Legea lui Pascal pentru exemple de lichide și gaze. Legea lui Pascal

Această lege a fost descoperită de omul de știință francez B. Pascal în 1653. Uneori este numită legea fundamentală.

Legea lui Pascal poate fi explicată prin prisma structurii moleculare a materiei. În solide, moleculele formează o rețea cristalină și vibrează în jurul lor. În lichide și gaze, moleculele sunt relativ libere, se pot mișca unele față de altele. Această caracteristică permite ca presiunea produsă pe un lichid (sau gaz) să fie transmisă nu numai în direcția forței, ci în toate direcțiile.

Legea lui Pascal a găsit o aplicare largă în tehnologia modernă. Lucrarea superpreselor moderne se bazează pe legea lui Pascal, care permite crearea unor presiuni de ordinul a 800 MPa. De asemenea, funcționarea tuturor automatizărilor hidraulice care controlează nave spațiale, avioane cu reacție, mașini cu control numeric, excavatoare, basculante etc.

Presiunea fluidului hidrostatic

Presiunea hidrostatică din interiorul lichidului la orice adâncime nu depinde de forma vasului în care se află lichidul și este egală cu produsul lichidului și adâncimea la care se determină presiunea:

Într-un fluid omogen în repaus, presiunile în punctele situate în același plan orizontal (la același nivel) sunt aceleași. În toate cazurile prezentate în fig. 1, presiunea lichidului la fundul vaselor este aceeași.

Fig.1. Independenta presiunii hidrostatice de forma vasului

La o anumită adâncime, lichidul presează în mod egal în toate direcțiile, astfel încât presiunea pe perete la o anumită adâncime va fi aceeași ca pe o platformă orizontală situată la aceeași adâncime.

Presiunea totală dintr-un lichid turnat într-un vas este suma presiunii de la suprafața lichidului și a presiunii hidrostatice:

Presiunea la suprafața unui lichid este adesea egală cu presiunea atmosferică.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Sarcina	Se toarnă apă într-un cub gol cu ​​marginea de 40 cm. Găsiți forța presiunii apei pe fundul și pereții cubului.
Soluţie	Hai să facem desenul. 1) Presiunea hidrostatică la adâncime Forța presiunii apei pe fundul cubului: unde este zona de jos; , 2) Presiunea medie pe fata laterala egal cu jumătate din suma presiunilor la nivelul suprafeței și la nivelul inferior: forța de presiune pe peretele cubului: Din tabele, densitatea apei este kg / m. Să convertim unitățile în sistemul SI: lungimea muchiei cubului este cm m. Să calculăm: 1) forța de presiune pe partea inferioară: 2) forța de presiune pe perete:
Răspuns	Forțele presiunii apei pe fundul și pereții cubului sunt de 627, respectiv 314 N.

EXEMPLUL 2

Sarcina	Cele două picioare ale unui tub în U sunt umplute cu apă și ulei, separate de mercur. Interfețele dintre mercur și lichide din ambii genunchi sunt la aceeași înălțime. Aflați înălțimea coloanei de apă dacă înălțimea coloanei de ulei este de 20 cm.
Soluţie	Hai să facem desenul. Conform legii lui Pascal, presiunea în ambele coate ale tubului la nivel este aceeași: Presiunea apei la nivel nivelul presiunii uleiului Înlocuind expresiile pentru presiunile lichidelor în prima egalitate, obținem:

(1623 - 1662)

Legea lui Pascal spune: „Presiunea exercitată asupra unui lichid sau gaz este transmisă în orice punct al lichidului sau gazului în mod egal în toate direcțiile”.
Această afirmație se explică prin mobilitatea particulelor de lichide și gaze în toate direcțiile.

EXPERIENTA PASCAL

Blaise Pascal a demonstrat în 1648 că presiunea unui lichid depinde de înălțimea coloanei sale.
A introdus un tub de 1 cm2 în diametru și 5 m lungime într-un butoi închis umplut cu apă și, urcând la balconul de la etajul doi al casei, a turnat o cană cu apă în acest tub. Când apa din ea a crescut la o înălțime de ~ 4 metri, presiunea apei a crescut atât de mult încât s-au format crăpături într-un butoi puternic de stejar prin care curgea apa.

tub Pascal

ACUM FI ATENȚIE!

Dacă umpleți vase de aceeași dimensiune: unul cu lichid, celălalt cu material în vrac (de exemplu, mazăre), puneți un corp solid aproape de pereți în al treilea, puneți cercuri identice pe suprafața substanței în fiecare vas, de exemplu, din lemn / ar trebui să fie adiacente pereților / și să instaleze greutăți de aceeași greutate deasupra,

atunci cum se va schimba presiunea substanței pe fundul și pereții fiecărui vas? Gândi! Când funcționează legea lui Pascal? Cum va fi transferată presiunea exterioară a sarcinilor?

