Hava basıncı- havanın dünya yüzeyine uyguladığı kuvvet. Milimetre cinsinden ölçülür Merkür, milibar. Ortalama olarak 1 cm2’ye 1,033 gr’dır.

Rüzgâr oluşumuna neden olan sebep ise atmosfer basıncındaki farklılıktır. Rüzgar, atmosferik basıncın yüksek olduğu bir alandan daha düşük bir alana doğru eser. Atmosfer basıncındaki fark ne kadar büyük olursa rüzgar da o kadar güçlü olur. Atmosfer basıncının Dünya üzerindeki dağılımı, troposferde farklı enlemlerde hakim olan rüzgarların yönünü belirler.

Yükselen havanın soğuması nedeniyle su buharının yoğunlaşması sonucu oluşurlar.
. Yer yüzeyine düşen sıvı veya katı suya yağış denir.

Kökenlerine göre iki tür tortu vardır:

bulutlardan düşme (yağmur, kar, graupel, dolu);
Dünya yüzeyinde oluşan (çiy, don).
Yağış, düşen suyun çekilip buharlaşmaması durumunda oluşan su tabakası (mm cinsinden) ile ölçülür. Dünya'ya yılda ortalama 1130 mm düşüyor. yağış.

Yağış dağılımı. Atmosferik yağış, dünya yüzeyine çok dengesiz bir şekilde dağılmıştır. Bazı alanlar aşırı nemden, diğerleri ise eksikliğinden muzdariptir. Hava kalitesinin yüksek olduğu ve yağış ihtiyacının özellikle büyük olduğu kuzey ve güney tropik bölgelerde yer alan bölgeler, özellikle az yağış almaktadır.

Bu eşitsizliğin ana nedeni atmosferik basınç kayışlarının yerleştirilmesidir. Yani, kemerdeki ekvator bölgesinde alçak basınç Sürekli ısıtılan hava çok fazla nem içerir, yükselir, soğur ve doygun hale gelir. Bu nedenle ekvator bölgesinde çok sayıda bulut oluşur ve şiddetli yağış görülür. Ayrıca dünya yüzeyinin basıncın düşük olduğu diğer bölgelerinde de çok fazla yağış görülür.

Kemerlerde yüksek basınç aşağıya doğru hava akımları hakimdir. Soğuk hava, batan, az nem içerir. İndirildiğinde büzülür ve ısınır, bu nedenle doyma noktasından uzaklaşır ve kurur. Bu nedenle tropik bölgelerde ve kutuplara yakın yüksek basınç alanları az yağış alır.

Yağış miktarı henüz bir alanın nem arzını değerlendirmek için kullanılamaz. Olası buharlaşma - uçuculuk - dikkate alınmalıdır. Güneş ısısının miktarına bağlıdır: Ne kadar fazla ısı varsa, o kadar fazla nem buharlaşabilir. Uçuculuk yüksek olabilir ancak buharlaşma küçük olabilir. Örneğin, buharlaşma hızı (belirli bir sıcaklıkta ne kadar nemin buharlaşabileceği) 4500 mm/yıldır ve buharlaşma hızı (gerçekte ne kadar nemin buharlaştığı) yalnızca 100 mm/yıldır. Alanın nem içeriği buharlaşma ve buharlaşma oranına göre değerlendirilir. Nemi belirlemek için nem katsayısı kullanılır. Nem katsayısı - oranı Yıllık miktar Aynı süre içerisinde yağıştan buharlaşmaya kadar. Yüzde olarak kesir olarak ifade edilir. Katsayı 1 ise nem yeterli, 1'den küçükse nem yetersiz, 1'den büyükse nem fazla demektir. Nem derecesine göre ıslak (nemli) ve kuru (kurak) alanlar ayırt edilir.

GÖREVLER

Hesaplamaları gerçekleştirmek için - grafik çalışması

"Hidrolik" disiplininde

Konu: hidrostatik

Severodvinsk

TEMEL TEORİK HÜKÜMLER

Hidrolik, veya akışkanların teknik mekaniği, akışkanların denge ve hareketi yasalarının ve bu yasaları pratik problemlerin çözümüne uygulama yöntemlerinin bilimidir;

Sıvı Katı hal (çok düşük sıkıştırılabilirlik) ve gaz halindeki durumun (akışkanlık) özelliklerini birleştiren, toplanma halindeki bir maddeyi çağırırlar. Damlacık sıvılarının denge ve hareketi kanunları belirli sınırlar dahilinde gazlara da uygulanabilir.

