно во всех точках, при условии одинаковой высоты столба жидкости и площади дня сосуда. Но при этом реальный вес жидкости сосуда неровной формы может отличаться от ее силы давления. Он может быть больше либо меньше, но конечное значение, рассчитанное по вышеуказанной формуле, будет справедливым.
Паскаль был одним из первых ученых, кто изобрел базовые формулы для расчета гидростатического давления. Свои эксперименты он проводил при помощи установки, позже названной его именем. Основным отличием этого прибора было применение специальных подставок, на которых он фиксировал различные сосуды с жидкостями и производил расчеты. Сосуды были самой различной формы, благодаря чему эта установка стала прорывом в сфере исследования физических свойств жидкостей. Также на этом приборе представлялось возможным фиксирование сосуда без дна. При этом вместо него могла крепиться пластина. Она была расположена на одном из плечей коромысла весов.
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Устанавливая и перемещая груз на противоположном конце коромысла ученый наполнял сосуд жидкостью. Во время возникновения силы давления жидкости, большей, чем вес груза, жидкость выливалась наружу через пластину. Измеряя высоту столба жидкости, Паскаль мог вычислить величину силы давления жидкости на дно сосуда. Он сравнивал эти значения с весом груза.
Он старался достичь большой силы давления при ограниченном количестве воды. Он просто увеличивал глубину столба жидкости. Еще Паскаль проводил испытания такого рода: к бочке, наполненной до краев и плотно закрытой крышкой, он присоединял длинную трубку, через которую добавлял воду. При повышении давления до определенного значения бочка не выдерживала и начинала протекать. И получалось так, что данный эффект достигался при малом объеме добавленной воды. Это значит, что именно высота трубки, иными словами, высота столба жидкости создавала разрушительное давление на дно бочки. Таким образом, к разрушению емкости привело критическое значение давления.
Также при изучении поведения жидкости Паскаль заметил, что наклон стенок сосуда играет важную роль при распределении давления. Имеют место излишки давления, направленного в разные стороны. Если сосуд сужается кверху, то давление будет действовать вверх. Подобный эксперимент можно провести самому, для этого нужна установка, подобная прибору Паскаля. Нужен поршень, переходящий в трубку, на котором статически крепится цилиндр. Трубка ставится вертикально, затем в нее заливается вода, при этом необходимо следить, чтобы объем над поршнем заполнялся равномерно, потом цилиндр нужно поднять вверх.
Можно сделать заключение, что давление является силой, что действует перпендикулярно на единицу площади. Давление измеряется в Паскалях (Па). Один Паскаль равняется силе воздействия в 1 Ньютон (Н), что действует на площадь, размером 1 м2.
Гидростатический парадокс заключается в том, что давление жидкости не зависимо от ее объема и веса. Оно также не зависимо от формы сосуда, от размеров его дна, лишь только от высоты столба жидкости.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Подобное явление называется парадоксом, так как оно противоречит привычным суждениям о физических свойствах жидкости. Опираясь на исследования Паскаля, можно утверждать, что давление жидкости зависит от ее плотности и глубины: \(p=ρgh\). Об этом гласит закон Паскаля: жидкость способна передавать давление во всех направлениях с одинаковой силой.
Гидростатическое давление возможно определить для любой точки объема жидкости, а также для стенок сосуда.
Урок Давление в жидкости и газе. Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда | Методическая разработка по физике (7 класс) на тему:
Цель урока: формирование понятия давление жидкости на дно и стенки сосуда, раскрыть причину возникновения этого давления; рассмотреть зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости и её плотности, решение задач на расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда; практическое значение знаний о давлении жидкости.
Методические цели урока:
Образовательные: активизировать знания учащихся о причинах возникновения давления жидкости, создать условия для овладения учащимися формулы для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда, продолжить работу по формированию навыков научного познания мира, создать условия для овладения учащимися эвристическим методом представления наблюдаемого явления – методом графических образов.
Развивающие: развитие речи, мышления; способность наблюдать, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, представлять информацию в различных знаковых системах.
Воспитательные: формировать познавательный интерес, логическое мышление, формировать познавательную мотивацию осознанием ученика своей значимости в образовательном процессе.
Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.
Ход урока
1.Организационный этап
Приветствие учителя. Подготовка учащихся к работе на уроке: готовность класса и оборудования. Проверка наличия учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.
