Ogʻirlik kuchi suyuqlikka taʼsir qilgani uchun suyuq moddaning ogʻirligi bor. Og'irlik - bu tayanchga, ya'ni quyilgan idishning pastki qismiga bosadigan kuch. Paskal qonuni shunday deydi: suyuqlikdagi bosim uning kuchini o'zgartirmasdan, uning istalgan nuqtasiga uzatiladi. Idishning pastki va devorlariga suyuqlik bosimini qanday hisoblash mumkin? Biz maqolani illyustrativ misollar yordamida tushunamiz.
Tajriba
Tasavvur qilaylik, bizda suyuqlik bilan to'ldirilgan silindrsimon idish bor. Biz suyuqlik qatlamining balandligini h, idishning pastki qismining maydonini - S va suyuqlikning zichligini - r ni belgilaymiz. Kerakli bosim - P. U sirtga 90 ° burchak ostida ta'sir qiluvchi kuchni ushbu sirtning maydoniga bo'lish yo'li bilan hisoblanadi. Bizning holatda, sirt idishning pastki qismidir. P=F/S.
Idishning pastki qismidagi suyuqlik bosimining kuchi og'irlikdir. Bu bosim kuchiga teng. Bizning suyuqlik statsionar, shuning uchun og'irlik tortishish kuchiga teng(Fstrand) suyuqlikka ta'sir qiladi va shuning uchun bosim kuchi (F=Fstrength). Fheavy quyidagicha topiladi: suyuqlikning massasini (m) erkin tushish tezlanishiga (g) ko'paytiring. Agar suyuqlikning zichligi va uning idishdagi hajmi qancha ekanligi ma'lum bo'lsa, massani topish mumkin. m=r×V. Idish silindrsimon shaklga ega, shuning uchun silindrning asosiy maydonini suyuqlik qatlamining balandligiga (V=S×h) ko'paytirish orqali uning hajmini topamiz.
Idish tubidagi suyuqlik bosimini hisoblash
Mana biz hisoblay oladigan miqdorlar: V=S×h; m=r×V; F=m×g. Ularni birinchi formulaga almashtiramiz va quyidagi ifodani olamiz: P=r×S×h×g/S. Hisob va maxrajdagi S maydonni kamaytiramiz. U formuladan yo'qoladi, ya'ni pastki qismdagi bosim tomirning maydoniga bog'liq emas. Bundan tashqari, bu idishning shakliga bog'liq emas.
Suyuqlikning idish tubida hosil qiladigan bosimiga gidrostatik bosim deyiladi. "Hydro" - "suv" va statik, chunki suyuqlik harakatsiz. Barcha o'zgarishlardan so'ng olingan formuladan foydalanib (P=r×h×g) suyuqlikning idish tubidagi bosimini aniqlang. Ifodasidan ko'rinib turibdiki, suyuqlik qanchalik zich bo'lsa, uning idish tubiga bosimi shunchalik ko'p bo'ladi. Keling, h. qiymati nima ekanligini batafsil tahlil qilaylik.
Suyuqlik ustunidagi bosim
Deylik, biz idishning pastki qismini ma'lum miqdorda oshirdik, suyuqlik uchun qo'shimcha joy qo'shdik. Agar baliqni idishga joylashtirsak, avvalgi tajribadagi idishda va ikkinchi, kattalashtirilgan idishdagi bosim bir xil bo'ladimi? Bosim hali baliq ostida bo'lgan narsadan o'zgaradimisuv bormi? Yo'q, chunki tepada suyuqlikning ma'lum bir qatlami bor, unga tortishish kuchi ta'sir qiladi, ya'ni suvning og'irligi bor. Quyida keltirilgan narsa ahamiyatsiz. Shuning uchun biz bosimni suyuqlikning eng qalinligida topishimiz mumkin, h esa chuqurlikdir. Bu pastgacha bo'lgan masofa shart emas, pastki qismi pastroq bo'lishi mumkin.
Tasavvur qilaylik, baliqni bir xil chuqurlikda qoldirib, 90° ga aylantirdik. Bu unga bo'lgan bosimni o'zgartiradimi? Yo'q, chunki chuqurlikda u barcha yo'nalishlarda bir xil. Agar baliqni tomir devoriga yaqinlashtirsak, u bir xil chuqurlikda qolsa, unga bosim o'zgaradimi? Yo'q. Barcha holatlarda h chuqurlikdagi bosim bir xil formula yordamida hisoblab chiqiladi. Bu shuni anglatadiki, bu formula suyuqlikning bosimini idishning pastki va devorlariga h chuqurlikda, ya'ni suyuqlikning qalinligida topishga imkon beradi. Qanchalik chuqurroq bo'lsa, shuncha katta bo'ladi.