Bir sıvı, kütlesine (hacmine) dağıtılan kuvvetler tarafından etkilenebilir. cüsseli ve yüzey boyunca adı verilen yüzeysel. Birincisi yerçekimi ve atalet kuvvetlerini, ikincisi ise basınç ve sürtünme kuvvetlerini içerir.

Basınç yüzeye dik kuvvetin alana oranı denir. Düzgün dağılımla

Kayma gerilimi Yüzeye teğet olan sürtünme kuvvetinin alana oranına denir:

Eğer basınç R mutlak sıfırdan sayılırsa buna mutlak (p abs) denir ve koşullu sıfırdan sayılırsa (yani atmosferik basınçla karşılaştırıldığında) ra, O gereksiz(r kulübe):

Eğer R abs< Р а, то имеется vakum, kimin değeri:

Rvac = Ra - R abs

Bir sıvının temel fiziksel özelliği yoğunlukρ (kg/m3), homojen bir sıvı için kütlesinin oranıyla belirlenir M hacmine V:

Yoğunluk temiz su T = 4°C sıcaklıkta ρ = = 1000 kg/m3. Hidrolikte bu kavram sıklıkla kullanılır. özgül ağırlık γ(N/m3), yani ağırlık G sıvı hacmi birimleri:

Yoğunluk ve spesifik yer çekimi aşağıdaki ilişki ile birbirleriyle ilişkilidir:

Nerede G- yerçekimi ivmesi.

Tatlı su için γ su = 9810 N/m3

Sıvıların hidrolik hesaplamalarda kullanılan en önemli fiziksel parametreleri sıkıştırılabilirlik, termal Genleşme, viskozite ve uçuculuk.

Sıkıştırılabilme sıvılar toplu elastikiyet modülü ile karakterize edilir İLE, genelleştirilmiş Hooke yasasına dahil edilmiştir:

Nerede ΔV- sıvı hacminin artması (bu durumda azalması) V, basınçta Δр kadar bir artıştan kaynaklanır. Örneğin su için K su ≈2. 10 3 MPa.

Sıcaklık genleşmesi sıcaklık 1 °C değiştiğinde hacimdeki bağıl değişime eşit olan karşılık gelen katsayı ile belirlenir:

Viskozite bir akışkanın kaymaya karşı direnç gösterme yeteneğidir. Dinamik var (μ) ve kinematik (ν) viskozite. Birincisi, enine hız gradyanı boyunca teğetsel stresi (τ) ifade eden Newton'un akışkan sürtünme yasasına dahildir. dv/dt:

Kinematik viskozite ile ilişkili dinamik oran

Kinematik viskozite birimi m2/s'dir.

Volatilite sıvılar sıcaklığın bir fonksiyonu olarak doymuş buhar basıncı ile karakterize edilir.

Doymuş buhar basıncı Belirli bir sıcaklıkta bir sıvının kaynadığı mutlak basınç olarak düşünülebilir. Bu nedenle, bir maddenin sıvı halde olduğu minimum mutlak basınç, doymuş buhar basıncına eşittir. R n.p. .

Bazı sıvıların ana parametreleri, bunların SI birimleri ve geçici olarak kullanılmasına izin verilen sistem dışı birimler Ek 1...3'te verilmiştir.

HİDROSTATİK

Duran bir akışkandaki basınca denir hidrostatik ve aşağıdaki iki özelliğe sahiptir:

Sıvının dış yüzeyinde her zaman normal olarak sıvı hacminin iç kısmına yönlendirilir;

Sıvının içindeki herhangi bir noktada tüm yönlerde aynıdır, yani hareket ettiği platformun eğim açısına bağlı değildir.

Hidrostatik basıncı ifade eden denklem R Sabit bir akışkanın herhangi bir noktasında, kütle kuvvetleri arasında yalnızca bir yerçekimi kuvvetinin ona etki etmesi durumunda buna hidrostatiğin temel denklemi denir:

Nerede p 0- sıvı seviyesinin herhangi bir yüzeyine, örneğin serbest bir yüzeye uygulanan basınç; H- p 0 basıncıyla yüzeyden ölçülen, söz konusu noktanın konumunun derinliği.