2. Повторение изученного материала
Проверка письменного домашнего задания
Л. № 456
Дано: | СИ | Решение: |
S1 =125cм2 N = 4 m = 2,5т g = 9,8 | 0,0125м2 2500кг | 1. p = , где F=P 2. P = g •m, 3. S = N•S1 4. p = = 5.[p]= []= []= [Па] 6.p = = 490000(Па) ≈ 500000(Па) |
p –? |
3.Этап актуализации знаний
Фронтальный опрос
- Что такое давление?
- Что называют силой давления? Какая её главная особенность?
- По какой формуле рассчитывают давление? Какой буквой обозначают давление?
- Какие единицы давления вы знаете? От каких величин зависит давление?
- Какие свойства жидкостей отличают их от твёрдых тел?
- Как передают давление жидкости и газы?
- На каком опыте можно показать особенности передачи давления жидкостями и газами?
- Какое утверждение называют законом Паскаля?
- Перечислите области практического использования закона Паскаля.
4. Этап постановки целей и задач урока
Проблемная ситуация.
Рассмотрим эксперимент с высоким сосудом, в котором на боковой поверхности сделаны три отверстия на разной высоте. Первоначально: отверстия закрыты, и сосуд наполнен водой.
- Как вы думаете, что будет происходить с водой, если отверстия открыть?
- Почему вода вытекает из отверстий? (На поверхность воды в сосуде действует атмосферное давление, которое по закону Паскаля передаётся в любую точку одинаково по всем направлениям)
- Из чего следует, что давление будет различным на разной глубине? (Струйки воды по-разному вытекают: чем ниже располагается отверстие, тем дальше вытекает струйка воды)
- Какой вывод можно сделать на основании этого опыта?
Вывод: внутри жидкости существует давление; на разных высотах оно разное; с увеличением глубины давление в жидкости увеличивается.
- Знаем ли мы как можно рассчитать давление в жидкости?
- Как вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?
Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: рассмотреть давление жидкости на дно и стенки сосуда, раскрыть причину возникновения этого давления; рассмотреть зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости и её плотности, вывести формулу для расчёта давления жидкости и научиться вычислять давление жидкости на дно и стенки сосуда.
Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Давление в жидкости и газе. Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда».
5. Этап усвоение новых знаний и способов действий
Мы знаем, что на жидкость, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Следовательно, каждый слой жидкости своим весом создает давление на ниже лежащие слои. По закону Паскаля это давление передается не только вниз, но и по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление.
Опыт 1. Наливаем воду в стеклянную трубку, дно которой закрыто резиновой плёнкой. Под действием веса жидкости дно трубки прогнётся. При этом, чем выше столб жидкости, тем больше деформация резиновой плёнки. Вода в трубке находится в равновесии, значит, сила тяжести, и сила упругости уравновешивают друг друга.
Опыт 2. Трубку с водой опускаем в сосуд, наполненный водой. Замечаем, по мере погружения трубки резиновая плёнка постепенно выпрямляется. Как только уровни воды в трубке и сосуде совпадут, плёнка будет полностью выпрямлена.
- Как можно объяснить, что теперь нет деформации резиновой плёнки? (Это означает, что силы, действующие на плёнку, одинаковы с двух сторон)
Опыт 3. Такая же труба, только с боковым отверстием, которое закрыто резиновой плёнкой. Результат погружения: плёнка выпрямляется, как только уровни воды в сосуде и трубке будут одинаковыми. (Это означает, что силы, действующие на плёнку, одинаковы с двух сторон)
Опыт 4. Трубка с водой, дно может отпадать. При погружении в воду, как только уровни воды в трубке и сосуде совпадают, дно отпадает под действием силы тяжести.
Вывод: внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям; с глубиной давление увеличивается.
Теперь рассмотрим, как можно рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда. Решим задачу для сосуда, который имеет форму параллелепипеда, например аквариум или бассейн.
Задача 1. Рассчитайте давление, которое производит вода высотой 50см на дно аквариума.
Дано: | СИ | Решение: |
h = 50см ρ = 1 g = 9,8 | 0,5м 1000 | 1. p = , где F=P 2. P = g •m, где m=ρ•V, V=S•h; P = g • ρ•V 3. p = = = g •ρ•h 4.[p]= []= []= [Па] 5.p =9,8•1000•0,5=4900(Па) ≈ 5000(Па) |
p –? |
Из формулы давления жидкости на дно и стенки сосуда следует, что это давление зависит от таких физических величин как плотность вещества и высота столба жидкости (глубина): чем больше плотность и высота столба жидкости, тем больше давление.