Qiyali idishdagi bosim
Tasavvur qilaylik, bizda uzunligi taxminan 1 m bo'lgan trubka bor, unga suyuqlik quyamiz, shunda u to'liq to'ldiriladi. Keling, to'liq to'ldirilgan trubkani olib, burchakka joylashtiramiz. Tomirlar bir xil va bir xil suyuqlik bilan to'ldirilgan. Shuning uchun ham birinchi, ham ikkinchi naychadagi suyuqlikning massasi va og'irligi tengdir. Ushbu idishlarning pastki qismida joylashgan nuqtalarda bosim bir xil bo'ladimi? Bir qarashda P1 bosimi P2 ga teng, chunki suyuqliklarning massasi bir xil. Bu shunday deb faraz qilaylik va buni tekshirish uchun tajriba oʻtkazamiz.
Bu quvurlarning pastki qismlarini kichik trubka bilan ulang. Agar aP1 =P2 degan taxminimiz to'g'ri, suyuqlik biror joyga oqadimi? Yo'q, chunki uning zarralariga qarama-qarshi yo'nalishdagi kuchlar ta'sir qiladi va bu kuchlar bir-birini qoplaydi.
Keling, egilgan trubaning yuqori qismiga huni o'rnatamiz. Va vertikal trubkada biz teshik qilamiz, ichiga egilgan trubkani joylashtiramiz. Teshik darajasidagi bosim eng yuqori qismidan kattaroqdir. Bu shuni anglatadiki, suyuqlik yupqa naychadan oqib o'tadi va hunini to'ldiradi. Eğimli trubadagi suyuqlik massasi ortadi, suyuqlik chap trubadan o'ngga oqib o'tadi, keyin esa ko'tariladi va aylana bo'ylab aylanadi.
Va endi biz huni ustiga turbinani o'rnatamiz, uni elektr generatoriga ulaymiz. Shunda bu tizim hech qanday aralashuvsiz o‘z-o‘zidan elektr energiyasi ishlab chiqaradi. U tinimsiz ishlaydi. Bu "abadiy harakat mashinasi" bo'lib tuyuladi. Biroq, 19-asrning boshida Frantsiya Fanlar akademiyasi bunday loyihalarni qabul qilishdan bosh tortdi. Energiyaning saqlanish qonunida aytilishicha, "abadiy harakat mashinasi" ni yaratish mumkin emas. Shunday qilib, P1 =P2 degan taxminimiz noto'g'ri. Aslida P1< P2. Xo'sh, burchak ostida joylashgan trubadagi suyuqlikning idish tubi va devorlariga bosimini qanday hisoblash mumkin?
Suyuqlik ustuni va bosimi balandligi
Buni bilish uchun quyidagi fikrlash tajribasini bajaramiz. Suyuqlik bilan to'ldirilgan idishni oling. Undan ikkita naychani joylashtiramizmetall to'r. Biz bittasini vertikal, ikkinchisini esa qiyshiq joylashtiramiz, shunda uning pastki uchi birinchi trubaning pastki qismi bilan bir xil chuqurlikda bo'ladi. Idishlar bir xil chuqurlikda bo'lgani uchun h, suyuqlikning idish tubi va devorlariga bosimi ham bir xil bo'ladi.
Endi quvurlardagi barcha teshiklarni yoping. Ular qattiq holga kelganligi sababli, ularning pastki qismlarida bosim o'zgaradimi? Yo'q. Bosim bir xil bo'lsa-da va tomirlar hajmi teng bo'lsa-da, vertikal trubadagi suyuqlik massasi kamroq. Naychaning pastki qismi joylashgan chuqurlikka suyuqlik ustunining balandligi deyiladi. Keling, ushbu tushunchaga ta'rif beraylik: bu erkin sirtdan suyuqlikning ma'lum bir nuqtasigacha vertikal ravishda o'lchanadigan masofa. Bizning misolimizda suyuqlik ustunining balandligi bir xil, shuning uchun bosim bir xil. Oldingi tajribada o'ng trubkadagi suyuqlik ustunining balandligi chapdagidan kattaroqdir. Shuning uchun P1 bosimi P2 dan kam.