Söz konusu noktanın p 0 basıncıyla yüzeyin üzerinde yer aldığı durumlarda formül (1.1)'deki ikinci terim negatiftir.

Aynı denklemi (1.1) yazmanın başka bir şekli şu şekildedir:

(1.2)

Nerede z ve z 0 - keyfi bir noktanın ve serbest bir yüzeyin dikey koordinatları, yatay düzlem yukarı; p/(sayfa)- piyezometrik yükseklik.

Hidrostatik basınç geleneksel olarak sıvı sütununun yüksekliğiyle ifade edilebilir. p/ρg.

Hidrolik mühendisliği uygulamasında dış basınç genellikle atmosferik basınca eşittir: P 0 = P

= 1 kg/cm2'de basınç değeri P = 9,81. 10 4 n/m g isminde teknik atmosfer.

Bir teknik atmosfere eşit basınç, 10 metre yüksekliğindeki bir su sütununun basıncına eşdeğerdir. , yani.

Denklem (1.1) ile belirlenen hidrostatik basınca denir toplam veya mutlak basınç. Aşağıda bu baskıyı belirteceğiz p abs veya p'. Genellikle hidrolik mühendisliği hesaplamalarında toplam basınçla değil, toplam basınç ile atmosfer basıncı arasındaki farkla ilgilenilir. gösterge basıncı

Aşağıdaki sunumda notasyonu koruyacağız R basınç göstergesi için.

Şekil 1.1

Terimlerin toplamı değeri verir toplam hidrostatik yük

Miktar - hidrostatik yükü ifade eder N atmosferik basınç hariç /ρg'de p, yani.

İncirde. Şekil 1.1'de, serbest yüzeyin atmosferik basınç altında olduğu durum için toplam hidrostatik yük düzlemi ve hidrostatik yük düzlemi gösterilmektedir p 0 = p at.

Büyüklük ve yönün grafiksel gösterimi hidrostatik basınç Yüzeyin herhangi bir noktasına etki eden basınç diyagramına hidrostatik basınç diyagramı denir. Bir diyagram oluşturmak için, üzerinde etki yaptığı yüzeye dik olarak değerlendirilen noktanın hidrostatik basınç değerini çizmeniz gerekir. Örneğin, düz eğimli bir kalkan üzerindeki manometrik basıncın bir diyagramı AB(Şekil 1.2,a) bir üçgeni temsil edecektir ABC, ve toplam hidrostatik basıncın diyagramı bir yamuktur A"B"C"D"(Şekil 1.2,b).

Şekil 1.2

Şekil 2'deki diyagramın her bir bölümü. 1.2,a (örneğin TAMAM) noktadaki gösterge basıncını temsil edecektir İLE, yani. p K = ρgh K , ve Şek. 1.2, b - toplam hidrostatik basınç

Düz bir duvar üzerindeki sıvı basıncı kuvveti, hidrostatik basıncın çarpımına eşittir ρ s S duvar alanına göre duvar alanının ağırlık merkezinde, yani

Basınç merkezi(kuvvetin uygulama noktası F) Alanın ağırlık merkezinin altında bulunur veya yatay bir duvar durumunda ikincisiyle çakışır.

Alanın ağırlık merkezi ile basınç merkezi arasındaki duvar düzleminin sıvının serbest yüzeyi ile kesişme çizgisine dik yöndeki mesafe şuna eşittir:

burada J 0, duvar alanının, alanın ağırlık merkezinden geçen ve duvar düzleminin serbest yüzeyle kesişme çizgisine paralel olan eksene göre atalet momentidir: evet- alanın ağırlık merkezinin koordinatı.

Dikey düzleme göre simetrik olan kavisli bir duvar üzerindeki sıvı basıncı kuvveti, yatay kuvvetlerin toplamıdır. FG ve dikey F B bileşenler:

Yatay bileşen FG Belirli bir duvarın dikey izdüşümü üzerindeki sıvı basıncı kuvvetine eşittir:

Dikey bileşen F B sıvının hacimsel ağırlığına eşit V, Bu duvar arasında sıvının serbest yüzeyi ve duvarın konturu boyunca çizilen dikey bir projeksiyon yüzeyi bulunur.