ÎN CE DISPOZITIVE TEHNICE SE UTILizează LEGEA LUI PASCAL?

Legea lui Pascal este baza pentru proiectarea multor mecanisme. Uită-te la poze, ține minte!

1. prese hidraulice

Multiplicatorul hidraulic este conceput pentru a crește presiunea (p2 > p1, deoarece cu aceeași forță de presiune S1> S2).

Multiplicatorii sunt folosiți la presele hidraulice.

2. ascensoare hidraulice

Aceasta este o diagramă simplificată a unui lift hidraulic care este instalat pe basculante.

Scopul cilindrului mobil este de a crește înălțimea pistonului. Pentru a coborî sarcina, deschideți macaraua.

Unitatea de realimentare pentru alimentarea tractoarelor cu combustibil funcționează astfel: compresorul pompează aer într-un rezervor de combustibil închis ermetic, care intră în rezervorul tractorului printr-un furtun.

4. pulverizatoare

La pulverizatoarele folosite pentru combaterea dăunătorilor agricoli, presiunea aerului injectat în vas pe soluția otrăvitoare este de 500.000 N/m2. Se pulverizează lichid când robinetul este deschis

5. sisteme de alimentare cu apă

Sistem pneumatic de alimentare cu apa. Pompa furnizează apă rezervorului, comprimând perna de aer și se oprește când presiunea aerului atinge 400.000 N/m2. Apa urcă prin țevi în camere. Când presiunea aerului scade, pompa pornește din nou.

6. tunuri cu apă

Un jet de apă ejectat de un jet de apă la o presiune de 1.000.000.000 N/m2 face găuri în lingourile de metal și zdrobește roca din mine. Hydroguns sunt, de asemenea, echipate cu echipamente moderne de stingere a incendiilor.

7. la pozarea conductelor

Presiunea aerului „umflă” țevile, care sunt realizate sub formă de benzi metalice plate de oțel sudate de-a lungul marginilor. Acest lucru simplifică foarte mult așezarea conductelor în diverse scopuri.

8. în arhitectură

O cupolă imensă din peliculă sintetică este susținută de o presiune mai mare decât cea atmosferică doar cu 13,6 N/m2.

9. conducte pneumatice

Presiune de 10.000 - 30.000 N/m2 lucrează în conducte de pneumocontainere. Viteza trenurilor în ele ajunge la 45 km/h. Acest tip de transport este folosit pentru a transporta materiale în vrac și alte materiale.

Container pentru transportul deseurilor menajere.

PUTEȚI O FACE

1. Termină fraza: „Când un submarin se scufundă, presiunea aerului din el .....”. De ce?

2. Hrana pentru astronauți se face sub formă semi-lichidă și se așează în tuburi cu pereți elastici. Cu o presiune ușoară pe tub, astronautul extrage conținutul din acesta. Ce lege se manifesta in acest caz?

3. Ce trebuie făcut pentru ca apa să curgă din vas prin tub?

4. În industria petrolului, aerul comprimat este folosit pentru a ridica uleiul la suprafața pământului, care este pompat de compresoare în spațiul de deasupra suprafeței stratului purtător de ulei. Ce lege se manifesta in acest caz? Cum?

5. De ce o pungă de hârtie goală, umflată cu aer, izbucnește cu o crăpătură dacă o lovești de mână sau de ceva tare?

6. De ce peștii de adâncime, când sunt trași la suprafață, au o vezică natatoare care iese din gură?

RAFT DE CĂRȚI

ȘTIȚI DESPRE ASTA?

Ce este boala de decompresie?

Se manifestă dacă te ridici foarte repede din adâncul apei. Presiunea apei scade brusc, iar aerul dizolvat în sânge se dilată. Bulele rezultate înfundă vasele de sânge, interferând cu mișcarea sângelui, iar persoana poate muri. Prin urmare, scafandrii și scafandrii urcă încet, astfel încât sângele să aibă timp să transporte bulele de aer rezultate în plămâni.

Cum bem?

Punem un pahar sau o lingură cu un lichid la gură și „tragem” conținutul lor în noi înșine. Cum? De ce, de fapt, lichidul ne curge în gura? Motivul este acesta: atunci când bem, ne extindem cufărși astfel rarificăm aerul din gură; sub presiunea aerului exterior, lichidul se repezi în spațiul în care presiunea este mai mică și astfel pătrunde în gura noastră. Aici se întâmplă același lucru care s-ar întâmpla cu lichidul din vasele comunicante dacă am începe să rareficăm aerul de deasupra unuia dintre aceste vase: sub presiunea atmosferei, lichidul din acest vas s-ar ridica. Dimpotrivă, prin capturarea gâtului sticlei cu buzele, nu veți „trage” apă din ea în gură cu niciun efort, deoarece presiunea aerului în gură și deasupra apei este aceeași. Deci, bem nu numai cu gura, ci și cu plămânii; deoarece expansiunea plămânilor este motivul pentru care lichidul se năpustește în gură.

Bubble

„Suflați un balon de săpun”, a scris marele om de știință englez Kelvin, „și uitați-vă la el: îl puteți studia toată viața fără a înceta să învățați din el lecțiile fizicii.”

Balon de săpun în jurul unei flori

Soluția de săpun se toarnă într-o farfurie sau pe o tavă astfel încât fundul plăcii să fie acoperit cu un strat de 2 - 3 mm; o floare sau o vază se pune în mijloc și se acoperă cu o pâlnie de sticlă. Apoi, ridicând încet pâlnia, suflă în tubul său îngust - se formează un balon de săpun; când această bulă atinge o dimensiune suficientă, înclinați pâlnia, eliberând bula de sub ea. Apoi floarea va sta întinsă sub un capac semicircular transparent din folie de săpun, strălucind cu toate culorile curcubeului.

Câteva bule unul în celălalt

Un balon mare de săpun este suflat din pâlnia folosită pentru experimentul descris. Apoi scufundați complet paiele în soluția de săpun, astfel încât doar vârful acestuia, care va trebui dus în gură, să rămână uscat și împingeți-l cu grijă prin peretele primei bule spre centru; apoi trăgând încet paiele înapoi, fără a le aduce la margine, totuși, ei suflă a doua bulă închisă în prima, în ea - a treia, a patra, etc. Este interesant să observați balonul atunci când intră în camera rece dintr-o cameră caldă: aparent scade în volum și, dimpotrivă, se umflă, trecând dintr-o cameră rece în una caldă. Motivul constă, desigur, în contracția și expansiunea aerului conținut în bule. Dacă, de exemplu, la îngheț la - 15 ° C, volumul bulei este de 1000 de metri cubi. cm și de la îngheț a intrat într-o cameră în care temperatura este de + 15 ° C, apoi ar trebui să crească în volum cu aproximativ 1000 * 30 * 1/273 = aproximativ 110 metri cubi. cm.

Ideile obișnuite despre fragilitatea bulelor de săpun nu sunt în întregime corecte: cu o manipulare adecvată, este posibil să păstrați un balon de săpun timp de zeci de ani. Fizicianul englez Dewar (renumit pentru munca sa de lichefiere a aerului) a ținut bule de săpun în sticle speciale, bine ferite de praf, uscare și scuturare; in aceste conditii a reusit sa pastreze niste bule o luna sau mai mult. Lawrence din America a reușit să țină ani de zile bule de săpun sub un borcan de sticlă.

Natura presiunii unui corp lichid, gaz și solid este diferită. Deși presiunile lichidelor și gazelor au o natură diferită, presiunile lor au un efect comun care le diferențiază de solide. Acest efect, sau mai degrabă un fenomen fizic, descrie legea lui Pascal.

Legea lui Pascal spune că, presiunea produsă de forțele externe către un anumit loc în lichid sau gaz este transmisă prin lichid sau gaz fără schimbare în niciun punct. Această lege a fost descoperită de Blaise Pascal în secolul al XVII-lea.

Legea lui Pascal înseamnă că dacă, de exemplu, apăsați pe gaz cu o forță de 10 N, iar aria acestei presiuni va fi de 10 cm 2 (adică (0,1 * 0,1) m 2 \u003d 0,01 m 2), atunci presiunea la locul aplicării forței va crește cu p \u003d F / S \u003d 10 N / 0,01 m 2 \u003d 1000 Pa, iar presiunea în toate locurile gazului va crește cu această cantitate. . Adică, presiunea va fi transferată neschimbată în orice punct al gazului.

Același lucru este valabil și pentru lichide. Dar pentru solide - nu. Acest lucru se datorează faptului că moleculele lichide și gazoase sunt mobile, iar în solide, deși pot oscila, rămân la locul lor. În gaze și lichide, moleculele se deplasează dintr-o zonă de presiune mai mare într-o zonă de presiune mai mică, astfel încât presiunea din întregul volum se egalizează rapid.

Legea lui Pascal este confirmată de experiență. Dacă în minge de cauciuc umplute cu apă, străpungeți găuri foarte mici, apoi apa va picura prin ele. Dacă apăsați acum în orice loc al mingii, atunci din toate găurile, indiferent cât de departe sunt de locul în care se aplică forța, apa va curge în fluxuri de aproximativ aceeași putere. Acest lucru sugerează că presiunea sa răspândit în volum.

Legea lui Pascal constată uz practic. Dacă o anumită forță este aplicată pe o suprafață mică a unui lichid, atunci va avea loc o creștere a presiunii pe întregul volum al lichidului. Această presiune poate face lucru pentru a muta mai multă suprafață.

De exemplu, dacă o zonă S 1 este acționată de o forță F 1, atunci se va crea o presiune suplimentară p în întregul volum:

Această presiune exercită o forță F 2 asupra zonei S 2:

Aceasta arată că, cu cât suprafața este mai mare, cu atât forța este mai mare. Adică, dacă am produs o forță mică pe o zonă mică, atunci ea se transformă într-o forță mare pe o zonă mai mare. Dacă în formulă înlocuim presiunea (p) cu forța și aria inițiale, obținem următoarea formulă:

F 2 \u003d (F 1 / S 1) * S 2 \u003d (F 1 * S 2) / S 1

Mutați F 1 în partea stângă:

F 2 / F 1 \u003d S 2 / S 1

Rezultă că F2 este de atâtea ori mai mare decât F1 cu cât S2 este mai mare decât S1.

Pe baza acestui câștig de rezistență se creează prese hidraulice. În ele, o forță mică este aplicată unui piston îngust. Ca urmare, o forță mare apare într-un piston larg, capabil să ridice o sarcină grea sau să apese corpurile presate.

Presiune în lichid. Legea lui Pascal

În lichide, particulele sunt mobile, deci nu au propria lor formă, dar au propriul volum, rezistă la compresiune și întindere; nu rezista la deformare prin forfecare (proprietate de curgere).

Există două tipuri de presiune statică într-un fluid în repaus: hidrostaticȘi extern. Datorită atracției către Pământ, lichidul exercită presiune asupra fundului și pereților vasului, precum și asupra corpurilor din interiorul acestuia. Presiunea datorată greutății coloanei de lichid se numește presiune hidrostatică. Presiunea fluidului la diferite înălțimi este diferită și nu depinde de orientarea platformei pe care este produs.

Lăsați lichidul să fie într-un vas cilindric cu o zonă în secțiune transversală S; înălțimea coloanei de lichid h. Apoi

Presiunea hidrostatică a unui lichid depinde de densitate R fluid, de la accelerația g de cădere liberă și de la adâncimea h la care se află punctul luat în considerare. Nu depinde de forma coloanei de lichid.

Adâncimea h se măsoară vertical de la punctul considerat până la nivelul suprafeței libere a lichidului.

În condiții de imponderabilitate, nu există presiune hidrostatică în lichid, deoarece în aceste condiții lichidul devine lipsit de greutate. Presiunea externă caracterizează compresia unui fluid sub acțiunea unei forțe externe. Este egal cu:

Exemplu de presiune exterioară: presiunea atmosferică și presiunea generată în sistemele hidraulice. Omul de știință francez Blaise Pascal (1623-1662) a stabilit: lichidele si gazele transmit presiunea produsa asupra lor in mod egal in toate directiile (legea lui Pascal). Folosit pentru a măsura presiunea manometre.

Design-urile lor sunt foarte diverse. Ca exemplu, luați în considerare dispozitivul unui manometru de lichid. Este un tub în formă de U, al cărui capăt este conectat la un rezervor în care se măsoară presiunea. Prin diferența coloanelor din genunchii manometrului, puteți determina presiunea.

Fără doi

Se știe că gazul umple întregul volum furnizat acestuia. În același timp, se apasă pe fundul și pereții vasului. Această presiune se datorează mișcării și ciocnirii moleculelor de gaz cu pereții vasului. Presiunea pe toți pereții va fi aceeași, deoarece toate direcțiile sunt egale.

Presiunea gazului depinde de:

Din masa de gaz - cu cât mai mult gaz în vas, cu atât este mai mare presiunea,
- din volumul vasului - cu cât volumul cu un gaz de o anumită masă este mai mic, cu atât presiunea este mai mare,
- de la temperatura - cu cresterea temperaturii creste viteza de miscare a moleculelor, care interactioneaza mai intens si se ciocnesc cu peretii vasului, prin urmare presiunea creste.

Pentru depozitarea și transportul gazelor, acestea sunt puternic comprimate, din care presiunea lor crește foarte mult. Prin urmare, în astfel de cazuri, se folosesc cilindri de oțel speciali, foarte durabili. Astfel de cilindri, de exemplu, stochează aer comprimat în submarine.

Fizicianul francez Blaise Pascal a stabilit o lege care descrie presiunea lichidelor sau gazelor. Legea lui Pascal: Presiunea care acționează asupra unui lichid sau gaz este transmisă neschimbată în fiecare punct al lichidului sau gazului.

În lichid, precum și pe toate corpurile de pe Pământ, acționează forța gravitației. Prin urmare, fiecare strat de lichid din vas, cu greutatea lui, apasă pe alte straturi, iar această presiune, conform legii lui Pascal, se transmite în toate direcțiile. Adică există presiune în interiorul lichidului și la același nivel este aceeași în toate direcțiile. Presiunea fluidului crește odată cu adâncimea. De asemenea, presiunea unui lichid depinde de proprietățile lichidului, adică. din densitatea sa.

Deoarece presiunea lichidului crește odată cu adâncimea, un scafandru poate opera la adâncimi de până la 100 de metri într-un costum ușor convențional. La adâncimi mai mari, este necesară o protecție specială. Pentru cercetarea la o adâncime de câțiva kilometri se utilizează o batisferă și batiscafe, care pot rezista la o presiune semnificativă.

xn—-7sbfhivhrke5c.xn—p1ai

presiune într-un lichid. legea lui Pascal. Dependența presiunii dintr-un lichid de adâncime

Acest tutorial video este disponibil prin abonament

Ai deja un abonament? A intra

În această lecție, vom lua în considerare diferența dintre corpurile lichide și gazoase și corpurile solide. Dacă dorim să modificăm volumul unui lichid, va trebui să aplicăm o forță mare comparabilă cu cea pe care o aplicăm atunci când modificăm volumul unui corp solid. Chiar și pentru a schimba volumul de gaz, este nevoie de un efort foarte serios, cum ar fi pompe și alte dispozitive mecanice. Dar dacă vrem să schimbăm forma unui lichid sau gaz și o facem destul de încet, atunci nu va trebui să facem niciun efort. Aceasta este principala diferență dintre lichide și gaze din solide.

Presiunea lichidului

Care este motivul acestui efect? Faptul este că atunci când diferite straturi ale unui lichid sunt deplasate unul față de celălalt, în el nu apar forțe asociate cu deformarea. Nu există deplasări și deformații în mediile lichide și gazoase, în timp ce în solide, atunci când încercați să mutați un strat împotriva altuia, apar forțe elastice semnificative. Prin urmare, se spune că lichidul tinde să umple partea inferioară a volumului în care este plasat. Gazul tinde să umple întregul volum în care este plasat. Dar aceasta este de fapt o amăgire, pentru că dacă ne uităm la Pământul din lateral, vom vedea că gazul (atmosfera Pământului) coboară și tinde să umple o anumită zonă de pe suprafața Pământului. Limita superioară a acestei zone este destul de plată și netedă, la fel ca și suprafața lichidului care umple mările, oceanele, lacurile. Chestia este că densitatea gazului este mult mai mică decât densitatea lichidului, prin urmare, dacă gazul ar fi foarte dens, ar cădea în același mod și am vedea limita superioară a atmosferei. Datorită faptului că nu există deplasări și deformații în lichid și gaz - toate forțele interacționează între diferite zone ale mediului lichid și gazos, acestea sunt forțe direcționate de-a lungul suprafeței normale care separă aceste părți. Astfel de forțe, întotdeauna îndreptate de-a lungul unei suprafețe normale, sunt numite forte de presiune. Dacă împărțim mărimea forței de presiune pe o anumită suprafață cu aria acestei suprafețe, obținem densitatea forței de presiune, care se numește pur și simplu presiune (sau uneori se adaugă presiunea hidrostatică), chiar și într-un mediu gazos, deoarece din punct de vedere al presiunii, un mediu gazos nu este practic diferit de un mediu lichid.

Legea lui Pascal

Proprietățile distribuției presiunii în medii lichide și gazoase au fost studiate încă de la începutul secolului al XVII-lea, primul care a stabilit legile distribuției presiunii în medii lichide și gazoase a fost matematicianul francez Blaise Pascal.

Mărimea presiunii nu depinde de direcția normalei la suprafața pe care se exercită această presiune, adică distribuția presiunii este izotropă (egale) în toate direcțiile.

Această lege a fost stabilită experimental. Să presupunem că într-un lichid există o prismă dreptunghiulară, unul dintre picioarele căruia este situat vertical, iar al doilea este orizontal. Presiunea pe un perete vertical va fi P 2, presiunea pe un perete orizontal va fi P 3, presiunea pe un perete arbitrar va fi P 1. Se formează trei laturi triunghi dreptunghic, forțele de presiune care acționează pe aceste laturi sunt direcționate de-a lungul normalei acestor suprafețe. Deoarece volumul alocat este în stare de echilibru, în repaus, nu se mișcă nicăieri, prin urmare, suma forțelor care acționează asupra acestuia este egală cu zero. Forța care acționează de-a lungul normalei la ipotenuză este proporțională cu aria suprafeței, adică egală cu presiunea multiplicată cu aria suprafeței. Forțele care acționează asupra pereților verticali și orizontale sunt, de asemenea, proporționale cu suprafețele acestor suprafețe și sunt de asemenea direcționate perpendicular. Adică forța care acționează pe verticală este direcționată orizontal, iar forța care acționează asupra orizontalei este direcționată vertical. Aceste trei forțe se adună până la zero, prin urmare formează un triunghi care este complet similar cu triunghiul dat.

Orez. 1. Distribuția forțelor care acționează asupra unui obiect

În virtutea asemănării acestor triunghiuri și ele sunt asemănătoare, deoarece laturile care le formează sunt perpendiculare între ele, rezultă că coeficientul de proporționalitate dintre ariile laturilor acestui triunghi trebuie să fie același pentru toate laturile, că este, P 1 \u003d P 2 \u003d P 3.

Astfel, confirmăm legea experimentală a lui Pascal, care afirmă că presiunea este direcționată în orice direcție și este aceeași ca mărime. Deci, am stabilit că, conform legii lui Pascal, presiunea într-un anumit punct al fluidului este aceeași în toate direcțiile.

Acum demonstrăm că presiunea la același nivel în lichid este aceeași peste tot.

Orez. 2. Forțe care acționează asupra pereților cilindrului

Imaginează-ți că avem un cilindru umplut cu un lichid cu o densitate ρ , presiunea pe pereții cilindrului, respectiv, P 1 și P 2, deoarece masa lichidului este în repaus, atunci forțele care acționează asupra pereților cilindrului vor fi egale, deoarece suprafețele lor sunt egale, adică P 1 \u003d P 2. Așa am demonstrat că într-un lichid la același nivel presiunea este aceeași.

Dependența presiunii dintr-un lichid de adâncime

Luați în considerare un fluid într-un câmp gravitațional. Câmpul gravitațional acționează asupra lichidului și încearcă să-l comprima, dar lichidul se comprimă foarte slab, deoarece nu este compresibil și sub orice influență densitatea lichidului este întotdeauna aceeași. Aceasta este o diferență serioasă între un lichid și un gaz, așa că formulele pe care le vom lua în considerare se referă la un lichid incompresibil și nu sunt aplicabile într-un mediu gazos.

Orez. 3. Obiect cu lichid

Să considerăm un obiect cu un lichid de aria S = 1, înălțimea h, densitatea lichidului ρ, care se află în câmpul gravitațional cu accelerația de cădere liberă g. De sus, presiunea fluidului Р 0 și de sub presiunea Р h, deoarece obiectul se află într-o stare de echilibru, suma forțelor care acționează asupra acestuia va fi egală cu zero. Forța gravitației va fi egală cu densitatea lichidului pentru accelerația căderii libere și pentru volumul Ft = ρ g V, întrucât V = h S, și S = 1, atunci obținem Ft = ρ g h.

Forța totală a presiunii este egală cu diferența de presiune înmulțită cu aria secțiunii transversale, dar deoarece o avem egală cu unu, atunci P \u003d P h - P 0

Deoarece acest obiect nu se mișcă cu noi, aceste două forțe sunt egale între ele Fт = P.

Obținem dependența presiunii fluidului de adâncime sau legea presiunii hidrostatice. Presiunea la adâncimea h diferă de presiunea la adâncimea zero prin ρ g h: Р h = Р 0 + (ρ g h).

Legea vaselor comunicante

Folosind cele două afirmații derivate, putem deriva o altă lege - legea vaselor comunicante.

Orez. 4. Vase comunicante

Doi cilindri de secțiuni transversale diferite sunt interconectați; să turnăm un lichid cu densitatea ρ în aceste vase. Legea vaselor comunicante prevede că nivelurile din aceste vase vor fi exact aceleași. Să demonstrăm această afirmație.

Presiunea de sus a vasului mai mic P 0 va fi mai mică decât presiunea din fundul vasului cu ρ gh, în același mod presiunea P 0 va fi mai mică decât presiunea din fund și în vasul mai mare cu aceeași valoare ρ gh, deoarece au aceeași densitate și adâncime, prin urmare, aceste valori vor fi aceleași.

Dacă, totuși, în vase sunt turnate lichide cu densități diferite, atunci nivelurile acestora vor fi diferite.

Concluzie. Presa hidraulica

Legile hidrostaticii au fost stabilite de Pascal la începutul secolului al XVII-lea, iar de atunci un număr imens de diverse mașini și mecanisme hidraulice funcționează pe baza acestor legi. Vom lua în considerare un dispozitiv numit presă hidraulică.

Orez. 5. Presă hidraulică

Într-un vas format din doi cilindri cu o zonă de secțiune transversală S 1 și S 2, lichidul turnat este instalat la aceeași înălțime. Punând pistoanele în acești cilindri și aplicând forța F 1, obținem F 1 = P 0 S 1.

Datorită faptului că presiunile aplicate pistoanelor sunt aceleași, este ușor de observat că forța care trebuie aplicată pistonului mare pentru a-l menține în repaus va depăși forța care se aplică pistonului mic, raportul dintre aceste forțe este aria pistonului mare împărțită la aria pistonului mic.

Aplicând o cantitate arbitrar de mică forță unui piston mic, vom dezvolta o forță foarte mare pe un piston mare - așa funcționează o presă hidraulică. Forța care va fi aplicată unei prese mai mari sau unei piese plasate în acel loc va fi arbitrar de mare.

Următorul subiect este legile lui Arhimede pentru corpurile fixe.

Teme pentru acasă

1. Definiți legea lui Pascal.
2. Ce spune legea vaselor comunicante?
3. Răspundeți la întrebările de pe site (Sursa).

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizică ( un nivel de bază al) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fizica clasa a 10-a. – M.: Ileksa, 2005.
3. Gromov S.V., Rodina N.A. Fizica clasa a 7-a, 2002.

Legea lui Pascal pentru lichide și gaze

Lichidele și gazele transmit presiunea care se exercită asupra lor în mod egal în toate direcțiile.

Această lege a fost descoperită la mijlocul secolului al XIV-lea de omul de știință francez B. Pascal și ulterior și-a primit numele.

Faptul că lichidele și gazele transmit presiune se explică prin mobilitatea ridicată a particulelor din care sunt compuse, aceasta le deosebește semnificativ de corpurile solide, ale căror particule sunt inactive și pot oscila doar în jurul pozițiilor lor de echilibru. Să presupunem că un gaz se află într-un vas închis cu un piston, moleculele sale umplu uniform întregul volum care îi este furnizat. Să mișcăm pistonul, reducând volumul vasului, stratul de gaz adiacent pistonului va fi comprimat, moleculele de gaz vor fi mai dense decât la o oarecare distanță de piston. Dar după ceva timp, particulele de gaz, care participă la mișcarea haotică, se vor amesteca cu alte particule, densitatea gazului se va uniformiza, dar va deveni mai mare decât înainte ca pistonul să se miște. În acest caz, numărul de impacturi pe fundul și pereții vasului crește, prin urmare, presiunea pistonului este transmisă de gaz în toate direcțiile în mod egal și în fiecare punct crește cu aceeași cantitate. Un raționament similar poate fi aplicat lichidelor.

Formularea legii lui Pascal

Presiunea produsă de forțele externe asupra unui lichid (gaz) în repaus este transmisă de substanță în toate direcțiile fără modificarea în niciun punct al lichidului (gazului) și pereților vasului.

Legea lui Pascal este valabilă pentru lichidele și gazele incompresibile și compresibile dacă compresibilitatea este neglijată. Această lege este o consecință a legii conservării energiei.

Presiunea hidrostatică a lichidelor și gazelor

Lichidele și gazele transmit nu numai presiunea externă, ci și presiunea care apare din cauza existenței gravitației. Această forță creează presiune în interiorul lichidului (gazului), care depinde de adâncimea de scufundare, în timp ce forțele externe aplicate măresc această presiune în orice punct al substanței cu aceeași cantitate.

Presiunea exercitată de un fluid (gaz) în repaus se numește presiune hidrostatică. Presiunea hidrostatică ($p$) la orice adâncime în interiorul lichidului (gazului) nu depinde de forma vasului în care acesta (acesta) se află și este egală cu:

unde $h$ este înălțimea coloanei de lichid (gaz); $\rho $ este densitatea materiei. Din formula (1) pentru presiunea hidrostatică, rezultă că în toate locurile lichidului (gazului) care se află la aceeași adâncime, presiunea este aceeași. Pe măsură ce adâncimea crește, presiunea hidrostatică crește. Deci, la o adâncime de 10 km, presiunea apei este de aproximativ $ ^8Pa$.

O consecință a legii lui Pascal: presiunea în orice punct de pe același nivel orizontal a unui lichid (gaz) în stare de echilibru are aceeași valoare.

Exemple de probleme cu o soluție

Sarcina. Sunt date trei vase de forme diferite (Fig. 1). Suprafața fundului fiecărui vas este egală cu $S$. În care dintre vase presiunea aceluiași lichid pe fund este cea mai mare?

Soluţie.În această problemă, vorbim despre un paradox hidrostatic. O consecință a legii lui Pascal este că presiunea unui lichid nu depinde de forma vasului, ci este determinată de înălțimea coloanei de lichid. Deoarece, în funcție de starea problemei, aria fundului fiecărui vas este egală cu S, din Fig. 1 vedem că înălțimea coloanelor de lichid este aceeași, în ciuda greutății diferite a lichidului, forța presiunii „greutății” pe fundul tuturor vaselor este aceeași și este egală cu greutatea lichidului din vasul cilindric. Explicația acestui paradox constă în faptul că forța presiunii fluidului pe pereții înclinați are o componentă verticală, care este îndreptată în jos într-un vas care se îngustează spre vârf și îndreptată în sus într-un vas în expansiune.

Sarcina. Figura 2 prezintă două vase comunicante cu lichid. Secțiunea transversală a unuia dintre vase este de $n\$ ori mai mică decât cea de-a doua. Vasele sunt închise cu pistoane. Pistonului mic se aplică o forță $F_2.\ $Ce forță trebuie aplicată pistonului mare pentru ca sistemul să fie în echilibru?

Soluţie. Problema prezintă o diagramă presa hidraulica, care funcționează pe baza legii lui Pascal. Presiunea pe care o creează primul piston asupra lichidului este:

Al doilea piston exercită presiune asupra lichidului:

Dacă sistemul este în echilibru, $p_1$ și $p_2$ sunt egale, scriem:

Aflați modulul de forță aplicat pistonului mare:

Presiunea în lichide Legea lui Pascal

§ 11. Legea lui Pascal. Vase comunicante

Lăsați lichidul (sau gazul) să fie închis într-un vas închis (Fig. 17).

Presiunea exercitată asupra unui lichid în orice loc de la limita acestuia, de exemplu, de către un piston, este transmisă neschimbată în toate punctele lichidului - legea lui Pascal.

Legea lui Pascal este valabilă și pentru gaze. Această lege poate fi derivată luând în considerare condițiile de echilibru pentru volume cilindrice arbitrare identificate mental în lichid (Fig. 17), ținând cont de faptul că lichidul apasă pe orice suprafață doar perpendicular pe acesta.

Folosind aceeași tehnică, se poate demonstra că, datorită prezenței unui câmp gravitațional uniform, diferența de presiune la două niveluri ale lichidului, separate prin înălțime între ele la distanța `H`, este dată de relația `Deltap =rhogH`, unde `rho` este densitatea lichidului. asta implică

in vasele comunicante umplute cu un lichid omogen presiunea in toate punctele lichidului situate in acelasi plan orizontal este aceeasi indiferent de forma vaselor.

În acest caz, suprafețele lichidului din vasele comunicante sunt setate la același nivel (Fig. 18).

Presiunea care apare într-un fluid datorită câmpului gravitațional se numește presiune hidrostatică. Într-un lichid la o adâncime de `H`, numărând de la suprafața lichidului, presiunea hidrostatică este `p=rhogH`. Presiunea totală dintr-un lichid este suma presiunii de la suprafața lichidului (de obicei presiunea atmosferică) și a presiunii hidrostatice.

• Curs 1. Dreptul internațional privat în sistemul dreptului rus 1.3. Sistemul dreptului internațional privat Dreptul internațional privat, ca multe ramuri de drept, este împărțit în două părți: general și special. Partea generală discută […]
• Subiectul 1: Dispoziții generale drept penal 1.7. Conceptul, tipurile și structura normelor dreptului penitenciar Norma dreptului penitenciar este o regulă universal obligatorie, definită formal, de […]
• Mini-enciclopedie despre regulile de comportare în siguranță Prezentare pentru lecție Atenție! Previzualizarea slide-ului are doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte întreaga amploare a prezentării. Dacă […]
• Care sunt formele și tipurile de proprietate asupra obiectelor faunei sălbatice? Conform Legii federale „Cu privire la fauna sălbatică” (articolul 4), fauna sălbatică din teritoriul Federația Rusă este proprietatea statului. Pe continentul […]
• Daca ai uitat polita acasa DACA ATI UITAT POLITA ACASA CUM SA DEVESTI INSPECTORULUI CA EXISTA O MAȘINĂ ACHIZIȚATĂ ÎN SALON ÎN MARTIE ȘI ÎNREGISTRATĂ ÎN MARTIE FĂRĂ ASIGURARE NU SE ÎNREGISTREAZĂ Răspunsuri avocaților (10) bună ziua, Vlad! responsabilitate pentru […]
• Acordarea de asistență financiară pentru finanțarea cheltuielilor alocate selectate Unul dintre trăsături distinctive furnizarea de asistență financiară sub formă de subvenții sau subvenții este caracterul țintit și vizat al acestora. ÎN […]

Legea lui Pascal - Presiunea exercitată asupra unui lichid (gaz) în orice loc de la limita acestuia, de exemplu, de către un piston, este transmisă fără modificare în toate punctele lichidului (gaz).

Dar de obicei este folosit astfel:

Să vorbim puțin despre legea lui Pascal:

Fiecare particulă de fluid din câmpul gravitațional al Pământului este afectată de forța gravitațională. Sub acțiunea acestei forțe, fiecare strat de lichid apasă pe straturile situate sub el. Ca rezultat, presiunea din interiorul lichidului la diferite niveluri nu voi la fel. Prin urmare, există presiune în lichide datorită greutății sale.

Din aceasta putem concluziona: cu cât ne scufundăm mai adânc sub apă, cu atât presiunea apei va acționa mai puternic asupra noastră.

Se numește presiunea datorată greutății lichidului presiune hidrostatica.

Grafic, dependența presiunii de adâncimea de scufundare în lichid este prezentată în figură

Bazat legea lui pascal funcționează diverse dispozitive hidraulice: sisteme de frânare, prese, pompe, pompe etc.
Legea lui Pascal nu se aplică în cazul unui lichid (gaz) în mișcare, precum și în cazul în care lichidul (gazul) se află într-un câmp gravitațional; Astfel, se știe că presiunea atmosferică și hidrostatică scade odată cu înălțimea.

În formula am folosit:

Presiune

Presiunea mediului

Densitatea lichidului