Lufttrykk- kraften som luft presser på jordens overflate. Målt i millimeter kvikksølv, millibar. I gjennomsnitt er det 1,033 g per 1 cm2.
Årsaken som forårsaker vinddannelse er forskjellen i atmosfærisk trykk. Vinden blåser fra et område med høyere atmosfærisk trykk til et område med lavere. Jo større forskjell i atmosfærisk trykk, jo sterkere vind. Fordelingen av atmosfærisk trykk på jorden bestemmer retningen til vindene som råder i troposfæren på forskjellige breddegrader.
De dannes når vanndamp kondenserer i stigende luft på grunn av avkjøling.
. Flytende eller fast vann som faller på jordoverflaten kalles nedbør.
Basert på deres opprinnelse er det to typer sedimenter:
faller fra skyer (regn, snø, graupel, hagl);
dannet på jordens overflate (dugg, frost).
Nedbøren måles ved vannlaget (i mm) som dannes dersom det nedfallende vannet ikke drenerer og fordamper. I gjennomsnitt faller 1130 mm på jorden i året. nedbør.
Nedbørsfordeling. Atmosfærisk nedbør er svært ujevnt fordelt over jordoverflaten. Noen områder lider av overflødig fuktighet, andre av mangelen. Territorier som ligger langs de nordlige og sørlige tropene, hvor luftkvaliteten er høy og behovet for nedbør er spesielt stort, får spesielt lite nedbør.
Hovedårsaken til denne ujevnheten er plasseringen av atmosfæriske trykkbelter. Så, i området til ekvator i beltet lavtrykk Konstant oppvarmet luft inneholder mye fuktighet, den stiger, avkjøles og blir mettet. Derfor er det i ekvatorregionen mange skyer og mye nedbør. Det er også mye nedbør i andre områder av jordoverflaten hvor trykket er lavt.
I belter høytrykk nedadgående luftstrømmer dominerer. Kald luft, synker, inneholder lite fuktighet. Når den senkes, trekker den seg sammen og varmes opp, på grunn av dette beveger den seg bort fra metningspunktet og blir tørrere. Derfor får områder med høytrykk over tropene og nær polene lite nedbør.
Det er fortsatt umulig å bedømme fuktighetstilførselen til et territorium etter mengden nedbør. Mulig fordampning - flyktighet - må tas i betraktning. Det avhenger av mengden solvarme: Jo mer varme det er, jo mer fuktighet, om noen, kan fordampe. Volatiliteten kan være høy, men fordampningen kan være liten. For eksempel er fordampning (hvor mye fuktighet som kan fordampe ved en gitt temperatur) 4500 mm/år, og fordampning (hvor mye fuktighet som faktisk fordamper) er bare 100 mm/år. Fuktighetsinnholdet i området bedømmes etter forholdet mellom fordampning og fordampning. For å bestemme fuktighet brukes fuktighetskoeffisienten. Fuktighetskoeffisient - forhold årlig mengde nedbør til fordampning over samme tidsperiode. Det uttrykkes som en brøkdel i prosent. Hvis koeffisienten er 1, er fuktigheten tilstrekkelig, hvis den er mindre enn 1, er fuktigheten utilstrekkelig, og hvis den er større enn 1, er fuktigheten for høy. Basert på graden av fuktighet skilles våte (fuktige) og tørre (tørre) områder.
OPPGAVER
For å utføre beregninger - grafisk arbeid
I faget "Hydraulikk"
Tema: hydrostatikk
Severodvinsk
GRUNNLEGGENDE TEORETISKE BESTEMMELSER
Hydraulikk, eller teknisk mekanikk for væsker er vitenskapen om lovene om likevekt og bevegelse av væsker, om metodene for å anvende disse lovene til løsning av praktiske problemer;
Væske De kaller et stoff i en aggregeringstilstand som kombinerer egenskapene til en fast tilstand (svært lav komprimerbarhet) og en gassformig tilstand (fluiditet). Lovene om likevekt og bevegelse av dråpevæsker, innenfor visse grenser, kan også brukes på gasser.
En væske kan påvirkes av krefter fordelt over dens masse (volum), kalt gigantisk, og langs overflaten, kalt overfladisk. Den første inkluderer tyngdekraften og treghet, den andre - trykk- og friksjonskreftene.
Press kalles forholdet mellom kraften normal til overflaten og arealet. Med jevn fordeling
Skjærspenning Forholdet mellom friksjonskraften tangent til overflaten og området kalles:
Hvis trykket R regnet fra absolutt null, kalles det absolutt (p abs), og hvis fra betinget null (dvs. sammenlignet med atmosfærisk trykk) r a, At overflødig(r hytte):
Hvis R abs< Р а, то имеется vakuum, hvis verdi:
Rvac = Ra - R abs
Den viktigste fysiske egenskapen til en væske er tetthetρ (kg/m3), bestemt for en homogen væske ved forholdet mellom dens masse m til volum V:
Tetthet ferskvann ved temperatur T = 4°C ρ = = 1000 kg/m 3. Innen hydraulikk brukes ofte konseptet egenvekt γ(N/m 3), dvs. vekt G enheter av væskevolum:
Tetthet og egenvekt er relatert til hverandre ved relasjonen:
Hvor g- tyngdeakselerasjon.
For ferskvann γ vann = 9810 N/m 3
De viktigste fysiske parametrene for væsker som brukes i hydrauliske beregninger er komprimerbarhet, termisk ekspansjon, viskositet og flyktighet.
Komprimerbarhet væsker er preget av en bulk elastisitetsmodul TIL, inkludert i den generaliserte Hookes lov:
Hvor ΔV- økning (i dette tilfellet reduksjon) av væskevolum V, forårsaket av en økning i trykk med Δр. For eksempel for vann K vann ≈2. 10 3 MPa.
Temperaturutvidelse bestemmes av den tilsvarende koeffisienten lik den relative volumendringen når temperaturen endres med 1 °C:
Viskositet er en væskes evne til å motstå skjærkraft. Det er dynamiske (μ) og kinematisk (ν) viskositet. Den første er inkludert i Newtons lov om væskefriksjon, som uttrykker den tangentielle spenningen τ gjennom den tverrgående hastighetsgradienten dv/dt:
KINEMATISK viskositet assosiert med dynamisk forhold
Enheten for kinematisk viskositet er m2/s.
Volatilitet væsker er preget av mettet damptrykk som funksjon av temperatur.
Mettet damptrykk kan betraktes som det absolutte trykket som en væske koker ved ved en gitt temperatur. Derfor er det minste absolutte trykket som et stoff er i flytende tilstand ved, lik det mettede damptrykket R n.p. .
Hovedparametrene for enkelte væsker, deres SI-enheter og ikke-systemenheter som er midlertidig tillatt for bruk, er gitt i vedlegg 1...3.
HYDROSTATIKK
Trykket i en stasjonær væske kalles hydrostatisk og har følgende to egenskaper:
På den ytre overflaten av væsken er den alltid rettet normalt mot innsiden av væskevolumet;
På et hvilket som helst punkt inne i væsken er det likt i alle retninger, det vil si at det ikke avhenger av helningsvinkelen til plattformen som den virker langs.
Ligning som uttrykker hydrostatisk trykk R på et hvilket som helst punkt av en stasjonær væske i tilfellet når, blant massekreftene, bare en tyngdekraft virker på den, kalles det den grunnleggende ligningen for hydrostatikk:
Hvor p 0- trykk på en hvilken som helst overflate av væskenivået, for eksempel på en fri overflate; h- dybden på plasseringen av det aktuelle punktet, målt fra overflaten med trykk p 0.
I tilfeller hvor punktet som vurderes er plassert over overflaten med trykk p 0, er det andre leddet i formel (1.1) negativt.
En annen form for å skrive samme ligning (1.1) har formen
(1.2)
Hvor z og z 0 - vertikale koordinater til et vilkårlig punkt og en fri overflate, målt fra horisontalt plan opp; p/(pg)- piezometrisk høyde.
Hydrostatisk trykk kan konvensjonelt uttrykkes ved høyden på væskekolonnen p/ρg.
I vannteknikkpraksis er ytre trykk ofte lik atmosfærisk: P 0 = P at
Trykkverdien P ved = 1 kg/cm 2 = 9,81. 10 4 n/m g kalt teknisk atmosfære.
Et trykk lik en teknisk atmosfære tilsvarer trykket i en vannkolonne som er 10 meter høy , dvs.
Hydrostatisk trykk bestemt av ligning (1.1) kalles totalt eller absolutt trykk. I det følgende vil vi betegne dette presset p abs eller p'. Vanligvis er man i hydraulikktekniske beregninger ikke interessert i totaltrykk, men i forskjellen mellom totaltrykk og atmosfærisk trykk, dvs. det s.k. måletrykk
I den følgende presentasjonen vil vi beholde notasjonen R for manometertrykk.
Figur 1.1
Summen av leddene gir verdien totalt hydrostatisk hode
Mengde -- uttrykker hydrostatisk hode N unntatt atmosfærisk trykk p at /ρg, dvs.
I fig. 1.1, er planet for total hydrostatisk trykkhøyde og planet for hydrostatisk trykkhøyde vist for tilfellet når den frie overflaten er under atmosfærisk trykk p 0 = p at.
Grafisk representasjon av størrelse og retning hydrostatisk trykk som virker på et hvilket som helst punkt på overflaten kalles det hydrostatiske trykkdiagrammet. For å konstruere et diagram, må du plotte verdien av hydrostatisk trykk for punktet som vurderes normalt til overflaten som det virker på. Så for eksempel et diagram av manometrisk trykk på et flatt skrånende skjold AB(Fig. 1.2,a) vil representere en trekant ABC, og diagrammet over det totale hydrostatiske trykket er en trapes A"B"C"D"(Fig. 1.2, b).
Figur 1.2
Hvert segment av diagrammet i fig. 1.2,a (for eksempel OK) vil representere manometertrykket på punktet TIL, dvs. p K = ρgh K , og i fig. 1,2, b - totalt hydrostatisk trykk
Kraften av væsketrykk på en flat vegg er lik produktet av hydrostatisk trykk ρ s ved veggflatens tyngdepunkt ved veggflaten S, dvs.
Sentrum av trykk(maktsanvendelsespunkt F) ligger under områdets tyngdepunkt eller sammenfaller med sistnevnte i tilfellet med en horisontal vegg.
Avstanden mellom områdets tyngdepunkt og trykksenteret i retning normalen til skjæringslinjen mellom veggplanet og væskens frie overflate er lik
hvor J 0 er treghetsmomentet til veggarealet i forhold til aksen som går gjennom områdets tyngdepunkt og parallelt med skjæringslinjen mellom veggplanet og den frie overflaten: y s- koordinat for områdets tyngdepunkt.
Kraften av væsketrykk på en buet vegg, symmetrisk i forhold til det vertikale planet, er summen av det horisontale F G og vertikal F B komponenter:
Horisontal komponent F G lik kraften til væsketrykket på den vertikale projeksjonen av en gitt vegg:
Vertikal komponent F B lik væskens vekt i volum V, innelukket mellom denne veggen, den frie overflaten av væsken og en vertikal projeksjonsflate trukket langs veggens kontur.
Hvis overtrykk p 0 på den frie overflaten av væsken er forskjellig fra null, så når du beregner denne overflaten bør mentalt heves (eller senkes) til en høyde (piezometrisk høyde) p 0 /(ρg)
Flytende kropper og deres stabilitet. Betingelsen for at en kropp skal flyte uttrykkes av likheten
G=P (1,6)
Hvor G- kroppsvekt;
R- den resulterende kraften av væsketrykk på en kropp nedsenket i den - Arkimedisk styrke.
Makt R kan finnes ved formelen
P=ρgW (1,7)
Hvor ρg- egenvekt av væsken;
W- volumet av væske som fortrenges av et legeme, eller fortrengning.
Makt R er rettet oppover og passerer gjennom tyngdepunktet til forskyvningen.
Utkast kropp på kalles nedsenkningsdybden til det laveste punktet på den fuktede overflaten (fig. 1.3, a). Svømmeaksen forstås som en linje som går gjennom tyngdepunktet MED og forskyvningssenter D, tilsvarende kroppens normale posisjon i en likevektstilstand (fig. 1.3, en )-
Vannlinje kalles skjæringslinjen mellom overflaten av et flytende legeme og væskens frie overflate (fig. 1.3,b). Flytende fly ABEF kalt planet oppnådd fra skjæringspunktet mellom kroppen og væskens frie overflate, eller med andre ord, planet begrenset av vannlinjen.
Figur 1.3
I tillegg til å oppfylle navigasjonsbetingelsene (1.5), skal karosseri (skip, lekter etc.) tilfredsstille stabilitetsbetingelser. Et flytende legeme vil være stabilt hvis vektkraften under en rulling G og arkimedisk styrke R skape et øyeblikk som har en tendens til å ødelegge rullen og returnere kroppen til sin opprinnelige posisjon.
Figur 1.4
Når kroppen kommer til overflaten (fig. 1.4), vil forskyvningssenteret ved små rullevinkler (α<15°) перемещается по некоторой дуге, проведенной из точки пересечения линии действия силы R med en flytende akse. Dette punktet kalles metasenteret (i fig. 1.4 punktet M). I fremtiden vil vi kun vurdere stabilitetsforhold når kroppen flyter på overflaten med små rullevinkler.
Hvis tyngdepunktet til kropp C ligger under forskyvningssenteret, vil svømming være ubetinget stabil (fig. 1.4, a).
Hvis tyngdepunktet til kroppen C ligger over forskyvningssenteret D, da vil svømming være stabil bare hvis følgende betingelse er oppfylt (fig. 1-9, b):
Hvor ρ - metasentrisk radius, dvs. avstanden mellom forskyvningssenteret og metasenteret
δ - avstand mellom tyngdepunktet til kroppen C og forskyvningssenteret D. Metasentrisk radius ρ finnes ved formelen:
hvor J 0 er treghetsmomentet til det flytende planet eller området begrenset av vannlinjen i forhold til lengdeaksen (fig. 1-8.6);
W- forskyvning.
Hvis tyngdepunktet til kroppen C er plassert over forskyvningssenteret og metasenteret, så er kroppen ustabil; fremvoksende kraftpar G Og R har en tendens til å øke rullen (fig. 1.4, V).
RETNINGSLINJER FOR LØSNING AV PROBLEMER
Når du løser problemer i hydrostatikk, må du først og fremst forstå grundig og ikke forveksle begreper som trykk R og styrke F.
Når man løser problemer med å bestemme trykket ved et bestemt punkt i en stasjonær væske, bør man bruke den grunnleggende ligningen for hydrostatikk (1.1). Når du bruker denne ligningen, må du huske på at det andre leddet på høyre side av denne ligningen kan være enten positivt eller negativt. Det er klart, når dybden øker, øker trykket, og når dybden øker, reduseres det.
Det er nødvendig å skille klart mellom absolutte, overskytende og vakuumtrykk og være sikker på å vite forholdet mellom trykk, egenvekt og høyden som tilsvarer dette trykket (piezometrisk høyde).
Når man løser problemer der stempler eller systemer av stempler er gitt, bør man skrive en likevektsligning, dvs. summen av alle krefter som virker på stempelet (stempelsystemet) er lik null.
Problemer bør løses i det internasjonale systemet av måleenheter SI.
Løsningen på problemet må ledsages av nødvendige forklaringer, tegninger (om nødvendig), en liste over de innledende mengdene (den "gitte" kolonnen), og konvertering av enheter til SI-systemet.
EKSEMPLER PÅ Å LØSE PROBLEMER I HYDROSTATIKK
Oppgave 1. Bestem det totale hydrostatiske trykket i bunnen av et kar fylt med vann. Fartøyet er åpent på toppen, trykket på den frie overflaten er atmosfærisk. Vanndybde i fartøyet h = 0,60 m.
Løsning:
I dette tilfellet har vi p 0 = p at og bruker derfor formel (1.1) i skjemaet
p"=9.81.10 4 +9810. 0.6 = 103986 Pa
Svar p'=103986 Pa
Oppgave 2. Bestem høyden på vannsøylen i piezometeret over væskenivået i et lukket kar. Vannet i karet er under absolutt trykk p" 1 = 1,06 på(tegning til oppgave 2).
Løsning.
La oss skape likevektsbetingelser for et felles punkt EN(se bilde ). Punkttrykk EN venstre:
Høyre trykk:
Ved å likestille høyresiden av ligningene og redusere med γg får vi:
Den indikerte ligningen kan også oppnås ved å lage en likevektsbetingelse for punkter som befinner seg i et hvilket som helst horisontalt plan, for eksempel i planet OO(se bilde). La oss ta flyet som begynnelsen av piezometerleseskalaen OO og fra den resulterende ligningen finner vi høyden på vannsøylen i piezometret h.
Høyde h er lik:
=0,6 meter
Et piezometer måler størrelsen på manometertrykket uttrykt ved høyden på en væskekolonne.
Svar: h = 0,6 meter
Oppgave 3. Bestem høyden som vannet stiger til i en vakuummåler hvis det absolutte lufttrykket inne i sylinderen p' = 0,95 på(Figur 1-11). Oppgi hvilket trykk en vakuummåler måler.
Løsning:
La oss lage en likevektstilstand i forhold til horisontalplanet O-O:
hydrostatisk trykk som virker fra innsiden:
Hydrostatisk trykk i plan OM-OM, handler fra utsiden,
Siden systemet er i likevekt, altså
Oppgave 4. Bestem manometertrykket på punktet EN rørledning, hvis høyden på kvikksølvsøylen i henhold til piezometeret er h 2 = 25 cm Sentrum av rørledningen er plassert ved h 1 = 40 cm under skillelinjen mellom vann og kvikksølv (tegning for problemet).
Løsning: Finn trykket ved punkt B: p" B = p" A-γ h 1, siden punkt I plassert over punktet EN etter beløpet h 1. Ved punkt C vil trykket være det samme som ved punkt I, siden trykket i vannsøylen h gjensidig balansert, dvs.
derav måletrykket:
Erstatter numeriske verdier , vi får:
r "A -r atm=37278 Pa
Svar: p" A -r atm=37278 Pa
OPPGAVER
Oppgave 1.1. En beholder fylt med bensin og uten luft ble varmet opp i solen til en temperatur på 50 °C. Hvor mye ville trykket av bensin inne i beholderen økt hvis den var helt stiv? Starttemperaturen til bensin er 20 0 C. Bulkmodulen til bensin tas lik K = 1300 MPa, koeffisienten for termisk utvidelse β = 8. 10 -4 1/g.
Oppgave 1.2. Bestem overskuddstrykket på bunnen av havet, hvis dybde er h = 10 km, ta tettheten av sjøvann ρ = 1030 kg/m 3 og betrakt det som inkompressibelt. Bestem tettheten til vann på samme dybde, ta hensyn til kompressibilitet og ta bulkelastisitetsmodulen K = 2. 10 3 MPa.
Oppgave 1.3. Finn loven om trykkendringer R atmosfærisk luft i høyden z , med tanke på avhengigheten av dens tetthet på isotermisk trykk. Faktisk, opp til en høyde på z = 11 km, synker lufttemperaturen i henhold til en lineær lov, dvs. T=T 0 -β z , hvor β = 6,5 grader/km. Definer avhengighet p = f(z) tar hensyn til den faktiske endringen i lufttemperatur med høyde.
Oppgave 1.4. Bestem overskytende vanntrykk i røret I, hvis trykkmålerens avlesning er p m = 0,025 MPa. Forbindelsesrøret er fylt med vann og luft, som vist i diagrammet, med H 1 = 0,5 m; H2 = 3 m.
Hvordan vil manometeravlesningen endres hvis hele koblingsrøret fylles med vann ved samme trykk i røret (luften slippes ut gjennom kran K)? Høyde H 3 = 5 m.
Oppgave 1.5. Det U-formede røret er fylt med vann og bensin. Bestem tettheten til bensin hvis h b = 500 mm; h in = = 350 mm. Ignorer kapillæreffekten.
Oppgave 1.6. Vann og bensin helles i en sylindrisk tank med en diameter på D = 2 m til et nivå på H = 1,5 m. Vannstanden i piezometeret er h = 300 mm lavere enn bensinnivået. Bestem mengden bensin i tanken hvis ρ b = 700 kg/m 3 .
Oppgave 1.7. Bestem det absolutte lufttrykket i karet hvis avlesningen av kvikksølvanordningen er h = 368 mm, høyde H = 1 m. Tetthet av kvikksølv ρ = 13600 kg/m 3. Atmosfærisk trykk 736 mm Hg. Kunst.
Oppgave 1.8. Bestem overskuddstrykket p 0 av luft i trykktanken i henhold til avlesningen av en trykkmåler som består av to U-formede rør med kvikksølv. Forbindelsesrørene er fylt med vann. Nivåmerker er gitt i meter. Hvilken høyde N det må være et piezometer for å måle det samme trykket p 0 Tetthet av kvikksølv ρ = 13600 kg/m 3.
Oppgave 1.9. Bestem kraften til væsketrykk (vann) på et kumlokk med en diameter på D=l m i følgende to tilfeller:
1) trykkmåleravlesning p m = 0,08 MPa; Ho = 1,5 m;
2) avlesning av en kvikksølvvakuummåler h= 73,5 mm ved a= 1m; ρ RT = 13600 kg/m3; H0 = 1,5 m.
Oppgave 1.10. Bestem den volumetriske elastisitetsmodulen til væsken hvis den er under påvirkning av en belastning EN med en masse på 250 kg, kjører stempelet en avstand Δh = 5 mm. Starthøyde på stempelposisjonen (uten belastning) H = 1,5 m, stempeldiametre d = 80 mm N tank D= 300 mm, tankhøyde h = 1,3 m. Forsømmelse av stempelets vekt. Reservoaret anses som absolutt stivt.
Oppgave 1.11. For å sette trykk på en underjordisk rørledning med vann (sjekk for lekkasjer), brukes en manuell stempelpumpe. Bestem volumet av vann (elastisitetsmodul TIL= 2000 MPa), som må pumpes inn i rørledningen for å øke overtrykket i den fra 0 til 1,0 MPa. Vurder rørledningen som absolutt stiv. Rørledningsdimensjoner: lengde L = 500 m, diameter d = 100 mm. Hva er kraften på pumpehåndtaket i siste krympeøyeblikk, hvis diameteren til pumpestemplet d n = 40 mm, og forholdet mellom armene til spakmekanismen a/v= 5?
Oppgave 1.12. Bestem det absolutte lufttrykket i tanken s 1, hvis ved atmosfærisk trykk tilsvarende h a = 760 mm Hg. Art., avlesning av kvikksølvvakuummåleren h RT = 0,2 m, høyde h = 1,5 m. Hva er avlesningen av fjærvakuummåleren? Tettheten av kvikksølv er ρ=13600 kg/m3.
Oppgave 1.13. Når rørledningskranen er stengt TIL Bestem det absolutte trykket i en tank nedgravd i en dybde på H = 5 m, hvis avlesningen av en vakuummåler installert i en høyde på h = 1,7 m er lik pvac = 0,02 MPa. Atmosfærisk trykk tilsvarer p a = 740 mm Hg. Kunst. Tetthet av bensin ρ b = 700 kg/m 3.
Oppgave 1.14. Bestem trykket p' 1, hvis piezometeravlesningen h =0,4 m. Hva er manometertrykk?
Oppgave 1.15. Definer vakuum rvac og absolutt trykk inne i sylinderen p" inn(Fig. 1-11), hvis vakuummålerens avlesning h = 0,7 m aq. Kunst.
1) i sylinderen og i venstre rør - vann , og i høyre rør - kvikksølv (ρ = 13600 kg/m 3 );
2) i sylinderen og det venstre røret - luft , og i høyre rør er det vann.
Bestem hvor mange prosent er trykket til luftsøylen i røret fra manometertrykket beregnet i det andre tilfellet?
Når du løser et problem, ta h 1 = 70 cm,h 2 = = 50 cm.
Oppgave 1.17. Hva blir høyden på kvikksølvkolonnen h 2 (fig. for oppgave 1.16) hvis manometertrykket til oljen i sylinderen A p a = 0,5 at, og høyden på oljekolonnen (ρ=800 kg/m 3) t 1 =55 cm?
Oppgave 1.18. Bestem høyden på kvikksølvsøylen h 2, (figur), hvis plasseringen av rørledningssenteret EN vil øke i forhold til det som er angitt i figuren og vil bli h 1 = 40 cm over skillelinjen mellom vann og kvikksølv. Ta overtrykket i røret til å være 37 278 Pa .
Oppgave 1.19. Bestem i hvilken høyde z kvikksølvnivået i piezometeret vil bli etablert hvis, ved manometertrykk i røret RA = 39240 Pa og lesing h=24 cm systemet er i likevekt (se figur).
Oppgave 1.20. Bestem egenvekten til en bjelke som har følgende dimensjoner: bredde b=30 cm, høyde h=20 cm og lengde l = 100 cm hvis det er utkast y=16 cm
Oppgave 1.21. Et stykke granitt veier 14,72 N i luft og 10,01 N i en væske med en relativ egenvekt på 0,8. Bestem volumet til et stykke granitt, dets tetthet og egenvekt.
Oppgave 1.22 En trebjelke på 5,0 x 0,30 m og 0,30 m høy senkes ned i vannet. Til hvilken dybde vil den synke hvis bjelkens relative vekt er 0,7? Bestem hvor mange personer som kan stå på bjelken slik at den øvre overflaten av bjelken er i flukt med den frie overflaten av vannet, forutsatt at hver person har en gjennomsnittlig masse på 67,5 kg.
Oppgave 1.23 En rektangulær metalllekter 60 m lang, 8 m bred, 3,5 m høy, lastet med sand, veier 14126 kN. Bestem dypgående til lekteren. Hvilket volum sand V p må losses slik at lekterens nedsenkningsdybde er 1,2 m, hvis den relative egenvekten til våt sand er 2,0?
Oppgave 1.24. Den volumetriske forskyvningen av ubåten er 600 m 3 . For å senke båten ble avdelingene fylt med sjøvann i en mengde på 80 m 3. Den relative egenvekten til sjøvann er 1,025. Bestem: hvilken del av volumet av båten (i prosent) som vil bli nedsenket i vann hvis alt vannet fjernes fra ubåten og det flyter opp; Hva veier en ubåt uten vann?
Stoffet kan stikkes hull med en nål, men ikke med blyant (hvis du bruker samme kraft). Blyanten og nålen har forskjellige former og legger derfor forskjellig trykk på stoffet. Presset er allestedsnærværende. Den aktiverer mekanismene (se artikkel ""). Det påvirker. utøve press på overflatene de kommer i kontakt med. Atmosfærisk trykk påvirker været En enhet for å måle atmosfærisk trykk -.
Hva er press
Når en kropp blir påvirket vinkelrett på overflaten, er kroppen under press. Trykket avhenger av hvor stor kraften er og overflatearealet som kraften påføres. Går du for eksempel ut i snøen i vanlige sko, kan du falle igjennom; Men dette skjer ikke hvis vi tar på oss ski. Vekten på kroppen er den samme, men i det andre tilfellet vil trykket fordeles over en større overflate. Jo større overflate, jo mindre trykk. Reinsdyr har brede hover - de går tross alt på snø, og hovtrykket på snøen skal være så lite som mulig. Hvis kniven er skarp, påføres kraften på en liten overflate. En sløv kniv fordeler kraft over en større overflate, og skjærer derfor dårligere. Trykkenhet - pascal(Pa) - oppkalt etter den franske vitenskapsmannen Blaise Pascal (1623 - 1662), som gjorde mange funn innen atmosfæretrykk.
Trykk av væsker og gasser
Væsker og gasser har formen til beholderen der de er inneholdt. I motsetning til faste stoffer, utøver væsker og gasser trykk på alle veggene i beholderen. Trykket av væsker og gasser er rettet i alle retninger. legger press ikke bare på bunnen, men også på veggene i akvariet. Selve akvariet trykker bare nedover. trykker på innsiden av fotballen i alle retninger, og derfor er ballen rund.
Hydrauliske mekanismer
Virkningen av hydrauliske mekanismer er basert på væsketrykk. Væske komprimeres ikke, så hvis det påføres kraft, vil den bli tvunget til å bevege seg. Og bremsene fungerer på et hydraulisk prinsipp. Redusering av hjulhastigheten oppnås ved hjelp av bremsevæsketrykk. Føreren trykker på pedalen, stemplet pumper bremsevæske gjennom sylinderen, så strømmer den gjennom røret inn i de to andre sylindrene og trykker på stemplene. Stemplene presser bremseklossene mot hjulet. Den resulterende bremser rotasjonen av hjulet.
Pneumatiske mekanismer
Pneumatiske mekanismer fungerer på grunn av trykket fra gasser - vanligvis luft. I motsetning til væsker kan luft komprimeres, og deretter øker trykket. Handlingen til en jackhammer er basert på det faktum at et stempel komprimerer luften inne i det til et veldig høyt trykk. I en jackhammer presser trykkluft på kutteren med en slik kraft at selv stein kan bores.
Et skum brannslukningsapparat er en pneumatisk enhet som går på komprimert karbondioksid. Ved å klemme på håndtaket slipper du det komprimerte karbondioksidet som finnes i beholderen. Gassen presser ned med enorm kraft på spesialløsningen, og forskyver den inn i røret og slangen. En strøm av vann og skum skyter ut av slangen.
Atmosfæretrykk
Atmosfærisk trykk skapes av vekten av luft over overflaten. For hver kvadratmeter trykker luften med en kraft som er større enn vekten til en elefant. Trykket er høyere nær jordoverflaten enn høyt på himmelen. I 10 000 meters høyde, der jetfly flyr, er trykket lavt, siden det er lite luftmasse som presser ovenfra. 
Normalt atmosfærisk trykk opprettholdes i flykabinen slik at folk kan puste fritt i store høyder. Men selv i en trykksatt flykabin, blir folks ører blokkert når trykket blir lavere enn trykket inne i aurikkelen.
Atmosfærisk trykk måles i millimeter kvikksølv. Når trykket endres, endres det også. Lavtrykk betyr dårligere vær. Høytrykk gir klarvær. Normalt trykk ved havnivå er 760 mm (101 300 Pa). På orkandager kan den falle til 683 mm (910 Pa).
KORT TEORI. Den viktigste egenskapen til en væske er eksistensen fri overflate. Molekylene i overflatelaget til væsken, som har en tykkelse på ca. 10 -9 m, er i en annen tilstand enn molekylene i væskens tykkelse. Overflatelaget utøver trykk på væsken, kalt molekylært, som fører til opptreden av krefter kalt krefter overflatespenning.
Overflatespenningskrefter på et hvilket som helst punkt på overflaten er rettet tangentielt til den og normal til ethvert element i en linje mentalt trukket på overflaten av væsken. Overflatespenningskoeffisient-fysisk mengde som viser kraften til overflatespenningen som virker per lengdeenhet av linjen som deler overflaten av væsken i deler:
På den annen side kan overflatespenning defineres som en verdi numerisk lik den frie energien til et enhetsoverflatelag av en væske. Under gratis energi forstå den delen av energien i systemet som arbeid kan gjøres på grunn av under en isoterm prosess.
Overflatespenningskoeffisienten avhenger av væskens natur. For hver væske er det en funksjon av temperaturen og avhenger av hvilket medium som befinner seg over væskens frie overflate.
EKSPERIMENTELL OPPSETT. Det eksperimentelle oppsettet er vist i fig. 1. Den består av en aspirator A koblet til et mikromanometer M og en beholder B som inneholder væsken som testes. Vann helles i aspiratoren. Ved hjelp av kran K kan aspirator A kobles fra kar B og kobles til samme kar C med en annen væske som skal testes. Fartøy B og C er tett lukket med gummipropper som hver har et hull. Et glassrør er satt inn i hvert hull, hvis ende er en kapillær. Kapillæren er nedsenket til en veldig liten dybde i væsken (slik at den bare berører overflaten av væsken). Mikromanometeret måler forskjellen i lufttrykk i atmosfæren og aspiratoren, eller, det samme, i kapillæren og karet B eller C.
Mikromanometeret består av to kommuniserende kar, hvorav det ene er en kopp med stor diameter, og det andre er et skråstilt glassrør med liten diameter (2 - 3 mm) (fig. 2). Hvis forholdet mellom tverrsnittsarealene til koppen og røret er tilstrekkelig stort, kan nivåendringen i koppen neglisjeres. Deretter, fra væskenivået i et rør med liten diameter, kan den målte verdien av trykkforskjellen bestemmes:
Hvor - tetthet av målevæske; - avstanden til det antatte konstante væskenivået i koppen til nivået i røret langs skråningen av røret; - vinkelen som dannes av det skråstilte røret med horisontalplanet.
I det første øyeblikket, når lufttrykket over overflaten av væsken i kapillæren og karet B er det samme og lik atmosfærisk trykk. Nivået av den fuktende væsken i kapillæren er høyere enn i kar B, og nivået av den ikke-fuktende væsken er lavere, siden den fuktende væsken i kapillæren danner en konkav menisk, og den ikke-fuktende væsken danner en konveks menisk. .
Molekyltrykket under en konveks overflate av en væske er større, og under en konkav overflate er det mindre i forhold til trykket under en flat overflate. Det molekylære trykket forårsaket av krumningen av overflaten kalles vanligvis overskytende kapillærtrykk (Lapplace-trykk). Overskuddstrykk under en konveks overflate anses som positiv, under en konkav overflate - negativ. Den er alltid rettet mot midten av krumningen av overflateseksjonen, dvs. mot sin konkavitet. Når det gjelder en sfærisk overflate, kan overtrykket beregnes ved å bruke formelen:
hvor er overflatespenningskoeffisienten, er radiusen til den sfæriske overflaten.
Væsken som fukter kapillæren stiger til det hydrostatiske trykket til en væskekolonne med høyde (fig. 3a) balanserer overtrykket, som i dette tilfellet er rettet oppover. Høyde 0 bestemmes ut fra likevektstilstanden:
hvor er akselerasjonen av fritt fall, dvs.
Hvis du skrur på kranen til aspirator A og sakte slipper vann fra den, vil lufttrykket i aspiratoren, i karet B koblet til den og i den skrånende albuen til mikromanometeret begynne å avta. I en kapillær over overflaten av væsken er trykket lik atmosfærisk trykk. Som et resultat av den økende trykkforskjellen vil den flytende menisken i kapillæren senkes, og beholde krumningen, til den faller ned til den nedre enden av kapillæren (fig. 3b). I dette øyeblikket vil lufttrykket i kapillæren være lik:
hvor er lufttrykket i kar B, er dybden av nedsenking av kapillæren i væsken, - Laplace trykk. Forskjellen i lufttrykk i kapillæren og karet B er lik:
+ p = p ut +ρg h = 2σ / r +ρg h
Fra dette øyeblikket begynner krumningen av menisken å endre seg. Lufttrykket i aspiratoren og karet B fortsetter å synke. Når trykkforskjellen øker, reduseres krumningsradiusen til menisken og krumningen øker. Det kommer et øyeblikk da krumningsradiusen blir lik kapillærens indre radius (fig. 3c), og trykkforskjellen blir maksimal. Da øker krumningsradiusen til menisken igjen, og likevekten vil være ustabil. Det dannes en luftboble, som bryter bort fra kapillæren og stiger til overflaten. Væsken lukker hullet. Så gjentas alt. I fig. Figur 4 viser hvordan krumningsradiusen til den flytende menisken endres, fra det øyeblikket den når den nedre enden av kapillæren.
Av ovenstående følger det at:
, (1)
hvor er den indre radiusen til kapillæren. Denne forskjellen kan bestemmes ved hjelp av et mikromanometer, siden
Hvor - tettheten til den manometriske væsken, - den maksimale forskyvningen av væskenivået i det skråstilte røret til mikromanometeret, - vinkelen mellom den skrånende albuen til mikromanometeret og horisontalen (se fig. 2).
Fra formlene (1) og (2) får vi:
. (3)
Siden nedsenkingsdybden av kapillæren i væsken er ubetydelig, kan den neglisjeres, da:
eller 
, (4)
hvor er den indre diameteren til kapillæren.
I tilfellet når væsken ikke fukter veggene til kapillæren, tas den ytre diameteren til kapillæren som i formel (4). Vann brukes som en manometrisk væske i et mikromanometer ( = 1×10 3 kg/m 3).
MÅLINGER.
1. Fyll aspiratoren med vann opp til merket og lukk den. For å oppnå likt trykk i begge albuene på mikromanometeret, fjern ventil K for en kort stund. Plasser den i en posisjon der den kobler karet til aspiratoren.
2. Åpne aspiratorkranen slik at trykkendringen skjer tilstrekkelig sakte. Luftbobler bør bryte av omtrent hvert 10. til 15. sekund. Når den spesifiserte bobledannelsesfrekvensen er etablert, kan målinger utføres.
TRENING. 1. Bruk et termometer til å bestemme og registrere romtemperaturen t.
2. Bestem maksimal forskyvning av væskenivået i den skrånende albuen på mikromanometeret ni ganger. For å beregne overflatespenningskoeffisienten, ta gjennomsnittsverdien N gj.sn.
3. Bestem på samme måte overflatespenningskoeffisienten til etylalkohol.
4. Finn maksimale absolutte og relative feil ved bestemmelse av overflatespenningen til hver væske. Skriv ned de endelige måleresultatene for hver væske, ta hensyn til nøyaktigheten ved hjelp av formelen.
Trykk - en mengde lik forholdet mellom kraften som virker vinkelrett på overflaten kalles trykk. En trykkenhet er trykket som produseres av en kraft på 1 N som virker på en overflate på 1 m2 vinkelrett på denne overflaten.
Derfor, for å bestemme trykket, må kraften som virker vinkelrett på overflaten divideres med overflatearealet.
Det er kjent at gassmolekyler beveger seg tilfeldig. Når de beveger seg, kolliderer de med hverandre, så vel som med veggene i beholderen som inneholder gassen. Det er mange molekyler i en gass, og derfor er antallet påvirkninger veldig stort. Selv om slagkraften til et individuelt molekyl er liten, er effekten av alle molekyler på veggene i karet betydelig, og det skaper gasstrykk. Så trykket av gassen på veggene til fartøyet (og på kroppen plassert i gassen) er forårsaket av påvirkningene av gassmolekyler.
Når volumet av en gass minker, øker trykket, og når volumet øker, synker trykket, forutsatt at massen og temperaturen til gassen forblir uendret.
I enhver væske er ikke molekylene stivt bundet, og derfor tar væsken formen til beholderen den helles i. Som faste stoffer utøver væske trykk på bunnen av beholderen. Men i motsetning til faste stoffer, utøver væske også trykk på veggene i beholderen.
For å forklare dette fenomenet, la oss mentalt dele væskekolonnen i tre lag (a, b, c). Samtidig kan du se at det er trykk inne i selve væsken: væsken er under tyngdekraften, og vekten av dens øvre lag virker på de nedre lagene av væsken. Tyngdekraften som virker på lag a presser det mot det andre laget b. Lag b overfører trykket som utøves på det i alle retninger. I tillegg virker tyngdekraften også på dette laget, og presser det mot det tredje laget c. Følgelig øker trykket i det tredje trinnet, og det vil være størst i bunnen av karet.
Trykket inne i en væske avhenger av dens tetthet.
Trykket som utøves på en væske eller gass overføres uten endring til hvert punkt i volumet av væsken eller gassen. Denne uttalelsen kalles Pascals lov.
SI-enheten for trykk er trykket som produseres av en kraft på 1 N på en overflate på 1 m2 vinkelrett på den. Denne enheten kalles pascal (Pa).
Navnet på trykkenheten er gitt til ære for den franske forskeren Blaise Pascal
Blaise Pascal
Blaise Pascal - fransk matematiker, fysiker og filosof, født 19. juni 1623. Han var det tredje barnet i familien. Moren hans døde da han var bare tre år gammel. I 1632 forlot Pascals familie Clermont og dro til Paris. Pascals far hadde en god utdannelse og bestemte seg for å gi den videre direkte til sønnen. Faren hans bestemte at Blaise ikke skulle studere matematikk før han var 15, og alle matematiske bøker ble fjernet fra hjemmet deres. Imidlertid presset Blaises nysgjerrighet ham til å studere geometri i en alder av 12. Da faren fant ut det, ga han etter og lot Blaise studere Euklid.
Blaise Pascal ga betydelige bidrag til utviklingen av matematikk, geometri, filosofi og litteratur.
I fysikk studerte Pascal barometertrykk og hydrostatikk.
Basert på Pascals lov er det enkelt å forklare følgende eksperiment.
Vi tar en ball som har trange hull på forskjellige steder. Et rør er festet til kulen som et stempel er satt inn i. Fyller du en kule med vann og dytter et stempel inn i røret, vil vann strømme ut av alle hullene i kulen. I dette eksperimentet trykker et stempel på overflaten av vann i et rør.
Pascals lov
Vannpartiklene som befinner seg under stempelet, når de komprimeres, overfører trykket til andre lag som ligger dypere. Dermed overføres trykket til stempelet til hvert punkt av væsken som fyller kulen. Som et resultat blir noe av vannet presset ut av ballen i form av bekker som renner ut av alle hullene.
Hvis ballen er fylt med røyk, vil røykstrømmer begynne å komme ut av alle hullene i ballen når stempelet skyves inn i røret. Dette bekrefter (at gasser overfører trykket som utøves på dem likt i alle retninger). Så erfaring viser at det er trykk inne i væsken og på samme nivå er det likt i alle retninger. Med dybden øker trykket. Gasser er ikke forskjellig fra væsker i denne forbindelse.
Pascals lov gjelder for væsker og gasser. Imidlertid tar han ikke hensyn til en viktig omstendighet - eksistensen av vekt.
Under jordiske forhold kan dette ikke glemmes. Vann veier også. Derfor er det klart at to steder som ligger på forskjellige dyp under vann vil oppleve forskjellige trykk.
Trykket av vann på grunn av tyngdekraften kalles hydrostatisk.
Under terrestriske forhold presser luft oftest på den frie overflaten av en væske. Lufttrykk kalles atmosfærisk trykk. Trykk på dybden består av atmosfærisk og hydrostatisk trykk.
Hvis to kar med forskjellige former, men med samme vannnivåer i dem, er forbundet med et rør, vil vannet ikke passere fra ett kar til et annet. En slik overgang kunne skje dersom trykket i karene var forskjellige. Men dette er ikke tilfelle, og i kommuniserende fartøyer, uansett form, vil væsken alltid være på samme nivå.
For eksempel, hvis vannstandene i kommuniserende fartøy er forskjellige, vil vannet begynne å bevege seg og nivåene blir like.
Vanntrykket er mye større enn lufttrykket. På en dybde på 10 m presser vann 1 cm2 med en ekstra kraft på 1 kg til atmosfærisk trykk. På en kilometers dybde - med en kraft på 100 kg per 1 cm2.
Havet er noen steder mer enn 10 km dypt. Vanntrykkkreftene på slike dyp er ekstremt høye. Trestykker, senket til en dybde på 5 km, komprimeres av dette enorme trykket så mye at de etter dette synker i en tønne med vann, som murstein.
Dette enorme presset skaper store hindringer for forskere av marint liv. Dyphavsnedstigninger utføres i stålkuler - de såkalte bathysfærene, eller bathyscapes, som må tåle trykk over 1 tonn per 1 cm2.
Ubåter går bare ned til en dybde på 100 - 200m.
Trykket til væsken i bunnen av karet avhenger av tettheten og høyden på væskekolonnen.
La oss måle vanntrykket i bunnen av glasset. Selvfølgelig er bunnen av glasset deformert under påvirkning av trykkkrefter, og når vi kjenner størrelsen på deformasjonen, kan vi bestemme størrelsen på kraften som forårsaket det og beregne trykket; men denne deformasjonen er så liten at det er praktisk talt umulig å måle den direkte. Siden det er praktisk å bedømme ved deformasjonen av et gitt legeme trykket som utøves på det av en væske bare i tilfelle når deformasjonene er nøyaktig store, for praktisk talt å bestemme trykket til en væske, brukes spesielle enheter - trykkmålere, i hvor deformasjonen har en relativt stor, lett målbar verdi. Den enkleste membrantrykkmåleren er utformet som følger. En tynn elastisk membranplate lukker hermetisk en tom boks. En peker er festet til membranen og roterer rundt en akse. Når enheten er nedsenket i væske, bøyer membranen seg under påvirkning av trykkkrefter, og dens avbøyning overføres i forstørret form til pekeren som beveger seg langs skalaen.
Trykk måler
Hver posisjon av pekeren tilsvarer en viss avbøyning av membranen, og derfor en viss trykkkraft på membranen. Når vi kjenner området til membranen, kan vi bevege oss fra trykkkrefter til selve trykkene. Du kan måle trykk direkte hvis du kalibrerer trykkmåleren på forhånd, det vil si bestemme hvilket trykk en bestemt posisjon av pekeren på skalaen tilsvarer. For å gjøre dette må du utsette trykkmåleren for trykk, hvis størrelse er kjent, og legge merke til plasseringen av pekerpilen, sette de tilsvarende tallene på instrumentskalaen.
Skallet av luft som omgir jorden kalles atmosfæren. Atmosfæren, som vist av observasjoner av flyten av kunstige jordsatellitter, strekker seg til en høyde på flere tusen kilometer. Vi bor på bunnen av et enormt hav av luft. Jordens overflate er bunnen av dette havet.
På grunn av tyngdekraften komprimerer de øvre luftlagene, som havvann, de nedre lagene. Luftlaget som grenser direkte til jorden komprimeres mest og overfører ifølge Pascals lov trykket som utøves på det i alle retninger.
Som et resultat av dette opplever jordoverflaten og kroppene som ligger på den trykket av hele tykkelsen av luften, eller, som de vanligvis sier, opplever atmosfærisk trykk.
Atmosfærisk trykk er ikke så lavt. En kraft på omtrent 1 kg virker på hver kvadratcentimeter av kroppsoverflaten.
Årsaken til atmosfærisk trykk er åpenbar. Som vann har luft vekt, noe som betyr at den utøver et trykk lik (som for vann) vekten av luftsøylen over kroppen. Jo høyere vi kommer opp på fjellet, jo mindre luft vil det være over oss, noe som betyr at jo lavere atmosfærisk trykk vil bli.
For vitenskapelige og dagligdagse formål må du kunne måle trykk. Det er spesielle enheter for dette - barometre.
Barometer
Å lage et barometer er ikke vanskelig. Kvikksølv helles i et rør lukket i den ene enden. Hold den åpne enden med fingeren, velt røret og dypp den åpne enden i en kopp kvikksølv. I dette tilfellet faller kvikksølvet i røret, men renner ikke ut. Plassen over kvikksølvet i røret er uten tvil luftfri. Kvikksølvet holdes i røret av lufttrykk utenfra.
Uansett hvilken størrelse vi tar på koppen med kvikksølv, uansett diameter på røret, stiger kvikksølvet alltid til omtrent samme høyde - 76 cm.
Hvis vi tar et rør som er kortere enn 76 cm, vil det være helt fylt med kvikksølv, og vi vil ikke se tomrommet. En 76 cm høy kvikksølvsøyle presser på stativet med samme kraft som atmosfæren.
Ett kilo per kvadratcentimeter er verdien av normalt atmosfærisk trykk.
Tallet 76 cm betyr at en slik søyle av kvikksølv balanserer luftsøylen til hele atmosfæren som ligger over samme område.
Det barometriske røret kan gis en rekke former, bare én ting er viktig: den ene enden av røret må lukkes slik at det ikke er luft over overflaten av kvikksølvet. Et annet nivå av kvikksølv påvirkes av atmosfærisk trykk.
Et kvikksølvbarometer kan måle atmosfærisk trykk med svært høy nøyaktighet. Selvfølgelig er det ikke nødvendig å ta kvikksølv; enhver annen væske vil gjøre det. Men kvikksølv er den tyngste væsken, og høyden på kvikksølvkolonnen ved normalt trykk vil være den minste.
Forskjellige enheter brukes til å måle trykk. Ofte er høyden på kvikksølvkolonnen ganske enkelt angitt i millimeter. For eksempel sier de at i dag er trykket høyere enn normalt, det er lik 768 mm Hg. Kunst.
Trykk 760mm Hg. Kunst. noen ganger kalt den fysiske atmosfæren. Et trykk på 1 kg/cm2 kalles en teknisk atmosfære.
Et kvikksølvbarometer er ikke et spesielt praktisk instrument. Det er uønsket å la overflaten av kvikksølvet være eksponert (kvikksølvdamp er giftig); i tillegg er enheten ikke bærbar.
Metallbarometre - aneroider - har ikke disse ulempene.
Alle har sett et slikt barometer. Dette er en liten rund metallboks med skala og pil. Skalaen viser trykkverdier, vanligvis i centimeter kvikksølv.
Luften er pumpet ut av metallboksen. Bokslokket holdes på plass av en sterk fjær, da det ellers ville blitt presset ned av atmosfærisk trykk. Når trykket endres, bøyer eller buler lokket seg. En pil er koblet til lokket, og på en slik måte at når den trykkes inn går pilen til høyre.
Et slikt barometer kalibreres ved å sammenligne avlesningene med et kvikksølvbarometer.
Hvis du vil vite trykket, ikke glem å trykke på barometeret med fingeren. Skivehånden opplever mye friksjon og setter seg vanligvis fast på >.
En enkel enhet er basert på atmosfærisk trykk - en sifon.
Sjåføren vil hjelpe vennen som har gått tom for bensin. Hvordan tappe bensin fra tanken på bilen din? Ikke vipp den som en tekanne.
Et gummirør kommer til unnsetning. Den ene enden av den senkes ned i bensintanken, og luft suges ut av den andre enden med munnen. Deretter en rask bevegelse - den åpne enden klemmes med en finger og settes i en høyde under bensintanken. Nå kan du fjerne fingeren - bensin vil renne ut av slangen.
Det buede gummirøret er sifonen. Væsken i dette tilfellet beveger seg av samme grunn som i et rett skrånende rør. I begge tilfeller renner væsken til slutt nedover.
For at sifonen skal fungere, er atmosfærisk trykk nødvendig: det > flytende og forhindrer at væskekolonnen i røret sprekker. Hvis det ikke var noe atmosfærisk trykk, ville kolonnen briste ved passeringspunktet, og væsken ville rulle inn i begge karene.
Trykksifon
Sifonen begynner å virke når væsken i høyre (så å si >) albue faller under nivået til den pumpede væsken som venstre ende av røret senkes ned i. Ellers vil væsken strømme tilbake.
I praksis, for å måle atmosfærisk trykk, brukes et metallbarometer, kalt aneroid (oversatt fra gresk – uten væske. Barometeret kalles dette fordi det ikke inneholder kvikksølv).
Atmosfæren holdes på plass av tyngdekraften som virker fra jorden. Under påvirkning av denne kraften presser de øvre luftlagene på de nedre, så luftlaget ved siden av jorden viser seg å være det mest komprimerte og tetteste. Dette trykket, i samsvar med Pascals lov, overføres i alle retninger og virker på alle legemer som befinner seg på jorden og på overflaten.
Tykkelsen på luftlaget som presser på jorden avtar med høyden, derfor avtar trykket også.
Eksistensen av atmosfærisk trykk indikeres av mange fenomener. Hvis et glassrør med senket stempel plasseres i et kar med vann og heves jevnt, så følger vannet stempelet. Atmosfæren presser på overflaten av vannet i fartøyet; i henhold til Pascals lov overføres dette trykket til vannet under glassrøret og driver vannet oppover, etter stempelet.
Sugepumper var kjent for den gamle sivilisasjonen. Med deres hjelp var det mulig å heve vannet til en betydelig høyde. Vannet fulgte overraskende lydig stempelet til en slik pumpe.
Gamle filosofer tenkte på årsakene til dette og kom til en så gjennomtenkt konklusjon: vann følger stempelet fordi naturen er redd for tomhet, og det er derfor det ikke er ledig plass igjen mellom stempelet og vannet.
De sier at en mester bygde en sugepumpe for hagene til hertugen av Toscana i Firenze, hvis stempel skulle trekke vann til en høyde på mer enn 10 m. Men uansett hvor hardt de prøvde å suge opp vannet med denne pumpen, virket ingenting. På 10m steg vannet bak stempelet, så beveget stempelet seg bort fra vannet, og det ble dannet et tomrom som naturen frykter.
Da Galileo ble bedt om å forklare årsaken til feilen, svarte han at naturen egentlig ikke liker tomhet, men opp til en viss grense. Galileos student Torricelli brukte tilsynelatende denne hendelsen som en grunn til å utføre sitt berømte kvikksølvrøreksperiment i 1643. Vi har nettopp beskrevet dette eksperimentet – produksjonen av et kvikksølvbarometer er Torricellis erfaring.
Ved å ta et rør som var mer enn 76 mm høyt, skapte Torricelli et tomrom over kvikksølvet (ofte kalt etter Torricelli-tomrommet) og beviste dermed eksistensen av atmosfærisk trykk.
Med denne erfaringen løste Torricelli forvirringen til mesteren til den toskanske hertugen. Det er faktisk klart hvor mange meter vannet lydig vil følge stempelet til sugepumpen. Denne bevegelsen vil fortsette til en vannsøyle med et areal på 1 cm2 blir lik 1 kg i vekt. En slik vannsøyle vil ha en høyde på 10 m. Dette er grunnen til at naturen er redd for tomhet. , men mer enn 10m.
I 1654, 11 år etter Torricellis oppdagelse, ble effekten av atmosfærisk trykk tydelig demonstrert av Magdeburg-borgmesteren Otto von Guericke. Det som brakte forfatteren berømmelse var ikke så mye den fysiske essensen av opplevelsen som teatraliteten i produksjonen.
De to kobberhalvkulene var forbundet med en ringpakning. Gjennom en kran festet til en av halvkulene ble luften pumpet ut av den sammensatte kulen, hvoretter det var umulig å skille halvkulene. En detaljert beskrivelse av Guerickes opplevelse er bevart. Atmosfærisk trykk på halvkulene kan nå beregnes: med en kulediameter på 37 cm var kraften omtrent ett tonn. For å skille halvkulene beordret Guericke at to åtte hester skulle spennes. Selen kom med tau tredd gjennom en ring og festet til halvkulene. Hestene klarte ikke å skille halvkulene.
Kraften til åtte hester (nøyaktig åtte, ikke seksten, siden de andre åtte, utnyttet for større effekt, kunne erstattes av en krok drevet inn i veggen, og opprettholde den samme kraften som virker på halvkulene) var ikke nok til å rive i stykker Magdeburg halvkuler.
Hvis det er et tomt hulrom mellom to kontaktlegemer, vil disse legemene ikke gå i oppløsning på grunn av atmosfærisk trykk.
Ved havnivå er verdien av atmosfærisk trykk vanligvis lik trykket til en kvikksølvsøyle som er 760 mm høy.
Ved å måle atmosfærisk trykk med et barometer kan man finne at det avtar med økende høyde over jordoverflaten (med ca. 1 mm Hg når man øker i høyden med 12 m). Også endringer i atmosfærisk trykk er forbundet med endringer i været. For eksempel er en økning i atmosfærisk trykk assosiert med begynnelsen av klart vær.
Verdien av atmosfærisk trykk er svært viktig for å forutsi været for de kommende dagene, siden endringer i atmosfærisk trykk er forbundet med endringer i været. Et barometer er et nødvendig instrument for meteorologiske observasjoner.
Trykksvingninger på grunn av vær er svært uregelmessige. En gang trodde man at trykket alene avgjorde været. Det er derfor barometre fortsatt er merket: klart, tørt, regn, storm. Det er til og med en inskripsjon: >.
Trykkendringer spiller en stor rolle i værforandringer. Men denne rollen er ikke avgjørende.
Vindens retning og styrke er relatert til fordelingen av atmosfærisk trykk.
Trykket på forskjellige steder på jordoverflaten er ikke det samme, og sterkere trykk bringer luft til steder med lavere trykk. Det ser ut til at vinden skal blåse i en retning vinkelrett på isobarene, det vil si der trykket faller raskest. Vindkart viser imidlertid noe annet. Coriolis-styrken griper inn i spørsmål om lufttrykk og foretar sin egen korreksjon, en veldig betydelig en.
Som vi vet, blir ethvert legeme som beveger seg på den nordlige halvkule påvirket av en Coriolis-kraft rettet mot høyre i bevegelse. Dette gjelder også luftpartikler. Klemt fra steder med større trykk til steder med mindre trykk, skal partikkelen bevege seg over isobarene, men Coriolis-kraften avleder den til høyre, og vindretningen danner en vinkel på omtrent 45 grader med retningen til isobarene.
Utrolig stor effekt for en så liten kraft. Dette forklares med at interferens med Coriolis-kraften - friksjon av luftlag - også er svært ubetydelig.
Enda mer interessant er påvirkningen av Coriolis-kraften på vindretningen i > og > trykk. På grunn av virkningen av Coriolis-kraften, strømmer luften, som beveger seg bort fra > trykk, ikke i alle retninger langs radier, men beveger seg langs buede linjer - spiraler. Disse spiralluftstrømmene vrir seg i samme retning og skaper en sirkulær virvel i trykkområdet som beveger luftmassene med klokken.
Det samme skjer i området med lavtrykk. I fravær av Coriolis-kraften ville luften strømme mot dette området jevnt langs alle radier. Men underveis avviker luftmassene til høyre.
Vind i lavtrykksområder kalles sykloner, vind i høytrykksområder kalles antisykloner.
Ikke tro at hver syklon betyr en orkan eller storm. Passasje av sykloner eller antisykloner gjennom byen der vi bor er et vanlig fenomen, men assosiert med varierende vær. I mange tilfeller betyr tilnærmingen av en syklon begynnelsen av dårlig vær, og tilnærmingen til en antisyklon betyr begynnelsen av godt vær.
Vi vil imidlertid ikke ta værvarslernes vei.