Eğer aşırı basınç p 0 sıvının serbest yüzeyinde sıfırdan farklıysa, bu yüzey hesaplanırken zihinsel olarak bir yüksekliğe (piyezometrik yükseklik) yükseltilmeli (veya alçaltılmalıdır) p 0 /(ρg)

Yüzen cisimler ve kararlılıkları. Bir cismin yüzmesi koşulu eşitlikle ifade edilir

G=P (1.6)

Nerede G- vücut ağırlığı;

R- içine daldırılmış bir cisim üzerinde ortaya çıkan sıvı basıncı kuvveti - Arşimet kuvveti.

Güç R formülle bulunabilir

P=ρgW (1,7)

Nerede ρg- sıvının özgül ağırlığı;

K- bir cisim tarafından yer değiştiren sıvının hacmi veya yer değiştirme.

Güç R yukarı doğru yönlendirilir ve yer değiştirmenin ağırlık merkezinden geçer.

Taslak vücut enıslatılan yüzeyin en alt noktasının daldırma derinliği denir (Şekil 1.3,a). Yüzme ekseni ağırlık merkezinden geçen bir çizgi olarak anlaşılır. İLE ve yer değiştirme merkezi D, Denge durumunda vücudun normal pozisyonuna karşılık gelir (Şekil 1.3, )-

Su hattı yüzen bir cismin yüzeyinin sıvının serbest yüzeyi ile kesişme çizgisi denir (Şekil 1.3,b). Yüzen uçak ABEF cismin sıvının serbest yüzeyi ile kesişmesinden elde edilen düzleme, diğer bir deyişle su hattıyla sınırlanan düzleme denir.

Şekil 1.3

Seyir koşullarını (1.5) karşılamanın yanı sıra, gövdenin (gemi, mavna vb.) stabilite koşullarını da sağlaması gerekir. Yüzen bir cisim, yuvarlanma sırasında ağırlık kuvvetinin etkisi altında kaldığında stabil olacaktır. G ve Arşimet kuvveti R ruloyu yok etme ve gövdeyi orijinal konumuna döndürme eğiliminde olan bir an yaratın.

Şekil 1.4

Gövde yüzeye çıktığında (Şekil 1.4), küçük yuvarlanma açılarında (α) yer değiştirme merkezi<15°) перемещается по некоторой дуге, проведенной из точки пересечения линии действия силы R kayan bir eksene sahip. Bu noktaya meta merkez denir (Şekil 1.4'te nokta M). Gelecekte stabilite koşullarını yalnızca gövde yüzeyde küçük yuvarlanma açılarıyla yüzdüğünde dikkate alacağız.

C gövdesinin ağırlık merkezi yer değiştirme merkezinin altındaysa, yüzme koşulsuz olarak stabil olacaktır (Şekil 1.4, a).

C gövdesinin ağırlık merkezi yer değiştirme merkezinin üzerindeyse D, bu durumda yüzme ancak aşağıdaki koşulun karşılanması durumunda stabil olacaktır (Şekil 1-9, b):

Nerede ρ - metasentrik yarıçap, yani yer değiştirme merkezi ile metasantr arasındaki mesafe

δ - C gövdesinin ağırlık merkezi ile yer değiştirme merkezi arasındaki mesafe D. Metasentrik yarıçap ρ aşağıdaki formülle bulunur:

burada J 0, yüzen düzlemin veya su hattıyla sınırlanan alanın boylamasına eksene göre atalet momentidir (Şekil 1-8.6);

K- yer değiştirme.

C gövdesinin ağırlık merkezi, yer değiştirme merkezinin ve metasantrın üzerinde yer alıyorsa, bu durumda gövde kararsızdır; ortaya çıkan güç çifti G Ve R yuvarlanmayı arttırma eğilimindedir (Şekil 1.4, V).

SORUN ÇÖZME YÖNERGELERİ

Hidrostatik problemlerini çözerken öncelikle basınç gibi kavramları iyice anlamanız ve karıştırmamanız gerekir. R ve güç F.

Sabit bir akışkanın belirli bir noktasındaki basıncı belirleme problemlerini çözerken, temel hidrostatik denklemi (1.1) kullanılmalıdır. Bu denklemi uygularken denklemin sağ tarafındaki ikinci terimin pozitif ya da negatif olabileceğini unutmamanız gerekir. Açıkçası derinlik arttıkça basınç artar, derinlik arttıkça azalır.

Mutlak, aşırı ve vakum basınçları arasında kesin bir ayrım yapmak ve basınç, özgül ağırlık ve bu basınca karşılık gelen yükseklik (piyezometrik yükseklik) arasındaki ilişkiyi bildiğinizden emin olmak gerekir.

Pistonların veya piston sistemlerinin verildiği problemleri çözerken, bir denge denklemi yazılmalıdır, yani pistona (piston sistemi) etki eden tüm kuvvetlerin toplamı sıfıra eşittir.

Uluslararası SI ölçü birimleri sisteminde sorunlar çözülmelidir.

Sorunun çözümüne gerekli açıklamalar, çizimler (gerekirse), başlangıç ​​büyüklüklerinin bir listesi (“verilen” sütunu) ve birimlerin SI sistemine dönüştürülmesi eşlik etmelidir.

HİDROSTATİKTE SORUN ÇÖZME ÖRNEKLERİ

Görev 1. Suyla dolu bir kabın tabanındaki toplam hidrostatik basıncı belirleyin. Kabın üstü açıktır, serbest yüzeydeki basınç atmosferiktir. Kaptaki su derinliği saat = 0,60 M.

Çözüm:

Bu durumda p 0 = p'ye sahibiz ve bu nedenle formül (1.1)'i aşağıdaki formda uygularız

p"=9,81,10 4 +9810. 0,6 = 103986 Pa

Cevap p’=103986 Pa

Görev 2. Kapalı bir kaptaki sıvı seviyesinin üzerindeki piyezometredeki su kolonunun yüksekliğini belirleyin. Kaptaki su mutlak basınç altındadır p" 1 = 1,06 en(Görev 2 için çizim).

Çözüm.

Ortak bir nokta için denge koşullarını oluşturalım A(resmi görmek ). Nokta basıncı A sol:

Doğru basınç:

Denklemlerin sağ taraflarını eşitlersek ve γg ile azaltırsak şunu elde ederiz:

Belirtilen denklem herhangi bir yatay düzlemde, örneğin düzlemde bulunan noktalar için bir denge koşulu oluşturularak da elde edilebilir. OO(resmi görmek). Piyezometre okuma ölçeğinin başlangıcı olarak düzlemi alalım OO ve ortaya çıkan denklemden piyezometredeki su sütununun yüksekliğini buluyoruz H.

Yükseklik H eşittir:

=0,6 metre

Bir piyezometre, bir sıvı sütununun yüksekliğiyle ifade edilen gösterge basıncının büyüklüğünü ölçer.

Cevap: h = 0,6 metre

Görev 3. Silindir içindeki mutlak hava basıncı p' = 0,95 ise, vakum ölçerde suyun yükseleceği yüksekliği belirleyin. en(Şekil 1-11). Vakum ölçerin hangi basıncı ölçtüğünü belirtin.

Çözüm:

Yatay düzlem O-O'ya göre bir denge koşulu oluşturalım:

İçeriden etki eden hidrostatik basınç:

Düzlemde hidrostatik basınç HAKKINDA-HAKKINDA, dışarıdan hareket ederek,

Sistem dengede olduğundan

Görev 4. Noktadaki gösterge basıncını belirleyin A Boru hattı, piyezometreye göre cıva kolonunun yüksekliği h 2 = 25 cm ise, boru hattının merkezi su ile cıva arasındaki ayrım çizgisinin h 1 = 40 cm altındadır (problemin çizimi).

Çözüm: B noktasındaki basıncı bulun: p" B = p" Bir-γ saat 1, noktadan beri İÇİNDE noktanın üstünde yer alır A miktara göre saat 1. C noktasındaki basınç, noktadakiyle aynı olacaktır. İÇİNDE, su sütununun basıncından beri H karşılıklı olarak dengeli, yani

dolayısıyla gösterge basıncı:

Sayısal değerleri değiştirme , şunu elde ederiz:

r "A -r atm=37278 Pa

Cevap: p" A -r atm=37278 Pa

GÖREVLER

Görev 1.1. Benzinle doldurulmuş ve içinde hava bulunmayan bir teneke kutu güneşte 50°C sıcaklığa ısıtıldı. Eğer tamamen katı olsaydı, teneke kutunun içindeki benzinin basıncı ne kadar artardı? Benzinin başlangıç ​​sıcaklığı 20 0 C'dir. Benzinin yığın modülü K = 1300 MPa'ya, termal genleşme katsayısı β = 8'e eşit alınır. 10 -4 1/derece

Sorun 1.2. Deniz suyunun yoğunluğunu ρ = 1030 kg/m3 alarak ve sıkıştırılamaz olduğunu düşünerek derinliği h = 10 km olan okyanus tabanındaki aşırı basıncı belirleyin. Sıkıştırılabilirliği ve toplu elastikiyet modülünü K = 2 alarak aynı derinlikteki suyun yoğunluğunu belirleyin. 10 3 MPa.

Sorun 1.3. Basınç değişimi yasasını bulun R z yüksekliğinde atmosferik hava , yoğunluğunun izotermal basınca bağımlılığı göz önüne alındığında. Aslında z = 11 km yüksekliğe kadar hava sıcaklığı doğrusal bir yasaya göre düşer; T=T 0 -β z , burada β = 6,5 derece/km. Bağımlılığı tanımlayın p = f(z) Yüksekliğe bağlı olarak hava sıcaklığındaki gerçek değişim dikkate alınır.

Sorun 1.4. Borudaki aşırı su basıncını belirleyin İÇİNDE, manometre okuması p m = 0,025 MPa ise. Bağlantı borusu şemada gösterildiği gibi H1 = 0,5 m olacak şekilde su ve hava ile doldurulur; H2 = 3m.

Borudaki aynı basınçta bağlantı borusunun tamamı suyla doldurulursa (hava K musluğundan serbest bırakılırsa) manometre okuması nasıl değişecektir? Yükseklik H 3 = 5 m.

Sorun 1.5. U şeklindeki tüp su ve benzinle doldurulur. h b = 500 mm ise benzinin yoğunluğunu belirleyin; h = = 350 mm. Kılcal etkiyi göz ardı edin.

Sorun 1.6. Su ve benzin, çapı D = 2 m olan silindirik bir tankın içine H = 1,5 m seviyesine kadar dökülüyor. Piyezometredeki su seviyesi benzin seviyesinden h = 300 mm daha düşüktür. ρ b = 700 kg/m 3 olduğuna göre depodaki benzin miktarını belirleyiniz.

Sorun 1.7. Cıva cihazının okuması h = 368 mm, yükseklik H = 1 m ise, kaptaki mutlak hava basıncını belirleyin. Cıvanın yoğunluğu ρ = 13600 kg/m3. Atmosfer basıncı 736 mm Hg. Sanat.

Sorun 1.8. Cıvalı iki U şeklinde tüpten oluşan basınç göstergesinin okumasına göre basınç tankındaki havanın aşırı basıncını p 0 belirleyin. Bağlantı boruları su ile doldurulur. Seviye işaretleri metre cinsinden verilir. Hangi yükseklik N aynı basıncı ölçmek için bir piyezometre olmalıdır p 0 Cıvanın yoğunluğu ρ = 13600 kg/m3.

Sorun 1.9. Aşağıdaki iki durumda çapı D=l m olan bir rögar kapağı üzerindeki sıvı (su) basıncı kuvvetini belirleyin:

1) basınç göstergesi okuması p m = 0,08 MPa; H0 =1,5m;

2) cıva vakum göstergesinin okunması H= 73,5 mm a= 1m; ρ RT = 13600 kg/m3; H 0 =1,5 m.

Sorun 1.10. Bir yükün etkisi altındaysa sıvının hacimsel elastikiyet modülünü belirleyin A Kütlesi 250 kg olan piston Δh = 5 mm mesafe kat etmektedir. Piston konumunun başlangıç ​​yüksekliği (yüksüz) H = 1,5 m, piston çapları d = 80 mm N tankı d= 300 mm, tank yüksekliği saat = 1,3 m. Pistonun ağırlığını ihmal edin. Rezervuar kesinlikle katı kabul edilir.

Sorun 1.11. Yeraltı boru hattına su ile basınç uygulamak (sızıntıları kontrol etmek) için manuel pistonlu pompa kullanılır. Suyun hacmini belirleyin (elastikiyet modülü) İLE= 2000 MPa), içindeki aşırı basıncı 0'dan 1,0 MPa'ya çıkarmak için boru hattına pompalanması gerekir. Boru hattının kesinlikle katı olduğunu düşünün. Boru hattı boyutları: uzunluk L = 500 m, çap d = 100 mm. Pompa pistonunun çapı d n = 40 mm ve kaldıraç mekanizmasının kollarının oranı ise, son sıkma anında pompa sapına etkiyen kuvvet nedir? a/v= 5?

Sorun 1.12. Tanktaki mutlak hava basıncını belirleyin sayfa 1, atmosfer basıncında h a = 760 mm Hg'ye karşılık geliyorsa. Art., Cıva vakum ölçerin okuması h RT = = 0,2 m, yükseklik h = 1,5 m Yaylı vakum ölçerin okuması nedir? Cıvanın yoğunluğu ρ=13600 kg/m3'tür.

Sorun 1.13. Boru hattı musluğu kapatıldığında İLE h = 1,7 m yüksekliğe monte edilen vakum ölçerin okuması pvac = 0,02 MPa'ya eşitse, H = 5 m derinliğe gömülü bir tanktaki mutlak basıncı belirleyin. Atmosfer basıncı pa = 740 mm Hg'ye karşılık gelir. Sanat. Benzinin yoğunluğu ρ b = 700 kg/m3.

Sorun 1.14. Basıncı belirle s'1, eğer piyezometre okuması h =0,4 ise M. Gösterge basıncı nedir?

Sorun 1.15. Vakumu tanımlayın rvac ve silindir içindeki mutlak basınç toplu iğne(Şekil 1-11), eğer vakum ölçer okuması h =0,7 m su. Sanat.

1) silindirde ve sol tüpte - su , ve sağ tüpte - cıva (ρ = 13600 kg/m3) );

2) silindirde ve sol tüpte - hava , ve sağdaki tüpte su var.

İkinci durumda hesaplanan gösterge basıncından tüpteki hava sütununun basıncının yüzde kaç olduğunu belirleyin?

Bir problemi çözerken, saat 1 = 70 cm, saat 2 = = 50 santimetre.

Sorun 1.17. Silindirdeki yağın gösterge basıncı eşitse civa sütununun yüksekliği h 2 ne olur (Problem 1.16 için Şekil) A p a = 0,5'te, ve yağ kolonunun yüksekliği (ρ=800 kg/m3) sa 1 =55 santimetre?

Sorun 1.18. Cıva sütununun yüksekliğini belirleyin saat 2, (şekil), eğer boru hattı merkezinin konumu Aşekilde gösterilene kıyasla artacak ve h 1 = 40 cm su ve cıva arasındaki ayrım çizgisinin üstünde. Borudaki gösterge basıncını 37.278 Pa olarak alın .

Sorun 1.19. Hangi yükseklikte olduğunu belirleyin z borudaki gösterge basıncında piyezometredeki cıva seviyesi belirlenecektir. RA =39240 Pa ve okuma h=24 santimetre sistem dengededir (şekle bakınız).

Sorun 1.20. Aşağıdaki boyutlara sahip bir kirişin özgül ağırlığını belirleyin: genişlik b=30 cm, yükseklik h=20 cm ve uzunluk boy = 100 cm taslağı ise y=16 cm

Sorun 1.21. Bir granit parçasının ağırlığı havada 14,72 N, sıvıda ise 10,01 N olup bağıl özgül ağırlığı 0,8'dir. Bir granit parçasının hacmini, yoğunluğunu ve özgül ağırlığını belirleyin.

Sorun 1.22 5,0 x 0,30 m ölçülerinde ve 0,30 m yüksekliğinde bir ahşap kiriş suya indirilir. Kirişin bağıl ağırlığı 0,7 ise hangi derinliğe kadar batacaktır? Her kişinin ortalama 67,5 kg kütleye sahip olduğunu varsayarak, kirişin üst yüzeyi suyun serbest yüzeyi ile aynı hizada olacak şekilde kirişin üzerinde kaç kişinin durabileceğini belirleyin.

Sorun 1.23 60 m uzunluğunda, 8 m genişliğinde, 3,5 m yüksekliğinde, kum yüklü dikdörtgen metal mavnanın ağırlığı 14126 kN'dir. Mavnanın taslağını belirleyin. Islak kumun bağıl özgül ağırlığı 2,0 ise, mavnanın dalma derinliğinin 1,2 m olması için ne kadar kum hacmi Vp'nin boşaltılması gerekir?

Sorun 1.24. Denizaltının hacimsel yer değiştirmesi 600 m3'tür. Teknenin batırılması için bölmeler 80 m3 miktarında deniz suyu ile dolduruldu. Deniz suyunun bağıl özgül ağırlığı 1,025'tir. Belirleyin: denizaltından suyun tamamı çıkarılırsa ve yukarı doğru yüzerse, teknenin hacminin ne kadarının (yüzde olarak) suya daldırılacağını; Susuz bir denizaltının ağırlığı ne kadardır?

Kumaş bir iğne ile delinebilir, ancak kalemle delinemez (aynı kuvveti uygularsanız). Kurşun kalem ve iğnenin farklı şekilleri vardır ve bu nedenle kumaşa farklı basınç uygularlar. Basınç her yerde mevcuttur. Mekanizmaları harekete geçirir (““ makalesine bakın). Etkiliyor. Temas ettikleri yüzeylere baskı uygularlar. Atmosfer basıncı hava durumunu etkiler. Atmosfer basıncını ölçen bir cihaz.

Basınç nedir

Bir cismin yüzeyine dik olarak etki edildiğinde cisim basınç altındadır. Basınç, kuvvetin büyüklüğüne ve kuvvetin uygulandığı yüzey alanına bağlıdır. Örneğin, sıradan ayakkabılarla kara çıkarsanız düşebilirsiniz; Ama kayakları giyersek bu olmayacak. Vücudun ağırlığı aynıdır ancak ikinci durumda basınç daha geniş bir yüzeye dağıtılacaktır. Yüzey ne kadar büyük olursa basınç o kadar az olur. Ren geyiklerinin geniş toynakları vardır - sonuçta kar üzerinde yürürler ve toynakların kar üzerindeki baskısı mümkün olduğu kadar az olmalıdır. Bıçak keskinse kuvvet küçük bir yüzey alanına uygulanır. Kör bir bıçak, kuvveti daha geniş bir yüzeye dağıtır ve bu nedenle daha kötü keser. Basınç birimi - paskal(Pa) - atmosferik basınç alanında birçok keşif yapan Fransız bilim adamı Blaise Pascal'ın (1623 - 1662) adını almıştır.

Sıvı ve gazların basıncı

Sıvılar ve gazlar bulundukları kabın şeklini alırlar. Katılardan farklı olarak sıvılar ve gazlar kabın tüm duvarlarına basınç uygular. Sıvıların ve gazların basıncı her yöne doğru yönlendirilir. Sadece tabana değil aynı zamanda akvaryumun duvarlarına da baskı uygular. Akvaryumun kendisi yalnızca aşağıya doğru baskı yapar. futbol topunun içine her yönde baskı yapar ve bu nedenle top yuvarlaktır.

Hidrolik mekanizmalar

Hidrolik mekanizmaların hareketi sıvı basıncına dayanır. Sıvı sıkışmaz, dolayısıyla ona kuvvet uygulanırsa hareket etmeye zorlanır. Ve frenler hidrolik prensiple çalışır. Tekerlek hızının azaltılması, fren hidroliği basıncı kullanılarak sağlanır. Sürücü pedala basar, piston fren hidroliğini silindire pompalar, ardından sıvı borunun içinden diğer iki silindire akar ve pistonlara baskı yapar. Pistonlar fren balatalarını tekerleğe doğru bastırır. Bunun sonucunda tekerleğin dönüşü yavaşlar.

Pnömatik mekanizmalar

Pnömatik mekanizmalar gazların (genellikle hava) basıncı nedeniyle çalışır. Sıvıların aksine hava sıkıştırılabilir ve ardından basıncı artar. Matkabın hareketi, pistonun içindeki havayı çok yüksek bir basınca sıkıştırmasına dayanır. Bir kaya matkabında, basınçlı hava kesiciye öyle bir kuvvetle baskı yapar ki, taş bile delinebilir.

Köpüklü yangın söndürücü, sıkıştırılmış karbondioksitle çalışan pnömatik bir cihazdır. Kolu sıktığınızda kutunun içindeki sıkıştırılmış karbondioksiti serbest bırakırsınız. Gaz, özel solüsyonun üzerine muazzam bir kuvvetle baskı yaparak onu borunun ve hortumun içine doğru iter. Hortumdan bir su ve köpük akışı çıkıyor.

Atmosfer basıncı

Atmosfer basıncı, yüzeyin üzerindeki havanın ağırlığı tarafından oluşturulur. Hava, her metrekareye bir filin ağırlığından daha büyük bir kuvvetle baskı yapar. