Sıvı ve gazdaki basınç. Farklı yüksekliklerde atmosfer basıncı

a) Kurşun silindirlerin kavraması.

Teçhizat: kurşun silindir seti;

tripod; kettlebell 2 kg.

Deney için iki set kurşun silindirin bulundurulması tavsiye edilir: biri silindirlerin bağlanmasını engelleyen düz olmayan ve oksitlenmiş yüzeyleri göstermek için, ikincisi ise gösterinin ana kısmı için. Silindirlerin uçlarını tabana yerleştirerek temizleyin ve bıçağı hafifçe bastırıp birkaç tur döndürün. Bileme işleminden sonra silindirin ucu pürüzsüz ve parlak olmalıdır. Her iki silindiri de uçlarına yerleştirdikten sonra birbirlerine doğru bastırın ve eksenleri etrafında hafifçe döndürün, ardından silindirlerin bağlanması gerekir. Güçlerinin büyüklüğünü değerlendirmek için karşılıklı çekim

üst silindiri bir kancayla bir tripoda asın ve alttan 2 kilogramlık bir ağırlığı sarsılmadan asın. Daha sonra ağırlığı kaldırıp silindirleri elleriyle ayırarak öğrencilere bağlantı noktalarında ortaya çıkan uçların düzgünsüzlüğünü gösterirler. SONUÇ: moleküller arasında küçük bir mesafede sağlam Moleküller çok yakın temasa geçtiğinde ortaya çıkan karşılıklı çekim kuvvetleri vardır. daha büyük mesafe

İtici kuvvetler moleküller arasında etki eder.

b) Camın suya yapışması. Teçhizat:

iki cam tabak; su.

Kuru plakaların yüzeylerini bağlayın, çekici kuvvetlerin olmadığından emin olun, bardakların arasına su damlatın ve deneyin.

onları ayırın.

SONUÇ: Sıvı ve katı molekülleri arasında karşılıklı çekim kuvvetleri vardır.

Güvenlik soruları

1. Öğrencilerin dünya görüşünün oluşmasında çalışılan materyalin önemi nedir?

2. Hangi gövdelerden yapılmıştır:

a) moleküllerden;

b) parçacıklardan;

c) atomlardan mı?

3. Maddenin toplam halleri ve cisimlerin özellikleri hakkındaki öğrencilerin bilgilerini bir tablo şeklinde özetlemenin bir yolunu önerin.

4. Isıtıldığında tüm maddelerin genleştiği doğru mu?

5. Günlük yaşamda ve teknolojide kullanılan difüzyon örnekleri verin.

2 No'lu Emek Laboratuvarı Çalışması

BASINÇ S T O R D Y X T E L,

SIVI MALİYET VE GAZ OV

Teçhizat Deney No. 1. Katı bir cismin bir destek üzerindeki basıncı

Gösteriden önce banyoya ıslak kum dökülür ve yüzey iyice düzleştirilir. Çiviler küçük bir tahtanın köşelerine çakılır. Çivi başlarıyla birlikte tahta bir kum tabakasının üzerine yerleştirilir ve üzerine bir ağırlık yerleştirilir. çiviler kuma yalnızca hafifçe bastırılır. Daha sonra tahta çivilerin olduğu yerde ters çevrilir. Bu durumda tahtanın destek alanı azalır ve aynı kuvvet altında çiviler kumun daha derinlerine iner.

SONUÇ: Kuvvetin sonucu, temas eden cisimlerin alanına bağlıdır.

Ödev: Kütlenizi ve ayakkabının alanını bilerek, yürürken ve hareketsiz dururken ne kadar basınç ürettiğinizi belirleyin.

Bir kareli kağıt kullanarak bagajın destek alanını belirleyin.

b) Camın suya yapışması. DENEY No. 2. Bir hava pompasının çanının altındaki lastik bir topun şişirilmesi

Komovsky pompası, cam çanlı vakum plakası, balon.

Bu deney, kabın duvarlarındaki gaz basıncı mekanizmasını açıklamak için bir örnek teşkil etmektedir. İÇİNDE balon

az miktarda hava bırakın ve sıkıca bağlayın.

Teçhizat Top, hava pompası plakasının üzerine, plakanın çıkış borusundaki deliği kapatmayacak şekilde yerleştirilir ve üzeri cam bir çan ile kapatılır.

Plakayı pompaya bağlayın ve havayı dışarı pompalayın. Hava dışarı pompalandıkça top yavaş yavaş şişer ve top şeklini alır. Daha sonra yavaşça zilin altına hava verilir, bunun tersi bir durum gözlenir ve gaz basıncının her yönde eşit olduğu sonucuna varılır.

DENEY No. 3. Basıncın gazlar ve sıvılar tarafından iletilmesi.

: Pascal topu, su dolu kap, banyo.

Bilyayı silindirden sökün ve pistonu çubukla birlikte durana kadar uzatın. Silindirin içine su dökülür ve top tekrar vidalanır.

Cihazı banyonun üzerine yerleştirdikten sonra pistonu yavaşça itin. Topun deliğinden çıkan jetlerin yaklaşık olarak aynı mesafede püskürtüldüğünü gösteriyorlar. Bu, tüm deliklerden aynı oranda su akışını, yani topun her yerinde aynı basıncı gösterir.
Jetler yan ışıkla aydınlatılırsa deney daha etkili olur. Bu durumda, kara tahtanın siyah arka planında kabartma olarak öne çıkıyorlar. Bir sonuç çıkarın.

Eğitici hidrolik pres okullarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Gösterimden önce öğretmen tahta üzerinde manometre ve emniyet valfi bulunan bir hidrolik presin şematik çizimini yapar. Öncelikle cihaz üzerindeki presin ana parçalarını kart üzerindeki şematik görüntü ile karşılaştırın. Cihazın ayrı ayrı parçalarını ve bunların amaçlarını adlandırarak, hidrolik presin nasıl çalıştığını ve tek tek parçalarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlatıyorlar. Öğretmen şemada ve gerçekte bir yağ deposunu, manivela şeklinde saplı küçük bir silindiri, valfleri, bir manometreyi ve büyük bir silindiri gösterir.

Kolu birkaç kez kaldırıp indirerek şemaya bakarak yağın depodan büyük silindire giden yolunu açıklıyor.

Cihaz, cihazı tahribattan koruyan iki güvenlik cihazıyla donatılmıştır: preste izin verilen maksimum basıncı gösteren kırmızı çizgiye sahip bir basınç göstergesi ve herhangi bir nedenle izin verilen basınç aşıldığında otomatik olarak açılacak bir emniyet valfi.

Öğrencilere pres silindirlerindeki basıncın aynı olduğunu ve basınç kuvvetinin piston alanıyla orantılı olduğunu hatırlatarak, preslerin nasıl büyük bir mukavemet kazancı elde ettiğini öğreniyorlar. Görev: Büyük ve küçük pistonların çaplarını, tutma kolunun uzunluğunu ölçtükten sonra kuvvet kazancını (yani büyük pistonun geliştirdiği basınç kuvvetinin kaç katı olduğunu) hesaplayın. daha fazla güç

küçük piston basıncı).

içi su dolu bir plastik torba, iki dinamometre, tripodlar, açık bir basınç göstergesi, sıvının içindeki basıncı göstermeye yarayan bir cihaz, su dolu bir akvaryum.

a) Sıvının kabın duvarlarına uyguladığı basıncı göstermek için dinamometre masalarının arasına su dolu plastik bir torba konulur ve torbanın duvarlarında eşit basıncın varlığı gösterilir.

b) Bir sıvı kolonunun basıncının bağımlılığını incelemek için, sıvının içinde yer alan platform üzerinde basıncın varlığını göstermek ve bu basıncın büyüklüğünün platformun konumuna bağlı olmadığını kanıtlamak gerekir, ancak yalnızca batırılma derinliğine göre değişir.

Daha sonra kapsülü su dolu bir akvaryuma indiriyorlar ve basınç göstergesinde gözlemlenen kauçuk film üzerindeki basıncın daldırma derinliğiyle birlikte arttığını gösteriyorlar. Bundan sonra cihazı belirli bir derinliğe monte edin ve bir tel kanca kullanarak kapsülün takıldığı braketi çevirin. yatay eksen

. Öğrencilere bu daldırma seviyesinde sıvı içindeki basıncın kauçuk filmin konumuna bağlı olmadığı hatırlatılır.

Pascal'ın cihazı, suyu boşaltmaya yarayan kap, renkli su. Cihaz için bu deneyim

üzerine iplikli halka şeklinde bir çerçevenin sabitlendiği bir tabandan oluşur. Üst kısmı açık olan bu çerçeve, alt kısmı ince bir lastik film ile kaplanmıştır ve bir manivela ile kolayca hareket edebilen bir oka bağlanan yuvarlak bir plaka üzerinde durmaktadır.

Cihaz, farklı şekil ve hacimlerde ancak aynı taban alanına sahip üç kapla birlikte gelir. Her kabın, cihaza monte edildiği dişli bir çerçevesi vardır.

Göstermek için önce çerçeveye silindirik bir kap vidalayın ve içine üst kenarın 2-3 cm altına kadar su dökün. Kaptaki su seviyesi, çubuğun üzerinde hareket eden bir ibre ve çubuğun üzerindeki yer ile not edilir. okun yerleştirildiği ölçek, uzaktan açıkça görülebilen bir “hussar” ile işaretlenmiştir.

Bundan sonra, tahliye musluğundan su dökülür ve silindirik bir kap yerine başka bir tane, örneğin yukarı doğru genişleyen bir tane, sonra üçüncü bir tane yerleştirilir. Her deneyde, silindirik bir kaba göre çok daha fazla veya daha az su alınması gerektiğine ve su seviyesi belirtilen seviyeye yükseldiğinde basıncın aynı kalacağına ikna olmuşlardır. Bu Pascal'ın paradoksudur.

b) Camın suya yapışması. DENEY No. 7. Bağlantılı kaplarda sıvının dengesi.

iletişim araçları, bir bardak su, ekran.

a) Öncelikle birbirine kauçuk bir tüp ile bağlanan cam tüp şeklindeki iki iletişim kabı ile deney yapılır ve homojen bir sıvının aynı seviyede bulunduğu tespit edilir. Daha sonra, aynı kesite sahip yatay bir tüple birbirine bağlanan, çeşitli şekillerde, farklı bölümlerden oluşan 4-5 cam tüpten oluşan gösteri cihazına geçerler. Bu tüplerdeki homojen bir sıvının dengesini göstermek için geniş bir tüpten hafif renkli su dökülür. O kadar çok su alın ki yüksekliğin yarısının biraz üzerine çıksın. Cihazın arkasına beyaz bir ekran yerleştirilerek öğrencilerin dikkati tüm tüplerde aynı yatay düz çizgi üzerinde yer alan sıvı seviyelerine çekilmektedir. Cihazı sağa veya sola eğerseniz tüplerdeki sıvı seviyeleri yine aynı yatay seviyede kalacaktır.

İlk önce tüpe 100-150 mm yüksekliğe kadar renkli su dökülür. Daha sonra dallardan birine benzin veya gazyağı gibi suyla karışmayan başka bir sıvı dökülür. Sıvılar şekilde gösterildiği gibi kurulacaktır.

Görev: Bir cetvel kullanarak sıvı ve su sütununun sınırını işaretleyin ve bu yüksekliklerin oranının sıvıların yoğunluklarıyla ters orantılı olduğundan emin olun.

DENEY No. 8. Arşimet Yasası.

b) Camın suya yapışması. Arşimet kovası, evrensel tripod, döküm kabı, kimyasal kap.

Arşimet yasasının geçerliliği, birbirine bağlı bir kova, bir silindir ve disk işaretleyicili bir yaylı dinamometreden oluşan bir cihaz kullanılarak gösterilmiştir. Yayın gerginliği bir kelepçe ile işaretlenmiştir.

Deneyden önce kovanın kapasitesinin silindirin hacmine karşılık geldiğini gösteriyorlar. Kurulumu çizime göre monte edin. İşaretçi diskinin konumuna dikkat edin ve konumunu bir okla işaretleyin.

Silindiri su dolu bir kaba indirin.

Bu durumda suyun bir kısmı kaptan dışarı dökülür.Öğrencilerin dikkatini işaretçi okunun konumuna çekin.
Dökülen su bir kovaya boşaltılır. Tekrar oka dikkat edin.

Bir sonuca varıyorlar.

Ders

Ders:

Basıncın sıvılar ve gazlar tarafından iletilmesi.

Dersin amacı

: Öğrencilerin sıvı ve gazlardaki basınç hakkında yeni bilgiler edinmeleri için koşullar yaratın.

Ders hedefleri:

Eğitici:

Öğrencilere bir sıvıdaki basınç kavramını, basıncın sıvılar tarafından iletilmesini tanıtın.

Gelişimsel:

Materyali yetkin ve mantıklı bir şekilde analiz etme, karşılaştırma, sunma yeteneğini geliştirmek;

Eğitici::

Doğruluk, dinleme ve duyulma yeteneğinin geliştirilmesi;

Ders türü: yeni materyal öğrenme

Ders ilerlemesi:

I. Sınıf organizasyonu.

II. Bilginin güncellenmesi. Ön anket

Katıların basıncı neye bağlıdır?

Gazlar nasıl basınç uygular?Gaz basıncı neye bağlıdır?. Yeni bilgi öğrenmek.

Bu yüzden bir hipotez öne sürdük: sıvılar basınç uygular. Bu hipotez nasıl test edilir?

Sıvılar da dünyadaki tüm cisimler gibi yerçekiminden etkilenir. Bu nedenle, bir kaba dökülen her sıvı katmanı, ağırlığıyla birlikte diğer katmanlar üzerinde basınç oluşturur ve bu, Pascal yasasına göre her yöne iletilir. Bu nedenle sıvının içinde basınç vardır.

Deneyim 1. Bir sıvıda basıncın varlığını doğrulayan bir deney.

Tüpün içine su dökün; sıvının ağırlığı altında kauçuk film bükülecektir.

Sorular:

Kauçuk film ne kadar süre sarkacak?

Sıvı sütununu arttırırsanız ne olur?

Deney 2. Bir sıvının içindeki basıncın varlığını doğrulayan bir deney.(deliği lastik bir filmle kapatılmış bir cam tüp, bir bardak su)

İçine suyun döküldüğü kauçuk tabanlı tüpü, suyla daha geniş başka bir kaba indirelim. Tüp indirildikçe kauçuk filmin yavaş yavaş düzeldiğini göreceğiz. Filmin tamamen düzleştirilmesi, ona yukarıdan ve aşağıdan etki eden kuvvetlerin eşit olduğunu gösterir. Filmin tamamen düzleştirilmesi, tüp ve kaptaki su seviyeleri çakıştığında gerçekleşir.

Deney 3. Aynı seviyede sıvının basıncının aynı olduğunu gösteren deneyim.(kauçuk filmle kaplı yan deliği olan bir cam tüp, bir bardak su)

II. Bilginin güncellenmesi. Deneyimler, bir sıvının içinde basınç olduğunu ve aynı seviyede bu basıncın her yönde eşit olduğunu göstermektedir. Derinlik arttıkça basınç da artar.

Deney 4. Sıvının kabın duvarlarına etki ettiğini ve basıncın derinlikle değiştiğini gösteren bir deney. ( bir bardak su; yan yüzeyde alttan farklı yüksekliklerde üç küçük delik açılır).

Yan yüzeyinde farklı yüksekliklerde üç küçük deliğin açıldığı uzun bir kabı ele alalım. Bunları kapatıp kabı suyla dolduralım. Daha sonra delikleri açalım ve ne olacağını görelim.

II. Bilginin güncellenmesi. Sıvının içindeki basınç farklı yüksekliklerde farklıdır. Derinlik arttıkça artar.

Deney 5. Sıvı basıncının derinlikle değişimini gösteren bir deney.

Bir iplik üzerinde bir cam tüp ve bir ışık diski alın. Dibi düşen bir kap elde etmek için ipliği çekelim. Ortaya çıkan kabı bir kavanoz suya batırın.

Soru: İplik çekilmese bile alt kısım neden düşmüyor?

Seviyesi kavanozdaki su seviyesinden düşük olacak şekilde kaba biraz renkli su dökün.

Soru: Ne görüyoruz?

Bardaktan kalan suyu ekleyin. Kaptaki renkli su tabakasının yüksekliği artacaktır.

Soru: Ne görüyoruz? Alt kısım neden düştü?

II. Bilginin güncellenmesi. Basınç derinlikle birlikte artar.

Egzersiz yapmak: Ders kitabının sonucunu sayfadaki sayfada bulun, okuyun ve not defterinize yazın.

Gazlar bu bakımdan sıvılardan farklı değildir. Ancak gaz yoğunluğunun yüzlerce kat olduğunu unutmamalıyız. daha az yoğunluk sıvılar. Kaptaki gazın ağırlığı küçüktür ve çoğu durumda basıncı göz ardı edilebilir.

IV.Bilginin konsolidasyonu ve netleştirilmesi:

Sıvılar ve gazlar basıncı nasıl iletir?

Sıvılar ve gazlar neden basıncı her yöne eşit şekilde iletir?

Bir sıvının içindeki basıncın olduğu nasıl kanıtlanır? farklı seviyeler farklı ama her yönde aynı seviyede aynı mı?

Çoğu durumda gazın ağırlığının yarattığı basınç neden dikkate alınmıyor?

V.Ev ödevi:

VI.Refleks

Bugün sınıfta öğrendiğim cümleyi tamamlayın...

Kayaklı ve kayaksız bir adam.

Bir adam gevşek karda yürüyor büyük zorluklarla, her adımda derinlere batıyorum. Ancak kayakları giydikten sonra neredeyse içine düşmeden yürüyebilir. Neden? Kayak olsun ya da olmasın, kişi kar üzerinde kendi ağırlığına eşit aynı kuvvetle hareket eder. Ancak bu kuvvetin etkisi her iki durumda da farklıdır çünkü kişinin baskı yaptığı yüzey alanı kayaklı ve kayaksız olarak farklıdır. Kayak yüzey alanının neredeyse 20 katı daha fazla alan tabanlar. Bu nedenle kişi kayakların üzerinde dururken her harekette bulunur. santimetre kare Kar yüzey alanı kayaksız kar üzerinde durmaya göre 20 kat daha az kuvvetle.

Bir gazeteyi tahtaya düğmelerle tutturan bir öğrenci, her düğmeye eşit kuvvetle etki ediyor. Ancak ucu daha keskin olan bir düğme ahşaba daha kolay girecektir.

Bu, kuvvetin sonucunun yalnızca modülüne, yönüne ve uygulama noktasına değil, aynı zamanda uygulandığı yüzeyin alanına (etki gösterdiği dik) bağlı olduğu anlamına gelir.

Bu sonuç fiziksel deneylerle doğrulanmaktadır.

Deneyim: Belirli bir kuvvetin eyleminin sonucu, birim yüzey alanına hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Küçük bir tahtanın köşelerine çivi çakmanız gerekir. Öncelikle tahtaya çakılan çivileri uçları yukarı gelecek şekilde kumun üzerine yerleştirin ve tahtanın üzerine bir ağırlık yerleştirin. Bu durumda çivi başları kuma yalnızca hafifçe bastırılır. Daha sonra tahtayı ters çevirip çivileri kenarına yerleştiriyoruz. Bu durumda destek alanı daha küçüktür ve aynı kuvvet altında çiviler kumun çok daha derinlerine iner.

Deneyim. İkinci illüstrasyon.

Bu kuvvetin etkisinin sonucu, her bir yüzey alanı birimine hangi kuvvetin etki ettiğine bağlıdır.

Ele alınan örneklerde kuvvetler cismin yüzeyine dik olarak etki etmektedir. Adamın ağırlığı kar yüzeyine dikti; Düğmeye etki eden kuvvet tahtanın yüzeyine diktir.

Büyüklük, orana eşit Bir yüzeye dik olarak o yüzeyin alanına etki eden kuvvete basınç denir.

Basıncı belirlemek için yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin yüzey alanına bölünmesi gerekir:

basınç = kuvvet / alan.

Bu ifadenin içerdiği büyüklükleri gösterelim: basınç - P, yüzeye etki eden kuvvet F ve yüzey alanı - S.

Sonra formülü elde ederiz:

p = F/S

Aynı alana etki eden daha büyük bir kuvvetin daha büyük bir basınç oluşturacağı açıktır.

Basınç birimi, bu yüzeye dik 1 m2 alana sahip bir yüzeye etki eden 1 N'luk bir kuvvetin ürettiği basınç olarak alınır..

Basınç birimi - Newton başına metrekare (1 N/m2). Fransız bilim adamının anısına Blaise Pascal buna pascal denir ( Pa). Böylece,

1 Pa = 1 N/m2.

Diğer basınç birimleri de kullanılır: hektopaskal (hPa) Ve kilopaskal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Sorunun koşullarını yazıp çözelim.

Verilen : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?

SI birimlerinde: S = 0,03 m2

Çözüm:

P = F/S,

F = P,

P = gm,

P= 9,8 N · 45 kg ≈ 450 N,

P= 450/0,03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa

"Cevap": p = 15000 Pa = 15 kPa

Basıncı azaltmanın ve artırmanın yolları.

Ağır bir paletli traktör, toprak üzerinde 40 - 50 kPa'ya eşit, yani 45 kg ağırlığındaki bir çocuğun basıncının yalnızca 2 - 3 katı kadar bir basınç üretir. Bu durum, palet tahriki nedeniyle traktörün ağırlığının daha geniş bir alana dağıtılmasıyla açıklanmaktadır. Ve biz bunu belirledik Destek alanı ne kadar büyük olursa, aynı kuvvetin bu destek üzerinde oluşturduğu basınç da o kadar az olur .

Düşük veya yüksek basınca ihtiyaç duyulmasına bağlı olarak destek alanı artar veya azalır. Örneğin toprağın inşa edilen binanın basıncına dayanabilmesi için temelin alt kısmının alanı arttırılır.

Lastikler kamyonlar ve uçakların iniş takımları binek araçlara göre çok daha geniş yapılmıştır. Çöllerde sürüş için tasarlanan arabaların lastikleri özellikle geniş yapılmıştır.

Traktör, tank veya bataklık aracı gibi geniş bir palet destek alanına sahip ağır araçlar, bir kişinin geçemeyeceği bataklık alanlardan geçer.

Öte yandan, ne zaman küçük alan yüzeylerde küçük bir kuvvet çok fazla basınç üretebilir. Örneğin, bir tahtaya bir düğmeye bastığımızda, ona yaklaşık 50 N'luk bir kuvvetle etki ediyoruz. Düğmenin uç alanı yaklaşık 1 mm2 olduğundan, ürettiği basınç şuna eşittir:

p = 50 N / 0,000 001 m2 = 50.000.000 Pa = 50.000 kPa.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, bu basınç, paletli bir traktörün toprağa uyguladığı basınçtan 1000 kat daha fazladır. Bunun gibi daha birçok örnek bulabilirsiniz.

Kesici aletlerin bıçakları ve delici aletlerin (bıçak, makas, kesici, testere, iğne vb.) uçları özel olarak bilenmiştir. Keskin bir bıçağın keskin kenarı küçük bir alana sahiptir, bu nedenle küçük bir kuvvet bile çok fazla basınç oluşturur ve bu aletle çalışmak kolaydır.

Canlı doğada kesici ve delici aletler de bulunur: Bunlar dişler, pençeler, gagalar, dikenler vb.'dir. Bunların hepsi maddeden yapılmıştır. sert malzeme, pürüzsüz ve çok keskin.

Basınç

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir.

Gazların, katı ve sıvılardan farklı olarak bulundukları kabın tamamını doldurduğunu zaten biliyoruz. Örneğin, gazları depolamak için kullanılan çelik bir silindir, bir araba lastiği iç lastiği veya bir voleybol topu. Bu durumda gaz, silindirin, haznenin veya içinde bulunduğu herhangi bir gövdenin duvarlarına, tabanına ve kapağına basınç uygular. Gaz basıncı, katı bir cismin mesnet üzerindeki basıncı dışındaki nedenlerden kaynaklanmaktadır.

Gaz moleküllerinin rastgele hareket ettiği bilinmektedir. Hareket ettikçe hem birbirleriyle hem de gaz içeren kabın duvarlarıyla çarpışırlar. Bir gazın içinde çok sayıda molekül vardır ve bu nedenle bunların etkilerinin sayısı da çok fazladır. Örneğin bir odadaki hava moleküllerinin 1 cm2 alana sahip bir yüzeye 1 saniyede çarpma sayısı yirmi üç basamaklı bir sayı olarak ifade edilir. Tek bir molekülün darbe kuvveti küçük olmasına rağmen, tüm moleküllerin kabın duvarları üzerindeki etkisi önemlidir; gaz basıncı yaratır.

Bu yüzden, Kabın duvarlarındaki (ve gazın içine yerleştirilen gövdedeki) gaz basıncı, gaz moleküllerinin çarpmasından kaynaklanır. .

Aşağıdaki deneyi düşünün. Hava pompası çanının altına lastik bir top yerleştirin. İçerir küçük miktar hava ve var düzensiz şekil. Daha sonra zilin altından havayı dışarı pompalıyoruz. Topun etrafındaki havanın giderek seyreldiği kabuğu yavaş yavaş şişer ve normal bir top şeklini alır.

Bu deneyim nasıl açıklanır?

Basınçlı gazın depolanması ve taşınması için özel dayanıklı çelik silindirler kullanılır.

Deneyimizde hareketli gaz molekülleri sürekli olarak topun iç ve dış duvarlarına çarpmaktadır. Hava dışarı pompalandığında topun kabuğunu çevreleyen çan içindeki molekül sayısı azalır. Ancak topun içinde sayıları değişmiyor. Bu nedenle moleküllerin kabuğun dış duvarlarına çarpma sayısı, iç duvarlara çarpma sayısından daha az olur. Top, kauçuk kabuğunun elastik kuvveti gaz basıncı kuvvetine eşit oluncaya kadar şişer. Topun kabuğu top şeklini alır. Bu şunu gösteriyor gaz duvarlarına her yöne eşit şekilde baskı yapar. Başka bir deyişle, yüzey alanının santimetre karesine düşen moleküler darbe sayısı her yönde aynıdır. Her yönde aynı basınç gazın karakteristik özelliğidir ve rastgele hareketin bir sonucudur. çok büyük sayı moleküller.

Gazın hacmini azaltmaya çalışalım, ancak kütlesi değişmeden kalsın. Bu şu anlama geliyor: her durumda santimetreküp Daha fazla gaz molekülü olacak, gaz yoğunluğu artacak. Daha sonra moleküllerin duvarlara çarpma sayısı artacak, yani gaz basıncı artacaktır. Bu deneyimle doğrulanabilir.

resimde A bir ucu ince bir kauçuk filmle kapatılmış bir cam tüpü göstermektedir. Borunun içine bir piston yerleştirilir. Piston içeri doğru hareket ettiğinde tüpteki havanın hacmi azalır, yani gaz sıkıştırılır. Kauçuk film dışarı doğru kıvrılarak tüpteki hava basıncının arttığını gösterir.

Tam tersine aynı gaz kütlesinin hacmi arttıkça her santimetreküpteki molekül sayısı azalır. Bu, kabın duvarlarına olan darbelerin sayısını azaltacaktır - gaz basıncı azalacaktır. Nitekim piston tüpten dışarı çekildiğinde havanın hacmi artar ve film kabın içinde bükülür. Bu, tüpteki hava basıncının azaldığını gösterir. Tüpte hava yerine başka bir gaz olsaydı da aynı olay gözlemlenirdi.

Bu yüzden, Bir gazın kütlesi ve sıcaklığı değişmemek koşuluyla, hacmi azaldığında basıncı artar, hacmi arttığında basıncı azalır.

Sabit hacimde ısıtılan bir gazın basıncı nasıl değişir? Isıtıldığında gaz moleküllerinin hızının arttığı bilinmektedir. Daha hızlı hareket eden moleküller kabın duvarlarına daha sık çarpacaktır. Ayrıca molekülün duvara her darbesi daha güçlü olacaktır. Sonuç olarak, kabın duvarları daha fazla basınçla karşılaşacaktır.

Buradan, Gaz sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, kapalı bir kaptaki gaz basıncı da o kadar büyük olur Gaz kütlesi ve hacminin değişmemesi şartıyla.

Bu deneylerden şu sonuç çıkarılabilir genel sonuç, Ne Moleküller kabın duvarlarına ne kadar sık ve sert çarparsa gaz basıncı da o kadar artar. .

Gazları depolamak ve taşımak için yüksek oranda sıkıştırılırlar. Aynı zamanda basınçları da artar, gazların özel, çok dayanıklı silindirler içine alınması gerekir. Bu tür silindirler örneğin içinde basınçlı hava içerir. denizaltılar metal kaynağında kullanılan oksijen. Elbette gaz tüplerinin özellikle gazla doluyken ısıtılamayacağını her zaman unutmamalıyız. Çünkü zaten anladığımız gibi, çok hoş olmayan sonuçlar doğurabilecek bir patlama meydana gelebilir.

Pascal yasası.

Basınç sıvı veya gazın her noktasına iletilir.

Pistonun basıncı, bilyayı dolduran sıvının her noktasına iletilir.

Şimdi gaz.

Katılardan farklı olarak bireysel katmanlar ve ince parçacıklar Sıvılar ve gazlar birbirlerine göre her yöne serbestçe hareket edebilirler. Örneğin bir bardaktaki suyun yüzeyine hafifçe üflemek suyun hareket etmesini sağlamak için yeterlidir. Bir nehir veya gölde en ufak bir esinti bile dalgalanmalara neden olur.

Gaz ve sıvı parçacıklarının hareketliliği şunu açıklar: üzerlerine uygulanan basınç sadece kuvvet yönünde değil her noktaya iletilir. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Resimde, A gaz (veya sıvı) içeren bir kabı tasvir eder. Parçacıklar kabın her tarafına eşit şekilde dağıtılır. Kap yukarı aşağı hareket edebilen bir piston ile kapatılmıştır.

Bir miktar kuvvet uygulayarak pistonu hafifçe içeri doğru hareket etmeye zorlayacağız ve hemen altında bulunan gazı (sıvıyı) sıkıştıracağız. Daha sonra parçacıklar (moleküller) bu yerde eskisinden daha yoğun bir şekilde yerleşecektir (Şekil, b). Hareketlilik nedeniyle gaz parçacıkları her yöne hareket edecektir. Sonuç olarak, dizilişleri yine tek biçimli hale gelecek, ancak öncekinden daha yoğun hale gelecektir (Şekil c). Bu nedenle gaz basıncı her yerde artacaktır. Bu, gaz veya sıvının tüm parçacıklarına ilave basıncın iletildiği anlamına gelir. Yani, pistonun yakınındaki gaz (sıvı) üzerindeki basınç 1 Pa artarsa, o zaman her noktada içeri gaz veya sıvı, basınç öncekinden aynı miktarda daha yüksek olacaktır. Kabın duvarları, tabanı ve pistonundaki basınç 1 Pa artacaktır.

Bir sıvı ya da gaza uygulanan basınç her yöne eşit olarak iletilir. .

Bu açıklamaya denir Pascal yasası.

Pascal kanununa dayanarak aşağıdaki deneyleri açıklamak kolaydır.

Resimde çeşitli yerlerinde küçük delikler bulunan içi boş bir top gösterilmektedir. İçine bir pistonun yerleştirildiği topa bir tüp bağlanmıştır. Bir topu suyla doldurup borunun içine bir piston iterseniz, toptaki tüm deliklerden su akacaktır. Bu deneyde bir piston, bir tüp içindeki suyun yüzeyine baskı yapıyor. Pistonun altında bulunan su parçacıkları yoğunlaşarak basıncını daha derindeki diğer katmanlara aktarır. Böylece pistonun basıncı bilyeyi dolduran akışkanın her noktasına iletilir. Sonuç olarak, suyun bir kısmı, tüm deliklerden akan aynı akışlar şeklinde topun dışına itilir.

Top dumanla doldurulursa, piston tüpün içine itildiğinde, toptaki tüm deliklerden eşit miktarda duman çıkmaya başlayacaktır. Bu şunu doğruluyor Gazlar üzerlerine uygulanan basıncı her yöne eşit olarak iletir.

Sıvı ve gazdaki basınç.

Sıvının ağırlığının etkisi altında tüpteki kauçuk taban bükülecektir.

Sıvılar da dünyadaki tüm cisimler gibi yerçekiminden etkilenir. Bu nedenle, bir kaba dökülen her sıvı tabakası, ağırlığıyla birlikte basınç oluşturur ve bu, Pascal yasasına göre her yöne iletilir. Bu nedenle sıvının içinde basınç vardır. Bu deneyimle doğrulanabilir.

Alt deliği ince bir lastik filmle kapatılmış bir cam tüpe su dökün. Sıvının ağırlığının etkisi altında tüpün tabanı bükülecektir.

Deneyimler, su sütununun kauçuk filmin üzerinde ne kadar yüksek olursa, o kadar çok büküldüğünü göstermektedir. Ancak kauçuk tabanın bükülmesinden sonra her seferinde tüpteki su dengeye gelir (durur), çünkü yerçekimi kuvvetine ek olarak gerilmiş kauçuk filmin elastik kuvveti de suya etki eder.

Kauçuk filme etki eden kuvvetler şunlardır:

her iki tarafta da aynıdır.

İllüstrasyon.

Alt kısım, üzerindeki yerçekimi basıncı nedeniyle silindirden uzaklaşır.

Aynı deney, şekil a'da gösterildiği gibi, yan deliğini lastik bir filmle kaplayan bir tüp ile gerçekleştirilebilir. Bu tüpü su dolu başka bir kaba şekilde gösterildiği gibi batıralım, B. Tüpteki ve kaptaki su seviyeleri eşit olur olmaz filmin tekrar düzeleceğini fark edeceğiz. Bu, kauçuk filme etki eden kuvvetlerin her tarafta aynı olduğu anlamına gelir.

Dibi düşebilecek bir kabı ele alalım. Bir kavanoz suya koyalım. Alt kısım kabın kenarına sıkıca bastırılacak ve düşmeyecektir. Aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilen su basıncı kuvveti ile bastırılır.

Suyu dikkatlice kabın içine döküp dibini izleyeceğiz. Kaptaki su seviyesi kavanozdaki su seviyesi ile çakıştığı anda kaptan uzaklaşacaktır.

Ayırma anında, kaptaki bir sıvı sütunu yukarıdan aşağıya doğru baskı yapar ve aynı yükseklikte ancak kavanozun içinde bulunan bir sıvı sütununun basıncı aşağıdan yukarıya doğru iletilir. Bu basınçların her ikisi de aynıdır ancak etki nedeniyle alt kısım silindirden uzaklaşır. kendi gücü yer çekimi.

Su ile yapılan deneyler yukarıda anlatılmıştı ancak su yerine başka bir sıvı alırsanız deneyin sonuçları aynı olacaktır.

Yani deneyler gösteriyor ki Sıvının içinde basınç vardır ve aynı seviyede her yönde eşittir. Basınç derinlikle birlikte artar.

Gazların da ağırlıkları olması nedeniyle bu açıdan sıvılardan hiçbir farkı yoktur. Ancak gazın yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan yüzlerce kat daha az olduğunu unutmamalıyız. Kaptaki gazın ağırlığı küçüktür ve birçok durumda "ağırlık" basıncı göz ardı edilebilir.

Bir kabın tabanındaki ve duvarlarındaki sıvı basıncının hesaplanması.

Bir sıvının kabın tabanı ve duvarları üzerindeki basıncını nasıl hesaplayabileceğinizi düşünelim. Öncelikle dikdörtgen paralelyüzlü bir kabın problemini çözelim.

Kuvvet F Bu kaba dökülen sıvının tabanına bastırdığı ağırlık, ağırlığa eşittir P kaptaki sıvı. Bir sıvının ağırlığı kütlesi bilinerek belirlenebilir M. Bildiğiniz gibi kütle aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir: m = ρ·V. Seçtiğimiz kaba dökülen sıvının hacmini hesaplamak kolaydır. Bir kaptaki sıvı sütununun yüksekliği harfle gösteriliyorsa H ve geminin tabanının alanı S, O V = Sh.

Sıvı kütle m = ρ·V, veya m = ρ S h .

Bu sıvının ağırlığı P = gm, veya P = g ρ S h.

Bir sıvı sütununun ağırlığı, sıvının kabın tabanına uyguladığı kuvvete eşit olduğundan, ağırlığı bölerek P alan başına S sıvı basıncını elde ederiz P:

p = P/S veya p = g·ρ·S·h/S,

Kabın tabanındaki sıvının basıncını hesaplamak için bir formül elde ettik. Bu formülden açıkça görülüyor ki kabın tabanındaki sıvının basıncı yalnızca sıvı sütununun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır.

Bu nedenle elde edilen formülü kullanarak kaba dökülen sıvının basıncını hesaplayabilirsiniz. herhangi bir şekil(Kesin olarak konuşursak, hesaplamamız yalnızca düz prizma ve silindir şeklindeki kaplar için uygundur. Enstitüdeki fizik derslerinde formülün bir kap için de doğru olduğu kanıtlandı. serbest biçim). Ayrıca kabın duvarlarındaki basıncı hesaplamak için de kullanılabilir. Aynı derinlikteki basınç tüm yönlerde aynı olduğundan, aşağıdan yukarıya doğru basınç da dahil olmak üzere sıvı içindeki basınç da bu formül kullanılarak hesaplanır.

Formülü kullanarak basıncı hesaplarken p = gρh yoğunluğa ihtiyacın var ρ kilogram başına ifade edin metreküp(kg/m3) ve sıvı sütununun yüksekliği H- metre (m) cinsinden, G= 9,8 N/kg ise basınç paskal (Pa) cinsinden ifade edilecektir.

Örnek. Yağ kolonunun yüksekliği 10 m ve yoğunluğu 800 kg/m3 olduğuna göre tankın tabanındaki yağın basıncını belirleyiniz.

Sorunun durumunu yazıp yazalım.

Verilen :

ρ = 800 kg/m3

Çözüm :

p = 9,8 N/kg · 800 kg/m3 · 10 m ≈ 80,000 Pa ≈ 80 kPa.

Cevap : p ≈ 80 kPa.

İletişim kuran gemiler.

Şekilde birbirine kauçuk bir tüple bağlanan iki kap gösterilmektedir. Bu tür gemilere denir iletişim kurmak. Sulama kabı, çaydanlık, cezve iletişim kuran kapların örnekleridir. Deneyimlerimizden, örneğin bir sulama kabına dökülen suyun, ağızda ve içeride her zaman aynı seviyede olduğunu biliyoruz.

Sık sık iletişim kuran gemilerle karşılaşıyoruz. Örneğin çaydanlık, sulama kabı veya cezve olabilir.

Homojen bir sıvının yüzeyleri, herhangi bir şekle sahip iletişim kaplarında aynı seviyeye monte edilir.

Farklı yoğunluktaki sıvılar.

Aşağıdaki basit deney iletişim kuran kaplarla yapılabilir. Deneyin başında lastik tüpü ortasından sıkıştırıyoruz ve tüplerden birine su döküyoruz. Daha sonra kelepçeyi açıyoruz ve her iki tüpteki su yüzeyleri aynı seviyeye gelene kadar su anında diğer tüpe akıyor. Ahizelerden birini bir tripoda monte edebilir ve diğerini yükseltebilir, indirebilir veya eğebilirsiniz. farklı taraflar. Ve bu durumda sıvı sakinleştiğinde her iki tüpteki seviyeleri eşitlenecektir.

Herhangi bir şekil ve kesitteki iletişim kaplarında, homojen bir sıvının yüzeyleri aynı seviyeye monte edilir(sıvı üzerindeki hava basıncının aynı olması şartıyla) (Şek. 109).

Bu şu şekilde gerekçelendirilebilir. Sıvı bir kaptan diğerine hareket etmeden hareketsizdir. Bu, her iki kaptaki basıncın herhangi bir seviyede aynı olduğu anlamına gelir. Her iki kaptaki sıvı aynıdır, yani aynı yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle yükseklikleri aynı olmalıdır. Bir kabı kaldırdığımızda veya içine sıvı eklediğimizde içindeki basınç artar ve basınçlar dengelenene kadar sıvı başka bir kaba geçer.

Bağlantılı kaplardan birine aynı yoğunlukta bir sıvı dökülürse ve ikinciye başka yoğunlukta bir sıvı dökülürse, dengede bu sıvıların seviyeleri aynı olmayacaktır. Ve bu anlaşılabilir bir durum. Kabın tabanındaki sıvının basıncının kolonun yüksekliği ve sıvının yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu biliyoruz. Ve bu durumda sıvıların yoğunlukları farklı olacaktır.

Basınçlar eşitse, daha yüksek yoğunluklu bir sıvı sütununun yüksekliği, daha düşük yoğunluklu bir sıvı sütununun yüksekliğinden daha az olacaktır (Şekil).

Deneyim. Hava kütlesi nasıl belirlenir?

Hava ağırlığı. Atmosfer basıncı.

Atmosfer basıncının varlığı.

Atmosfer basıncı kaptaki seyreltilmiş havanın basıncından daha yüksektir.

Dünyadaki herhangi bir cisim gibi hava da yerçekiminden etkilenir ve bu nedenle havanın ağırlığı vardır. Kütlesini biliyorsanız havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır.

Size hava kütlesinin nasıl hesaplanacağını deneysel olarak göstereceğiz. Bunu yapmak için, stoperli dayanıklı bir cam top ve kelepçeli bir lastik tüp almanız gerekir. İçindeki havayı dışarı pompalayalım, boruyu kelepçeyle sıkıştıralım ve terazi üzerinde dengeleyelim. Daha sonra lastik borunun üzerindeki kelepçeyi açarak içine hava girmesini sağlayın. Bu da terazinin dengesini bozacaktır. Bunu geri yüklemek için, terazinin diğer kefesine, kütlesi topun hacmindeki hava kütlesine eşit olacak ağırlıklar koymanız gerekecektir.

Deneyler, 0 °C sıcaklıkta ve normal atmosferik basınçta, 1 m3 hacimli hava kütlesinin 1,29 kg'a eşit olduğunu tespit etmiştir. Bu havanın ağırlığını hesaplamak kolaydır:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

hava kabuğu, Dünyayı çevreleyen, isminde atmosfer (Yunanca'dan atmosfer- buhar, hava ve küre- top).

Uçuş gözlemlerinin gösterdiği atmosfer yapay uydular Dünya birkaç bin kilometre yüksekliğe kadar uzanıyor.

Yerçekimi nedeniyle atmosferin üst katmanları, okyanus suyu gibi, alt katmanları sıkıştırır. Doğrudan Dünya'ya bitişik olan hava tabakası en fazla sıkıştırılır ve Pascal yasasına göre üzerine uygulanan basıncı her yöne iletir.

Bunun sonucunda dünyanın yüzeyi ve üzerinde bulunan cisimler, havanın tüm kalınlığının basıncını yaşar veya bu gibi durumlarda genellikle söylendiği gibi, atmosferik basınç .

Atmosfer basıncının varlığı yaşamda karşılaştığımız pek çok olguyu açıklayabilir. Bunlardan bazılarına bakalım.

Şekilde, içinde tüpün duvarlarına sıkı bir şekilde oturan bir piston bulunan bir cam tüp gösterilmektedir. Tüpün ucu suya indirilir. Pistonu kaldırırsanız arkasındaki su yükselecektir.

Bu fenomen su pompalarında ve diğer bazı cihazlarda kullanılır.

Şekil silindirik bir kabı göstermektedir. İçine musluklu bir tüpün yerleştirildiği bir tıpa ile kapatılır. Hava bir pompa yardımıyla tanktan dışarı pompalanır. Daha sonra tüpün ucu suya yerleştirilir. Şimdi musluğu açarsanız kabın içine su çeşme gibi fışkıracaktır. Su, kaba girer çünkü atmosferik basınç, kaptaki seyreltilmiş havanın basıncından daha yüksektir.

Neden var hava zarfı Toprak.

Tüm cisimler gibi, Dünya'nın hava zarfını oluşturan gaz molekülleri de Dünya'ya doğru çekilir.

Peki o zaman neden hepsi Dünya yüzeyine düşmüyor? Dünyanın hava zarfı ve atmosferi nasıl korunuyor? Bunu anlamak için gaz moleküllerinin sürekli ve rastgele hareket halinde olduğunu dikkate almamız gerekir. Ama sonra başka bir soru ortaya çıkıyor: Bu moleküller neden uzaya, yani uzaya uçmuyorlar?

Dünyayı tamamen terk etmek için bir molekül, uzay aracı veya bir roketin çok yüksek bir hıza sahip olması gerekir (11,2 km/s'den az olmamalıdır). Bu sözde ikinci kaçış hızı. Dünyanın hava kabuğundaki çoğu molekülün hızı bundan önemli ölçüde daha azdır kaçış hızı. Bu nedenle çoğu yerçekimi ile Dünya'ya bağlıdır, yalnızca ihmal edilebilir sayıda molekül Dünya'nın ötesinde uzaya uçar.

Moleküllerin rastgele hareketi ve yerçekiminin onlar üzerindeki etkisi, gaz moleküllerinin Dünya'ya yakın uzayda "yüzmesine", bir hava zarfı veya bildiğimiz atmosfer oluşturmasına neden olur.

Ölçümler, hava yoğunluğunun yükseklikle birlikte hızla azaldığını gösteriyor. Yani, Dünya'nın üzerinde 5,5 km yükseklikte, havanın yoğunluğu Dünya yüzeyindeki yoğunluğundan 2 kat daha azdır, 11 km yükseklikte - 4 kat daha azdır, vb. Ne kadar yüksek olursa, o kadar nadir olur hava. Ve son olarak, en üst katmanlarda (Dünya'dan yüzlerce ve binlerce kilometre yukarıda) atmosfer yavaş yavaş havasız alan. Dünyanın hava zarfının net bir sınırı yoktur.

Kesin olarak konuşursak, yerçekiminin etkisi nedeniyle, herhangi bir kapalı kaptaki gaz yoğunluğu, kabın tüm hacmi boyunca aynı değildir. Kabın alt kısmında gaz yoğunluğu üst kısımlara göre daha fazladır, dolayısıyla kap içindeki basınç aynı değildir. Kabın alt kısmı üst kısmına göre daha büyüktür. Bununla birlikte, bir kapta bulunan bir gaz için, yoğunluk ve basınçtaki bu fark o kadar küçüktür ki, çoğu durumda, sadece bilindiği için tamamen göz ardı edilebilir. Ancak birkaç bin kilometreyi aşan bir atmosfer için bu fark önemlidir.

Atmosfer basıncının ölçülmesi. Torricelli'nin deneyimi.

Sıvı kolonun basıncını hesaplamak için kullanılan formülü kullanarak atmosferik basıncı hesaplamak imkansızdır (§ 38). Böyle bir hesaplama için atmosferin yüksekliğini ve hava yoğunluğunu bilmeniz gerekir. Ancak atmosferin kesin bir sınırı yoktur ve farklı yüksekliklerdeki havanın yoğunluğu farklıdır. Ancak atmosferik basınç, 17. yüzyılda İtalyan bir bilim adamının önerdiği bir deney kullanılarak ölçülebilir. Evangelista Torricelli , Galileo'nun öğrencisi.

Torricelli'nin deneyi aşağıdakilerden oluşur: Yaklaşık 1 m uzunluğunda, bir ucu kapalı bir cam tüp cıva ile doldurulur. Daha sonra tüpün ikinci ucu sıkıca kapatılarak ters çevrilir ve bir cıva kabının içine indirilir, burada tüpün bu ucu cıva seviyesinin altında açılır. Sıvı ile yapılan herhangi bir deneyde olduğu gibi, cıvanın bir kısmı bardağa dökülür ve bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan cıva sütununun yüksekliği yaklaşık 760 mm'dir. Tüpün içinde cıvanın üzerinde hava yoktur, havasız bir boşluk vardır, dolayısıyla hiçbir gaz bu tüpün içindeki cıva sütununa yukarıdan basınç uygulamaz ve ölçümleri etkilemez.

Yukarıda anlatılan deneyi öneren Torricelli bunun açıklamasını da yapmıştır. Atmosfer fincandaki cıvanın yüzeyine baskı yapar. Merkür dengededir. Bu, tüpteki basıncın aynı seviyede olduğu anlamına gelir. ah 1 (şekle bakın) atmosferik basınca eşittir. Atmosfer basıncı değiştiğinde tüpteki cıva sütununun yüksekliği de değişir. Basınç arttıkça kolon uzar. Basınç azaldıkça cıva sütununun yüksekliği azalır.

Tüpün üst kısmında cıvanın üzerinde hava bulunmadığından tüpteki aa1 düzeyindeki basınç, tüpteki cıva sütununun ağırlığı tarafından oluşturulur. Şunu takip ediyor Atmosfer basıncı tüpteki cıva sütununun basıncına eşittir yani

P bankamatik = P Merkür

Torricelli'nin deneyinde atmosferik basınç ne kadar yüksek olursa, cıva sütunu da o kadar yüksek olur. Bu nedenle pratikte atmosferik basınç, cıva sütununun yüksekliğiyle (milimetre veya santimetre cinsinden) ölçülebilir. Örneğin atmosfer basıncı 780 mm Hg ise. Sanat. (“milimetre cıva” derler), bu, havanın 780 mm yüksekliğindeki dikey bir cıva sütunuyla aynı basıncı ürettiği anlamına gelir.

Dolayısıyla bu durumda atmosfer basıncının ölçü birimi 1 milimetre cıvadır (1 mmHg). Bu birim ile bildiğimiz birim arasındaki ilişkiyi bulalım - paskal(Baba).

1 mm yüksekliğinde bir cıva sütununun ρ cıva basıncı şuna eşittir:

P = g·ρ·h, P= 9,8 N/kg · 13.600 kg/m3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Yani 1 mmHg. Sanat. = 133,3 Pa.

Şu anda atmosferik basınç genellikle hektopaskal (1 hPa = 100 Pa) cinsinden ölçülmektedir. Örneğin, hava durumu raporları basıncın 1013 hPa, yani 760 mmHg olduğunu bildirebilir. Sanat.

Her gün tüp içindeki cıva sütununun yüksekliğini gözlemleyen Toricelli, bu yüksekliğin değiştiğini yani atmosfer basıncının sabit olmadığını, artıp azalabildiğini keşfetti. Torricelli ayrıca atmosferik basıncın hava koşullarındaki değişikliklerle ilişkili olduğunu da belirtti.

Torricelli'nin deneyinde kullanılan cıva tüpüne dikey bir terazi takarsanız en basit cihazı elde edersiniz: cıva barometresi (Yunanca'dan barolar- ağırlık, metre- Ölçüyorum). Atmosfer basıncını ölçmek için kullanılır.

Barometre - aneroid.

Pratikte atmosferik basıncı ölçmek için metal barometre adı verilen metal bir barometre kullanılır. aneroid (Yunancadan tercüme edilmiştir - aneroid). İçinde cıva bulunmadığından barometreye bu ad verilmiştir.

Aneroidin görünümü şekilde gösterilmiştir. Ana bölüm dalgalı (oluklu) yüzeye sahip metal bir kutudur (1) (diğer şekle bakın). Bu kutudan hava dışarı pompalanmıştır ve atmosferik basıncın kutuyu ezmesini önlemek için kapağı (2) bir yay tarafından yukarıya doğru çekilmektedir. Atmosfer basıncı arttıkça kapak aşağı doğru eğilir ve yayı sıkıştırır. Basınç azaldıkça yay, kapağı düzleştirir. Basınç değiştiğinde sağa veya sola hareket eden bir aktarma mekanizması (3) kullanılarak yaya bir gösterge oku (4) tutturulur. Okun altında, bölümleri cıva barometresinin okumalarına göre işaretlenmiş bir ölçek vardır. Böylece, aneroid okunun karşısında durduğu 750 sayısı (şekle bakınız), şunu göstermektedir: şu anda Bir cıva barometresinde cıva sütununun yüksekliği 750 mm'dir.

Bu nedenle atmosfer basıncı 750 mmHg'dir. Sanat. veya ≈ 1000 hPa.

Atmosfer basıncındaki değişiklikler hava koşullarındaki değişikliklerle ilişkili olduğundan, atmosferik basıncın değeri önümüzdeki günlerde hava durumunu tahmin etmek için çok önemlidir. Barometre - gerekli cihaz Meteorolojik gözlemler için.

Farklı yüksekliklerde atmosfer basıncı.

Bir sıvıda basınç, bildiğimiz gibi, sıvının yoğunluğuna ve sütununun yüksekliğine bağlıdır. Düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle sıvının farklı derinliklerdeki yoğunluğu hemen hemen aynıdır. Bu nedenle basıncı hesaplarken yoğunluğunu sabit olarak kabul ediyoruz ve yalnızca yükseklikteki değişimi hesaba katıyoruz.

Gazlarda durum daha karmaşıktır. Gazlar oldukça sıkıştırılabilir. Gaz ne kadar sıkıştırılırsa yoğunluğu da o kadar artar ve ürettiği basınç da artar. Sonuçta gaz basıncı, moleküllerinin vücut yüzeyine çarpmasıyla oluşur.

Dünya yüzeyine yakın hava katmanları, üstlerinde bulunan tüm hava katmanları tarafından sıkıştırılır. Ancak hava tabakası yüzeyden ne kadar yüksek olursa, sıkıştırılması o kadar zayıf olur, yoğunluğu da o kadar düşük olur. Bu nedenle daha az basınç üretir. Örneğin, balon Dünya yüzeyinin üzerine çıktıkça topun üzerindeki hava basıncı azalır. Bunun nedeni yalnızca üzerindeki hava sütununun yüksekliğinin azalması değil, aynı zamanda havanın yoğunluğunun da azalmasıdır. Üst kısmı alt kısmına göre daha küçüktür. Bu nedenle hava basıncının rakıma bağımlılığı sıvılarınkinden daha karmaşıktır.

Gözlemler deniz seviyesindeki bölgelerde atmosfer basıncının ortalama 760 mm Hg olduğunu göstermektedir. Sanat.

0°C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğindeki bir cıva sütununun basıncına eşit olan atmosfer basıncına normal atmosfer basıncı denir..

Normal atmosfer basıncı 101.300 Pa = 1013 hPa'ya eşittir.

Nasıl daha fazla yükseklik deniz seviyesinin üstünde basınç o kadar düşük olur.

Küçük tırmanışlarda ortalama olarak her 12 m'lik yükselişte basınç 1 mmHg azalır. Sanat. (veya 1,33 hPa kadar).

Basıncın rakıma bağımlılığını bilerek, barometre okumalarını değiştirerek deniz seviyesinden rakımı belirleyebilirsiniz. Deniz seviyesinden yüksekliğin doğrudan ölçülebildiği bir ölçeğe sahip olan aneroidlere denir. altimetre . Havacılıkta ve dağcılıkta kullanılırlar.

Basınç göstergeleri.

Barometrelerin atmosfer basıncını ölçmek için kullanıldığını zaten biliyoruz. Atmosfer basıncından daha büyük veya daha düşük basınçları ölçmek için kullanılır. basınç göstergeleri (Yunanca'dan mano- nadir, gevşek, metre- Ölçüyorum). Basınç göstergeleri var sıvı Ve maden.

Önce cihaza ve aksiyona bakalım. açık sıvı basınç göstergesi. İçine bir miktar sıvının döküldüğü iki ayaklı bir cam tüpten oluşur. Sıvı, her iki dirseğe aynı seviyede monte edilir, çünkü kabın dirseklerindeki yüzeyine yalnızca atmosferik basınç etki eder.

Böyle bir manometrenin nasıl çalıştığını anlamak için, bir tarafı lastik filmle kaplı yuvarlak, düz bir kutuya lastik bir tüple bağlanabilir. Parmağınızı filmin üzerine bastığınızda kutuya bağlı manometre dirseğindeki sıvı seviyesi azalacak, diğer dirsekteki sıvı seviyesi ise artacaktır. Bunu ne açıklıyor?

Filme basıldığında kutudaki hava basıncı artar. Pascal kanununa göre basınçtaki bu artış, kutuya bağlı manometre dirseğindeki sıvıya da iletilir. Bu nedenle, bu dirsekteki sıvı üzerindeki basınç, yalnızca atmosferik basıncın sıvıya etki ettiği diğer dirsektekinden daha büyük olacaktır. Bu aşırı basıncın etkisi altında sıvı hareket etmeye başlayacaktır. Basınçlı havanın olduğu dirseğe sıvı düşecek, diğerinde ise yükselecektir. Basınçlı havanın aşırı basıncı, manometrenin diğer ayağındaki fazla sıvı kolonunun ürettiği basınçla dengelendiğinde sıvı dengeye gelecektir (duracaktır).

Filme ne kadar sert bastırırsanız, fazla sıvı sütunu o kadar yüksek olur, basıncı da o kadar büyük olur. Buradan, basınçtaki değişiklik bu fazla kolonun yüksekliğine göre değerlendirilebilir.

Şekil böyle bir basınç göstergesinin bir sıvının içindeki basıncı nasıl ölçebildiğini göstermektedir. Tüp sıvıya ne kadar derin daldırılırsa manometre dirseklerindeki sıvı sütunlarının yükseklik farkı da o kadar artar. bu nedenle ve sıvı tarafından daha fazla basınç üretilir.

Cihaz kutusunu sıvının içinde belirli bir derinliğe yerleştirirseniz ve filmi yukarı, yana ve aşağı bakacak şekilde çevirirseniz manometre okumaları değişmeyecektir. Böyle olması gerekiyor çünkü Bir sıvının içinde aynı seviyede basınç her yönde eşittir.

Resim gösteriyor metal basınç göstergesi . Böyle bir basınç göstergesinin ana kısmı, bir boruya bükülmüş metal bir borudur. 1 bir ucu kapalıdır. Bir musluk kullanarak tüpün diğer ucu 4 basıncın ölçüldüğü kap ile iletişim kurar. Basınç arttıkça boru bükülür. Bir kol kullanarak kapalı ucunun hareketi 5 ve tırtıklar 3 oka iletildi 2 , alet skalasının yakınında hareket ediyor. Basınç azaldığında tüp esnekliği nedeniyle önceki konumuna döner ve ok, ölçeğin sıfır bölümüne döner.

Pistonlu sıvı pompası.

Daha önce ele aldığımız deneyde (§ 40), cam tüpteki suyun atmosferik basıncın etkisi altında pistonun arkasında yukarıya doğru yükseldiği tespit edildi. Eylemin temeli budur. piston pompalar

Pompa şekilde şematik olarak gösterilmiştir. İçinde bir pistonun yukarı ve aşağı hareket ettiği, kabın duvarlarına sıkıca bitişik bir silindirden oluşur. 1 . Valfler silindirin altına ve pistonun kendisine monte edilir 2 , yalnızca yukarıya doğru açılıyor. Piston yukarı doğru hareket ettiğinde atmosferik basıncın etkisi altındaki su boruya girer, alt valfi kaldırır ve pistonun arkasına doğru hareket eder.

Piston aşağı doğru hareket ettikçe pistonun altındaki su alt valfe baskı yapar ve kapanır. Aynı zamanda su basıncı altında pistonun içindeki bir valf açılır ve pistonun üzerindeki boşluğa su akar. Şu tarihte: sonraki hamle Piston yukarı doğru hareket ettikçe üzerindeki su da yükselir ve çıkış borusuna dökülür. Aynı zamanda pistonun arkasında, piston daha sonra indirildiğinde üzerinde görünecek olan yeni bir su kısmı yükselir ve tüm bu prosedür, pompa çalışırken tekrar tekrar tekrarlanır.

Hidrolik pres.

Pascal yasası eylemi açıklıyor hidrolik makine (Yunanca'dan hidrolik- su). Bunlar, çalışması sıvıların hareket kanunlarına ve dengesine dayanan makinelerdir.

Bir hidrolik makinenin ana kısmı, pistonlar ve bir bağlantı borusuyla donatılmış, farklı çaplarda iki silindirden oluşur. Pistonların ve borunun altındaki boşluk sıvıyla (genellikle madeni yağ) doldurulur. Her iki silindirdeki sıvı sütunlarının yükseklikleri, pistonlara herhangi bir kuvvet uygulanmadığı sürece aynıdır.

Şimdi kuvvetlerin olduğunu varsayalım. F 1 ve F 2 - pistonlara etki eden kuvvetler, S 1 ve S 2 - piston alanları. İlk (küçük) pistonun altındaki basınç şuna eşittir: P 1 = F 1 / S 1 ve ikincinin altında (büyük) P 2 = F 2 / S 2. Pascal kanununa göre basınç, durgun haldeki bir akışkan tarafından her yöne eşit olarak iletilir. P 1 = P 2 veya F 1 / S 1 = F 2 / S 2, nereden:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Bu nedenle gücü F 2 birçok kez daha fazla güç F 1 , Büyük pistonun alanı küçük pistonun alanından kaç kat daha büyüktür?. Örneğin büyük pistonun alanı 500 cm2, küçük pistonun alanı 5 cm2 ise ve küçük pistona 100 N'luk bir kuvvet etki ediyorsa, bunun 100 katı yani 10.000 N'luk bir kuvvet etki edecektir. daha büyük pistona etki eder.

Böylece hidrolik bir makine yardımıyla daha büyük bir kuvveti küçük bir kuvvetle dengelemek mümkün olur.

Davranış F 1 / F 2 güçteki artışı gösterir. Örneğin verilen örnekte mukavemet kazancı 10.000 N / 100 N = 100'dür.

Presleme (sıkma) amacıyla kullanılan hidrolik makineye ne ad verilir? hidrolik pres .

Daha fazla kuvvetin gerekli olduğu yerlerde hidrolik presler kullanılır. Örneğin yağ fabrikalarında tohumlardan yağ sıkmak için, kontrplak, karton, saman preslemek için. Metalurji tesislerinde, çelik makine milleri, demiryolu tekerlekleri ve diğer birçok ürünün yapımında hidrolik presler kullanılır. Modern hidrolik presler onlarca ve yüz milyonlarca Newton'luk kuvvetler geliştirebilir.

Bir hidrolik presin yapısı şekilde şematik olarak gösterilmiştir. Preslenmiş gövde 1 (A), büyük pistona 2 (B) bağlanan bir platform üzerine yerleştirilir. Küçük bir piston 3 (D) yardımıyla sıvı üzerinde yüksek basınç oluşturulur. Bu basınç, silindirleri dolduran akışkanın her noktasına iletilir. Bu nedenle, aynı basınç ikinci, daha büyük pistona da etki eder. Ancak 2. (büyük) pistonun alanı küçük olanın alanından daha büyük olduğundan, ona etki eden kuvvet, piston 3'e (D) etki eden kuvvetten daha büyük olacaktır. Bu kuvvetin etkisi altında piston 2 (B) yükselecektir. Piston 2 (B) yükseldiğinde gövde (A) sabit üst platforma yaslanır ve sıkıştırılır. Manometre 4 (M) akışkan basıncını ölçer. Sıvı basıncı izin verilen değeri aştığında emniyet valfi 5 (P) otomatik olarak açılır.

Küçük silindirden büyük sıvı küçük pistonun (3) (D) tekrarlanan hareketleri ile pompalanır. Bu şu şekilde yapılır. Küçük piston (D) yükseldiğinde 6 numaralı valf (K) açılır ve pistonun altındaki boşluğa sıvı emilir. Küçük piston sıvı basıncının etkisi altında indirildiğinde, valf 6 (K) kapanır ve valf 7 (K") açılır ve sıvı büyük kaba akar.

Su ve gazın, içine daldırılmış bir cisim üzerindeki etkisi.

Havada kaldırılması zor olan bir taşı su altında rahatlıkla kaldırabiliyoruz. Mantarı suyun altına koyarsanız ve elinizden bırakırsanız, mantar yüzeye çıkacaktır. Bu olgular nasıl açıklanabilir?

Sıvının kabın tabanına ve duvarlarına baskı yaptığını biliyoruz (§ 38). Ve eğer sıvının içine katı bir cisim yerleştirilirse, o da tıpkı kabın duvarları gibi basınca maruz kalacaktır.

Sıvının içine daldırılmış bir cisme etki eden kuvvetleri ele alalım. Mantık yürütmeyi kolaylaştırmak için, tabanları sıvının yüzeyine paralel olan paralel uçlu bir gövde seçelim (Şek.). Etki eden kuvvetler yan yüzler vücutlar çiftler halinde eşittir ve birbirlerini dengeler. Bu kuvvetlerin etkisi altında vücut kasılır. Ancak cismin üst ve alt kenarlarına etki eden kuvvetler aynı değildir. Üst kenar yukarıdan kuvvetle bastırılır F 1 sütun yüksek sıvı H 1. Alt kenar seviyesinde basınç, yükseklikte bir sıvı sütunu üretir. H 2. Bu basınç, bildiğimiz gibi (§ 37), sıvının içinde her yöne iletilir. Bu nedenle alt kenar kuvvetle gövde aşağıdan yukarıya doğru F 2 yüksek sıvı sütununa basar H 2. Ancak H 2 tane daha H 1, dolayısıyla kuvvet modülü F 2 güç modülü daha F 1. Bu nedenle vücut kuvvetle sıvının dışına itilir. F Sen, eşit fark kuvvet F 2 - F 1, yani

Ancak S·h = V, burada V paralel yüzün hacmidir ve ρ f ·V = m f paralel yüzün hacmindeki sıvının kütlesidir. Buradan,

F dışarı = g m w = P w,

yani. kaldırma kuvveti, içine daldırılan cismin hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir(Kaldırma kuvveti, içine daldırılan cismin hacmiyle aynı hacimdeki sıvının ağırlığına eşittir).

Bir cismi sıvının dışına iten bir kuvvetin varlığını deneysel olarak tespit etmek kolaydır.

resimde A ucunda bir ok işareti bulunan bir yaydan asılı bir gövdeyi gösterir. Ok, tripod üzerindeki yayın gerginliğini gösterir. Vücut suya bırakıldığında yay büzülür (Şek. B). Yayın aynı kasılması, vücuda aşağıdan yukarıya doğru bir kuvvetle hareket ederseniz, örneğin elinizle bastırırsanız (kaldırırsanız) elde edilecektir.

Bu nedenle deneyimler bunu doğruluyor sıvı içindeki bir cismin üzerine, cismi sıvının dışına iten bir kuvvet etki eder.

Bildiğimiz gibi Pascal kanunu gazlar için de geçerlidir. Bu yüzden Gaz içindeki cisimler onları gazın dışına iten bir kuvvete maruz kalır. Bu kuvvetin etkisi altında balonlar yukarı doğru yükselir. Bir cismi gazın dışına iten bir kuvvetin varlığı deneysel olarak da gözlemlenebilir.

Kısaltılmış terazi tavasından bir cam top veya tıpa ile kapatılmış büyük bir şişe asıyoruz. Terazi dengelidir. Daha sonra şişenin (veya topun) altına, şişenin tamamını çevreleyecek şekilde geniş bir kap yerleştirilir. Kap yoğunluğu karbondioksit ile doldurulmuştur. daha fazla yoğunluk hava (bu nedenle karbondioksit düşer ve kabı doldurarak içindeki havanın yerini değiştirir). Bu durumda terazilerin dengesi bozulur. Askıya alınmış şişenin bulunduğu bardak yukarı doğru yükselir (Şek.). Karbondioksite batırılmış bir şişe, havada ona etki eden kuvvetten daha büyük bir kaldırma kuvvetine maruz kalır.

Bir cismi sıvı veya gazdan dışarı iten kuvvet, bu cisme uygulanan yerçekimi kuvvetinin tersi yönündedir..

Bu nedenle prolkosmos). İşte tam da bu nedenle bazen havada tutmakta zorlandığımız cisimleri suda kolaylıkla kaldırabiliyoruz.

Yaydan küçük bir kova ve silindirik bir gövde asılıdır (Şek. a). Tripod üzerindeki bir ok yayın uzamasını gösterir. Vücudun havadaki ağırlığını gösterir. Gövde kaldırıldıktan sonra altına, döküm borusu seviyesine kadar sıvıyla doldurulmuş bir döküm kabı yerleştirilir. Bundan sonra vücut tamamen sıvıya daldırılır (Şek., b). Aynı zamanda hacmi vücudun hacmine eşit olan sıvının bir kısmı dökülür dökme kabından bardağa. Yay kasılır ve yay göstergesi yükselir, bu da sıvıdaki vücut ağırlığının azaldığını gösterir. İÇİNDE bu durumda Yer çekimine ek olarak, vücuda başka bir kuvvet etki ederek onu sıvının dışına iter. Üst kovaya bir bardaktan sıvı dökülürse (yani gövde tarafından yerinden edilen sıvı), yaylı ibre eski konumuna geri dönecektir. başlangıç konumu(Şekil, c).

Bu deneyime dayanarak şu sonuca varılabilir: Tamamen sıvıya daldırılmış bir cismi dışarı iten kuvvet, bu cismin hacmindeki sıvının ağırlığına eşittir . Aynı sonuca § 48'de de ulaştık.

Eğer benzer deneyim Bir miktar gaza batırılmış bir cisme yapılırsa, bu şunu gösterir: Bir cismi gazdan dışarı iten kuvvet aynı zamanda cismin hacmine giren gazın ağırlığına da eşittir .

Cismi sıvı veya gaz halindeki bir ortamdan dışarı iten kuvvete denir. Arşimet kuvveti bilim adamının onuruna Arşimed , onun varlığına ilk işaret eden ve değerini hesaplayan kişidir.

Dolayısıyla deneyim, Arşimet (veya kaldırma kuvveti) kuvvetinin vücut hacmindeki sıvının ağırlığına eşit olduğunu doğruladı; F bir = P f = gm Ve. Bir cisim tarafından yeri değiştirilen sıvı mf'nin kütlesi, yoğunluğu ρf ve sıvıya batırılan cismin hacmi Vt ile ifade edilebilir (çünkü Vf - cisim tarafından yeri değiştirilen sıvının hacmi Vt'ye eşittir - batırılan cismin hacmi) sıvı içinde), yani m f = ρ f ·V t.

F bir= g·ρ Ve · V T

Sonuç olarak Arşimet kuvveti, cismin içine daldırıldığı sıvının yoğunluğuna ve bu cismin hacmine bağlıdır. Ancak bu miktar, elde edilen formüle dahil edilmediğinden, örneğin sıvıya batırılan gövdenin maddesinin yoğunluğuna bağlı değildir.

Şimdi bir sıvıya (veya gaza) batırılmış bir cismin ağırlığını belirleyelim. Bu durumda cismin üzerine etkiyen iki kuvvet yönlenmiş olduğundan zıt taraflar(Yerçekimi aşağı ve Arşimet kuvveti yukarı), o zaman sıvı P1 içindeki vücudun ağırlığı şu şekilde olacaktır: daha az ağırlık boşluktaki bedenler P = gm Arşimet kuvveti hakkında F bir = gm w (nerede M g - vücut tarafından yer değiştiren sıvı veya gaz kütlesi).

Böylece, Eğer bir cisim bir sıvı ya da gaza batırılırsa, yerini değiştirdiği sıvı ya da gazın ağırlığı kadar ağırlık kaybeder..

Örnek. Deniz suyunda hacmi 1,6 m 3 olan bir taşa etki eden kaldırma kuvvetini belirleyiniz.

Sorunun koşullarını yazıp çözelim.

Yüzen cisim sıvının yüzeyine ulaştığında, yukarıya doğru hareketi ile Arşimet kuvveti azalacaktır. Neden? Ancak vücudun sıvıya daldırılan kısmının hacmi azalacağından ve Arşimet kuvveti, sıvının içine daldırılan kısmının hacmindeki ağırlığına eşit olacağından.

Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda, vücut duracak ve kısmen içine daldırılmış sıvının yüzeyinde yüzecektir.

Ortaya çıkan sonuç deneysel olarak kolayca doğrulanabilir.

Drenaj kabına drenaj borusu seviyesine kadar su dökün. Bundan sonra, yüzen gövdeyi daha önce havada tarttıktan sonra tekneye daldıracağız. Suya inen cisim, içine daldırılan vücut kısmının hacmine eşit miktarda su ile yer değiştirir. Bu suyu tarttığımızda, ağırlığının (Arşimet kuvveti), yüzen bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetine veya bu cismin havadaki ağırlığına eşit olduğunu buluyoruz.

Aynı deneyleri farklı sıvılarda (su, alkol, tuz çözeltisi) yüzen diğer cisimlerle yaptıktan sonra, şundan emin olabilirsiniz: Bir cisim bir sıvı içinde yüzüyorsa, onun tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığı ağırlığa eşit bu vücut havada.

Bunu kanıtlamak kolaydır katı bir katının yoğunluğu bir sıvının yoğunluğundan büyükse vücut böyle bir sıvının içinde batar. Yoğunluğu daha düşük olan bir cisim bu sıvıda yüzer. Örneğin bir demir parçası suda batar ama cıvada yüzer. Yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşit olan bir cisim sıvının içinde dengede kalır.

Buzun yoğunluğu suyun yoğunluğundan az olduğu için suyun yüzeyinde yüzer.

Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna göre ne kadar düşük olursa, cismin o kadar az kısmı sıvıya batırılır. .

Şu tarihte: eşit yoğunluklar cisimler ve sıvılar Bir cisim bir sıvının içinde herhangi bir derinlikte yüzer.

Su ve gazyağı gibi birbirine karışmayan iki sıvı, yoğunluklarına göre bir kapta bulunur: kabın alt kısmında - daha yoğun su (ρ = 1000 kg/m3), üstte - daha hafif gazyağı (ρ = 800 kg) /m3) .

Yaşayan canlı organizmaların ortalama yoğunluğu su ortamı, suyun yoğunluğundan çok az farklıdır, bu nedenle ağırlıkları neredeyse tamamen Arşimet kuvveti tarafından dengelenir. Bu sayede suda yaşayan hayvanların karadakiler kadar güçlü ve devasa iskeletlere ihtiyacı yoktur. Aynı sebepten dolayı su bitkilerinin gövdeleri elastiktir.

Bir balığın yüzme kesesi hacmini kolaylıkla değiştirir. Balık, kasların yardımıyla daha derine indiğinde ve üzerindeki su basıncı arttığında, kabarcık büzülür, balığın vücut hacmi azalır ve yukarı itilmez, derinliklerde yüzer. Böylece balıklar belirli sınırlar dahilinde dalışınızın derinliğini ayarlayın. Balinalar akciğer kapasitelerini azaltarak ve artırarak dalışlarının derinliğini düzenlerler.

Gemilerin yelken açması.

Nehirler, göller, denizler ve okyanuslarda seyreden gemiler, farklı malzemelerİle farklı yoğunluklar. Gemilerin gövdesi genellikle çelik saclardan yapılır. Gemilere dayanıklılık kazandıran tüm iç bağlantı elemanları da metalden yapılmıştır. Gemi yapımında kullanılır çeşitli malzemeler suya göre hem daha yüksek hem de daha düşük yoğunluklara sahiptir.

Gemiler nasıl yüzer, gemiye biner ve büyük yükleri nasıl taşır?

Yüzen bir cisimle yapılan bir deney (§ 50), vücudun su altı kısmıyla o kadar çok su çıkardığını ve bu suyun ağırlığının vücudun havadaki ağırlığına eşit olduğunu gösterdi. Bu aynı zamanda herhangi bir gemi için de geçerlidir.

Geminin su altı kısmı tarafından yer değiştiren suyun ağırlığı, kargo havadayken geminin ağırlığına veya kargoyla birlikte gemiye etki eden yerçekimi kuvvetine eşittir..

Geminin suya batırıldığı derinliğe denir taslak . İzin verilen maksimum draft, geminin gövdesinde kırmızı bir çizgiyle işaretlenmiştir. su hattı (Hollandalı'dan. su- su).

Su hattına batırılan bir kap tarafından yer değiştiren suyun ağırlığı güce eşit Yük taşıyan bir gemiye etkiyen yer çekimine geminin yer değiştirmesi denir.

Halihazırda, petrolün taşınması için deplasmanı 5.000.000 kN (5 × 10 6 kN) veya daha fazla olan, yani kargoyla birlikte 500.000 ton (5 × 10 5 t) veya daha fazla kütleye sahip gemiler inşa edilmektedir.

Geminin kendi ağırlığını deplasmandan çıkarırsak bu geminin taşıma kapasitesini buluruz. Taşıma kapasitesi geminin taşıdığı yükün ağırlığını gösterir.

Gemi yapımı eskiden vardı Eski Mısır, Fenike'de (Fenikelilerin en iyi gemi yapımcılarından biri olduğuna inanılıyor), Antik Çin.

Rusya'da gemi inşası 17. ve 18. yüzyılların başında ortaya çıktı. Çoğunlukla savaş gemileri inşa edildi, ancak ilk buz kırıcı ve motorlu gemiler Rusya'da yapıldı. içten yanmalı, nükleer buz kırıcı "Arktika".

Havacılık.

Montgolfier kardeşlerin 1783 tarihli balonunu anlatan çizim: “Balonun görünümü ve tam boyutları Küre"İlk kimdi?" 1786

Antik çağlardan beri insanlar bulutların üzerinde uçabilmenin, suda yüzebilmenin hayalini kurmuşlardır. hava okyanusu denizde yelken açtıklarında. Havacılık için

İlk başta ısıtılmış hava, hidrojen veya helyumla doldurulmuş balonlar kullandılar.

Bir balonun havaya yükselebilmesi için Arşimet kuvvetinin (kaldırma kuvveti) olması gerekir. F Topa etki eden kuvvet yerçekimi kuvvetinden daha büyüktü F ağır, yani F bir > F ağır

Top yukarı doğru yükseldikçe ona etki eden Arşimet kuvveti azalır ( F bir = gρV), yoğunluktan beri üst katmanlar Atmosfer Dünya yüzeyine göre daha azdır. Daha yükseğe çıkmak için toptan özel bir ağırlık (ağırlık) düşürülür ve bu da topu hafifletir. Sonunda top maksimum kaldırma yüksekliğine ulaşır. Topu kabuğundan çıkarmak için özel bir valf kullanılarak gazın bir kısmı serbest bırakılır.

Yatay yönde bir balon yalnızca rüzgarın etkisi altında hareket eder, bu yüzden buna denir. balon (Yunanca'dan hava- hava, stato- ayakta). Çok uzun zaman önce, atmosferin ve stratosferin üst katmanlarını incelemek için devasa balonlar kullanılıyordu. stratosferik balonlar .

Nasıl inşa edileceğini öğrenmeden önce büyük uçaklar yolcu ve kargoların hava yoluyla taşınması için kontrollü balonlar kullanıldı - hava gemileri. Uzun bir şekle sahiptirler; gövdenin altında pervaneyi hareket ettiren motorlu bir gondol asılıdır.

Balon sadece kendi başına yükselmekle kalmıyor, aynı zamanda bazı yükleri de kaldırabiliyor: kabin, insanlar, aletler. Bu nedenle bir balonun ne tür bir yükü kaldırabileceğini öğrenmek için onu belirlemek gerekir. kaldırmak.

Örneğin helyumla dolu 40 m3 hacmindeki bir balonun havaya fırlatılmasına izin verin. Topun kabuğunu dolduran helyumun kütlesi şuna eşit olacaktır:
m Ge = ρ Ge V = 0,1890 kg/m3 40 m3 = 7,2 kg,
ve ağırlığı:
P Ge = g m Ge; P Ge = 9,8 N/kg · 7,2 kg = 71 N.
Havada bu topa etki eden kaldırma kuvveti (Arşimet), 40 m3 hacimli havanın ağırlığına eşittir, yani.
FA = g·ρ hava V; F A = 9,8 N/kg · 1,3 kg/m3 · 40 m3 = 520 N.

Bu, bu topun 520 N - 71 N = 449 N ağırlığındaki bir yükü kaldırabileceği anlamına gelir. Bu, onun kaldırma kuvvetidir.

Aynı hacimde fakat hidrojenle dolu bir balon 479 N'luk bir yükü kaldırabilir. Bu, kaldırma kuvvetinin helyumla dolu bir balonunkinden daha büyük olduğu anlamına gelir. Ancak helyum yanmadığından ve dolayısıyla daha güvenli olduğundan hala daha sık kullanılıyor. Hidrojen yanıcı bir gazdır.

Sıcak havayla dolu bir topu kaldırmak ve indirmek çok daha kolaydır. Bunu yapmak için topun alt kısmında bulunan deliğin altına bir yakıcı yerleştirilir. Bir gaz yakıcı kullanarak topun içindeki havanın sıcaklığını, dolayısıyla yoğunluğunu ve kaldırma kuvvetini düzenleyebilirsiniz. Topun daha yükseğe çıkmasını sağlamak için brülörün alevini artırarak içindeki havayı daha kuvvetli ısıtmak yeterlidir. Brülör alevi azaldıkça bilya içindeki hava sıcaklığı azalır ve bilye aşağıya doğru iner.

Topun ve kabinin ağırlığının kaldırma kuvvetine eşit olacağı bir top sıcaklığı seçebilirsiniz. Daha sonra top havada asılı kalacak ve ondan gözlem yapmak kolaylaşacaktır.

Bilim geliştikçe havacılık teknolojisinde önemli değişiklikler meydana geldi. Balonlar için dayanıklı, dona dayanıklı ve hafif hale gelen yeni mermilerin kullanılması mümkün hale geldi.

Radyo mühendisliği, elektronik ve otomasyon alanındaki gelişmeler insansız balonların tasarlanmasını mümkün kıldı. Bu balonlar hava akımlarını incelemek, atmosferin alt katmanlarındaki coğrafi ve biyomedikal araştırmalar için kullanılıyor.

Sıvılar da dünyadaki tüm cisimler gibi yerçekiminden etkilenir. Bu nedenle, bir kaba dökülen sıvı, ağırlığıyla birlikte Pascal yasasına göre her yöne iletilen basınç oluşturur. Bu nedenle sıvının içinde basınç vardır.. Bu deneyimle doğrulanabilir.

Alt deliği ince bir lastik filmle kapatılmış bir cam tüpe su dökün. Sıvının ağırlığının etkisi altında tüpün kauçuk tabanı bükülecektir (Şekil 93, a).

Deneyimler, su sütununun kauçuk filmin üzerinde ne kadar yüksek olursa, o kadar çok büküldüğünü göstermektedir (Şekil 93, b). Ancak kauçuk taban her büküldükten sonra tüpteki su dengeye gelir ( durur), çünkü yerçekimine ek olarak kauçuk filmin elastik kuvveti de suya etki eder.

İçine suyun döküldüğü kauçuk tabanlı tüpü, suyla daha geniş başka bir kaba indirelim (Şek. 93, c). Tüp aşağı indirildikçe kauçuk filmin yavaş yavaş düzeldiğini göreceğiz. Filmin tamamen düzleştirilmesi, ona yukarıdan ve aşağıdan etki eden kuvvetlerin aynı olduğunu gösterir. Filmin tamamen düzleştirilmesi, tüp ve kaptaki su seviyeleri çakıştığında gerçekleşir.

Aynı deney, Şekil 94, a'da gösterildiği gibi, yan deliğini lastik bir filmle kaplayan bir tüple gerçekleştirilebilir. Bu su dolu tüp, Şekil 94, b'de gösterildiği gibi su dolu başka bir kaba daldırılırsa, tüpteki ve kaptaki su seviyeleri eşit olur olmaz filmin düzeleceğini tekrar fark edeceğiz. Bu, kauçuk filme etki eden kuvvetlerin her iki tarafta da aynı olduğu anlamına gelir.

Dibi düşebilen bir kapla yapılan deney çok açıktır. Böyle bir kap, bir kavanoz suya indirilir (Şek. 95, a). Alttan üste doğru su basıncı kuvveti ile alt kısım kabın kenarına sıkıca bastırılır. Daha sonra kaba su dikkatlice dökülür. Kaptaki su seviyesi kavanozdaki su seviyesiyle çakıştığında alt kısım kaptan çıkar (Şek. 95.6).

Ayırma anında, kaptaki sıvı sütunu yukarıdan aşağıya doğru baskı yapar ve kavanozun içinde bulunan aynı sıvı sütununun basıncı aşağıdan yukarıya doğru iletilir. Bu basınçların her ikisi de aynıdır, ancak yerçekiminin etkisiyle alt kısım silindirden uzaklaşır.

Su ile yapılan deneyler yukarıda anlatılmıştı, ancak su yerine başka bir sıvı alınsaydı bir şeyler olacağı sonucuna varmak kolaydır.

Yani deneyler sıvının içinde basınç olduğunu ve aynı seviyede her yönde basıncın aynı olduğunu göstermektedir. Derinlik arttıkça basınç da artar.

Sorular. 1. Bir sıvının içindeki basıncın farklı seviyelerde farklı olduğunu ancak aynı seviyede her yönde aynı olduğunu deneysel olarak nasıl gösterebilirsiniz? 2. Neden çoğu durumda gazın ağırlığının gazda yarattığı basınç dikkate alınmıyor?