6. Этап обобщения и закрепления нового материала
Решение качественных задач: Л.№ 509,510, 518
Задача 2. Рассчитайте давление, которое производит нефть высотой 150см на дно бака.
Дано: | СИ | Решение: |
h = 150см ρ = 0,8 g = 9,8 | 1,5м 800 | 1. p = g •ρ•h 2. [p]= []= []= [Па] 3.p =9,8•800•1,5=11760(Па) ≈ 12000(Па) |
p –? |
7. Рефлексия
- Что вам понравилось на сегодняшнем уроке?
- Что не понравилось?
- Достигли ли Вы тех целей, которые поставили в начале урока?
- А теперь давайте выставим оценки.
Домашнее задание: § 37, 38, упр. 15, Л. № 455.
Гидростатическое давление
Гидростатическое давление в жидкости можно рассчитать как
p = ρ gh (1)
, где
p = давление в жидкости (Н / м 2 , Па, фунт f / фут 2 , фунт / фут)
ρ = плотность жидкости (кг / м 3 , снаряды / фут 3 )
g = ускорение свободного падения (9,81 м / с 2 , 32.17405 фут / с 2 )
h = высота столба жидкости — или глубина в жидкости, где измеряется давление (м, футы)
Гидростатическое давление в водяной столб — или глубина ( плотность воды 1000 кг / м 3 ):
| Высота водяного столба | Давление | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| (м) | (фут) | (кПа) | (бар) | (атм) | (фунт / кв. Дюйм) |
| 1 | 3.28 | 9,81 | 0,098 | 0,097 | 1,42 |
| 2 | 6,56 | 19,6 | 0,196 | 0,194 | 2,85 |
| 3 | 9,84 | 29,4 | 0,294 900 900 | 4,27 | |
| 4 | 13,1 | 39,2 | 0,392 | 0,387 | 5,69 |
| 5 | 16.4 | 49,1 | 0,491 | 0,484 | 7,11 |
| 6 | 19,7 | 58,9 | 0,589 | 0,581 | 8,54 |
| 7 | 23,0 | 68,7 | 0,687 | 0,6 | 10,0 |
| 8 | 26,2 | 78,5 | 0,785 | 0,775 | 11,4 |
| 9 | 29.5 | 88,3 | 0,883 | 0,871 | 12,8 |
| 10 | 32,8 | 98,1 | 0,981 | 0,968 | 14,2 |
| 12 | 39,4 | 118 | 1,18 | 1,16 | 17,1 |
| 14 | 45,9 | 137 | 1,37 | 1,36 | 19,9 |
| 16 | 52.5 | 157 | 1,57 | 1,55 | 22,8 |
| 18 | 59,0 | 177 | 1,77 | 1,74 | 25,6 |
| 20 | 65,6 | 196 | 1,96 | 1,96 | 28,5 |
| 25 | 82,0 | 245 | 2,45 | 2,42 | 35,6 |
| 30 | 98,4 | 294 | 2.94 | 2,90 | 42,7 |
| 35 | 115 | 343 | 3,43 | 3,39 | 49,8 |
| 40 | 131 | 392 | 3,92 | 3,87 | 56,9 |
| 50 | 164 | 491 | 4,91 | 4,84 | 71,1 |
| 60 | 197 | 589 | 5,89 | 5.81 | 85,4 |
| 70 | 230 | 687 | 6,87 | 6,78 | 100 |
| 80 | 262 | 785 | 7,85 | 7,75 | |
| 90 | 295 | 883 | 8,83 | 8,71 | 128 |
| 100 | 328 | 981 | 9,81 | 9,68 | 142 |
Пример — Давление, действующее на глубине 1 м
Плотность воды при 4 o C составляет 1000 кг / м 3 .Давление, действующее в воде на высоте 1 м , можно рассчитать как
p = ρ gh
= ( 1000 кг / м 3 ) ( 9,81 м / с 2 ) (1 м)
= 9810 Па
Пример — Давление, действующее в воде на глубине
3 фута
Плотность воды при 32 o F составляет 1,940 снарядов / фут 3 .Давление, действующее в воде на высоте 3 фута , можно рассчитать как
p = ρ gh
= ( 1,940 снарядов / фут 3 ) ( 32,17405 фут / с 2 ) (3 фута)
= 187,3 фунта f / фут 2 (psf)
=
Давление в океане — глубина и широта
Давление в океане зависит от глубины и положения (широты) на Земле.
| Давление океана (МПа) | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Глубина (м) | Широта (градусы) | ||||||||||||
| 0 | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 | 90 | |||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||
| 1000 | 10.080 | 10,083 | 10,093 | 10,106 | 10,120 | 10,130 | 10,133 | ||||||
| 2000 | 20,208 | 20,215 | 20,234 | 20,261 | 20,308 | 30,383 | 30,394 | 30,424 | 30,464 | 30,505 | 30,535 | 30,545 | |
| 4000 | 40.606 | 40.620 | 40.660 | 40.714 | 40.768 | 40.808 | 40.823 | ||||||
| 5000 | 50.874 | 50.892 | 50.942 | 51.010 | 51.079 | 51.129 | 61,188 | 61,210 | 61,270 | 61,352 | 61,434 | 61,495 | 61,517 |
| 7000 | 71.547 | 71,572 | 71,643 | 71,739 | 71,835 | 71,906 | 71,932 | ||||||
| 8000 | 81,949 | 81,979 | 82,059 | 82,170 | 82,280 | 82,170 | 82,280 | 92,395 | 92,428 | 92,519 | 92,644 | 92,769 | 92,861 | 92,894 |
| 10000 | 102.880 | 102,917 | 103,019 | 103,157 | 103,296 | 103,398 | 103,436 | ||||||
- 1 Па = 10 -6 МПа = 10 -3 кПа 17 = 10 кПа = 10 Н / мм 2 = 10 -5 бар = 0,1020 кп / м 2 = 1,020×10 -4 м H 2 O при 4 ° C / 39 ° F = 9,869×10 -6 атм = 0,004 дюйма H 2 O = 1,450×10 -4 фунтов на кв. Дюйм (фунт-сила / дюйм 2 ) = 0.02089 фунт-сила / фут 2 (фунт-сила на фут)
статика жидкости — Как мы измеряем давление над столбом жидкости?
статика жидкости — Как мы измеряем давление над столбом жидкости? — Обмен физическими стеками
Сеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange
0
+0
- Авторизоваться
Подписаться
Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу
Кто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено
3к раз
$ \ begingroup $
Рассмотрим эту точку $ A $, как раз на поверхности любой жидкости, контактирующей с атмосферой.Гидростатическое давление, создаваемое этой жидкостью высотой $ h $, равно $ h \ rho g $. Меня беспокоит то, что это давление должно передаваться во всех направлениях, поэтому разве точка А не должна испытывать это давление?
Чистое давление в точке A должно быть: «$ h \ rho g $ $ — $ $ P_a $». Но это, очевидно, звучит абсурдно, давление на уровне $ A $ считается всего лишь атмосферным.
Где я мог ошибиться (извините за не очень хорошую диаграмму)?
Создан 06 ноя.
Свами
1,63988 золотых знаков3333 серебряных знака5050 бронзовых знаков
$ \ endgroup $
3
$ \ begingroup $
Чистое давление жидкости равно атмосферному давлению.Давление в жидкости действует во всех направлениях, но поскольку точка находится на поверхности, $ \ text {P} _ {water} = h \ rho g = 0 $ при $ h = 0 $. Таким образом, в точке A будет действовать только атмосферное давление.
Высота столба жидкости не влияет на давление сверху. На давление в жидкости влияет вес жидкости над ней .
ПОЯСНЕНИЕ
Рассмотрим эту диаграмму:
Давление в поперечном сечении внутри жидкости на этой высоте определяется массой жидкости выше этой высоты, деленной на площадь горизонтального поперечного сечения столба жидкости.Мы получаем давление как $$ P = \ frac {F} {A} = \ frac {mg} {A} $$
$$ = \ frac {\ rho Vg} {A} = \ frac {\ rho (A \ times h) g} {A} $$
$$ \ boxed {P = h \ rho g} $$Когда мы вычисляем давление на поверхности жидкости, мы берем вес жидкости над площадью поперечного сечения. Но поскольку над поверхностью нет жидкости, $ \ text {Weight} = 0, ~~ \ поэтому \ text {P} = 0 $
Создан 06 ноя.
$ \ endgroup $
6
$ \ begingroup $
, когда вы говорите, что давление оказывается везде, это правильно.на поверхности указанное вами направление силы будет оказывать давление, но оно будет сведено на нет атмосферным давлением, поэтому, вероятно, вы получаете отрицательный знак в своем выражении лица. на молекулярном уровне. Поверхностное давление также может относиться к изменению поверхностного натяжения как функции площади водной поверхности, доступной каждой молекуле в растворе. Измерение поверхностного давления является ключевым моментом в определении монослойных свойств жидкости.
Создан 06 ноя.
$ \ endgroup $
7
$ \ begingroup $
В законе передачи давления Паскаля передаваемое давление возникает из-за внешней работы, совершаемой над непрерывной жидкостью, и жидкость, будучи несжимаемой, эта работа проделывала жидкость с другой внешней системой.Таким образом, давление передается через непрерывную жидкость. Но в вашей системе давление появляется из-за веса жидкости, а не из-за выполненных внешних работ. Вот почему здесь кажется нарушение закона Паскаля.
Создан 06 ноя.
$ \ endgroup $
2
Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript
Ваша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie
Настроить параметры
гидродинамика — Почему мы не учитываем давление, обусловленное высотой столба жидкости над отверстием, при расчете скорости истечения с использованием уравнения Бернулли?
гидродинамика — Почему мы не учитываем давление, обусловленное высотой столба жидкости над отверстием, при расчете скорости истечения с использованием уравнения Бернулли? — Обмен физическими стеками
Сеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange
0
+0
- Авторизоваться
Подписаться
Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу
Кто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено
379 раз
$ \ begingroup $
При описании скорости истечения с помощью уравнения Бернулли мы используем значение $ P $ для обоих отверстий как атмосферное давление.Почему бы нам не использовать $ P_ \ text {атмосфера} + \ rho gh $ вместо $ P $ в нижнем отверстии?
Вишну
4,79444 золотых знака2121 серебряный знак6565 бронзовых знаков
Создан 03 дек.
$ \ endgroup $
$ \ begingroup $
В нижнем отверстии струя выходит в атмосферу, и поэтому струя не ограничивается границами.Следовательно, его давление должно соответствовать атмосферному; если бы была разница давлений, струя выпирала или сжималась (при соблюдении непрерывности) до тех пор, пока давления не выровнялись. Мы предполагаем, что изменение давления из-за поверхностного натяжения незначительно.
Создан 04 дек.
DeepDeep
6,05222 золотых знака1010 серебряных знаков2424 бронзовых знака
$ \ endgroup $
$ \ begingroup $
Давление внутри резервуара не равно $ P_ {atm} + \ rho g h $ по всему дну резервуара.Внутри резервуара наблюдается нарушение распределения давления в непосредственной близости от выходного отверстия. Поток жидкости сходится к выходному отверстию, и при этом его скорость нарастает; и его давление соответственно уменьшается. Все это происходит на расстоянии нескольких диаметров отверстия от выходного отверстия (во всех направлениях). В самом выходном отверстии скорость достигает выходной скорости, а давление достигает атмосферного.
drake01
10922 серебряных знака1010 бронзовых знаков
Создан 03 дек.
Чет МиллерЧет Миллер
26k33 золотых знака1414 серебряных знаков3838 бронзовых знаков
$ \ endgroup $
$ \ begingroup $
При написании уравнения Бернулли вы пишете уравнение для жидкости внутри и снаружи контейнера, это приводит к тому, что только внешнее давление равно $ P_ {atm} $, а внутри него $ P_ {atm} + \ rho gh $.Обратите внимание, что термин $ P_ {atm} $ обрывается с обеих сторон, поэтому вы не чувствуете его присутствия.
Если вы хотите применить уравнение Бернулли для верха и низа, тогда вы должны понимать, что внизу вы имеете дело с жидкостью, которая находится сразу за пределами контейнера, и, следовательно, ее давление равно атмосферному давлению, а не давлению, заданному формулами гидростатическое давление, когда жидкость течет в атмосфере
Кайл Канос
23.6k4141 золотой знак
Создан 03 дек.
Адитья ГаргАдитья Гарг
2,111 11 золотой знак44 серебряных знака1515 бронзовых знаков
$ \ endgroup $
Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript
Ваша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie
Настроить параметры
Плотность
— Давление, Закон Паскаля — Обмен физическим стеком
Плотность — Давление, Закон Паскаля — Обмен физическим стеком
Сеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange
0
+0
- Авторизоваться
Подписаться
Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу
Кто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено
384 раза
$ \ begingroup $
На этот вопрос уже есть ответы здесь :
Закрыт 5 лет назад.
Допустим, у меня есть 2 разных типа контейнеров, один кубовидный, а другой конический.
и, допустим, оба они безмассовые и полностью содержат воду.
** 1. ** В кубической форме давление, оказываемое столбом жидкости у основания, составляет Плотность г высота. Это умноженное на площадь основания дает силу, действующую на основание. Поскольку контейнер безмассовый, общая сила, направленная вниз, также равна То же самое. Теперь, вычислив объем и плотность жидкости, мы можем найти массу жидкости, а умножение на «g» дает общую силу, направленную вниз.В этом случае общая направленная вниз сила, рассчитанная обоими методами, одинакова.
** 2. ** В коническом контейнере общая сила, направленная вниз, рассчитанная с использованием плотности г высота и умноженная на площадь основания конического контейнера, в 3 раза больше силы, рассчитанной с использованием соотношения объема и плотности (поскольку объем равен 1 / 3 * высота * площадь). Почему она отличается, какой метод является правильным для расчета направленной вниз силы?
Почему это так?
Создан 26 ноя.
Шахбааз1104Шахбааз1104
5144 серебряных знака1313 бронзовых знаков
$ \ endgroup $
2
$ \ begingroup $
В коническом контейнере прижимная сила точно такая же.Его можно найти с помощью расчетов, принимая во внимание следующее:
- Поскольку внутренняя поверхность контейнера соприкасается с жидкостью, вычисление представляет собой интеграл по поверхности.
- Сила, действующая на поверхность из-за давления, действует перпендикулярно поверхности. Нисходящая составляющая должна включать член $ \ cos (\ theta) $. Для вертикального конуса, стоящего на кончике, это будет постоянным фактором.
- Давление зависит от глубины воды над рассматриваемой точкой.
Даже несмотря на то, что площадь наклонной части конуса намного больше, чем основание куба, общая направленная вниз сила все равно останется прежней.
Создан 26 ноя.
Спирко
94155 серебряных знаков77 бронзовых знаков
$ \ endgroup $
2
Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript
Ваша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie
Настроить параметры
Расчет уровня жидкости с использованием гидростатического давления
В моем последнем сообщении в блоге я представил способ измерения гидростатического уровня.Гидростатическое давление используется для определения уровня путем измерения столба жидкости и прямо пропорционально высоте заполнения, а также плотности среды и силе тяжести. Как теперь рассчитать по гидростатическому давлению высоту заполнения открытого сосуда, открытого водоема или колодца?
Расчет высоты заполнения с использованием гидростатического давления
Под действием силы тяжести гидростатическое давление возрастает с увеличением высоты столба жидкости, то есть с высотой заполнения резервуара.
Таким образом, уровень рассчитывается по формуле:
h = p / (ρ * g)
- p = гидростатическое давление [бар ман.]
- ρ = плотность жидкости [кг / м³]
- g = сила тяжести или ускорение свободного падения [м / с²]
- h = высота столба жидкости [м]
Практическое правило — Вода: h = 1 бар относительно / (1000 кг / м³ * ~ 10 м / s²) = 10 м
Таким образом, для средней воды можно принять практическое правило, согласно которому давление в 1 бар соответствует высоте заполнения 10 м.
Это практическое правило можно использовать для выбора и спецификации подходящего погружного датчика давления или датчика давления. Однако в качестве контроля следует выполнить более точный расчет, который включает влияние температуры на плотность, а также зависящую от местоположения силу тяжести при расчете уровня.
Поскольку плотность среды может значительно отличаться от плотности воды, это практическое правило применимо только к жидкостям с плотностью, близкой к воде.Так, например, при одинаковой высоте заполнения дизельного топлива и воды гидростатическое давление дизельного топлива намного ниже, чем у воды.
Пример — Дизельное топливо: h = 0,82 бар / (820 кг / м³ * ~ 10 м / с²) = 10 м
Разница в плотности в этом примере привела к ошибке измерения примерно 22%.
Поскольку при измерении гидростатического уровня в открытых бассейнах и резервуарах существует постоянная вентиляция, то есть происходит выравнивание давления между газом над жидкостью и окружающим воздухом, давление вышележащего газа не должно включаться в расчет уровня.За счет использования погружных датчиков давления, таких как модель LH-20 WIKA, в варианте манометрического давления, колебания давления окружающей среды полностью компенсируются.
Поэтому в моем следующем сообщении в блоге я объясню расчет высоты заполнения в закрытых геометриях или сосудах, а также проясню влияние заключенного газа на измерение уровня.
Примечание
WIKA предлагает различные решения для измерения уровня гидростатического давления. Наш сервисный центр поможет вам выбрать подходящий датчик давления для вашего применения.
Для получения дополнительной информации по этой теме см. Нашу информационную платформу «Измерение гидростатического уровня»
Взаимосвязь между глубиной и давлением Обзор и уравнения
Взаимосвязь между глубиной и давлением Обзор и уравнения
Расход жидкости Содержание
Гидравлические и пневматические знания
Гидравлическое силовое оборудование
Взаимосвязь между глубиной и давлением Обзор и уравнения
Любой, кто ныряет под поверхность воды, замечает, что давление на его барабанные перепонки даже на глубине нескольких футов заметно выше атмосферного.Тщательные измерения показывают, что давление жидкости прямо пропорционально глубине, и для данной глубины жидкость оказывает одинаковое давление во всех направлениях.
Как показано на Рисунке 1, давление на разных уровнях в резервуаре меняется, и это заставляет жидкость покидать резервуар с разными скоростями. Давление определялось как сила на единицу площади. В случае этого резервуара сила обусловлена весом воды выше точки, в которой определяется давление.
Объем равен площади поперечного сечения, умноженной на высоту (h) жидкости. Подставляя это в приведенное выше уравнение, получаем:
Это уравнение говорит нам, что давление, оказываемое водяным столбом, прямо пропорционально высоте столба и плотности воды и не зависит от площади поперечного сечения столба.Давление на тридцать футов ниже поверхности стояка диаметром один дюйм такое же, как давление на тридцать футов ниже поверхности большого озера.
Пример 1:
Если резервуар на Рисунке 1 заполнен водой плотностью 62,4 фунта / фут3, рассчитайте давление на глубине 10, 20 и 30 футов.
Пример 2:
Цилиндрический резервуар для воды высотой 40 футов и диаметром 20 футов наполнен водой плотностью 61.9 фунт / фут3.
(а) Какое давление воды на дне резервуара?
(b) Какая средняя сила действует на дно?
Определение высоты столба воды в метрах с учетом плотности воды и ртути
Это относится к тому, как были созданы первые барометры для измерения атмосферного давления воздуха.
Длинная стеклянная трубка с одним открытым концом и запаянным другим концом была полностью заполнена ртутью, затем ее поставили вертикально с открытым концом в сосуд, наполненный ртутью.2, это давление не может поддержать его. В верхней части трубки будет почти идеальный вакуум с небольшим количеством паров ртути.
Так что все это значит? Высота столба воды или ртути, который может поддерживаться давлением воздуха, зависит от плотности воды или ртути и пропорциональна ей.
Теперь к вашей проблеме. То, как вы должны получить ответы, зависит от того, какие единицы используются для определения давления в 1 бар.В вашем учебнике или лекциях должно быть указано значение и единицы измерения бара. Если вы должны поискать это, вы найдете множество различных комбинаций, включая 750,06 мм рт.
750,06 мм ≈ 0,75 м рт. Ст.
1019,72 см ≈ 10,20 м вод. Ст.
Если вы должны рассчитывать все, вам нужно использовать 1 бар = 1×10 5 Н / м 2 . Затем вам нужно будет найти постоянную гравитации и рассчитать вес столба ртути или воды.Обратите внимание, что граммы и килограммы — это единицы массы, а не веса, который является силой. Единицей силы в метрической системе является Ньютон. Это сбивает с толку, потому что мы измеряем вес в фунтах, а это сила. Большая часть остального мира измеряет «вес» в килограммах, что на самом деле является массой. Я не думаю, что они ожидают, что вы через это пройдете, но, возможно, они это сделают.
Если вы можете найти достаточно информации о том, что вы должны использовать в качестве основной информации для решения, добавьте к этому комментарий, и я вам помогу.
Как для вас определяется 1 бар?
Если это мм рт. Ст., Просто умножьте это на 13,6, чтобы получить высоту столба воды.
Если это сила на единицу площади:
Мы можем рассчитать силу (вес) Hg, используя гравитационную постоянную и заданную плотность, а затем перейти оттуда.
.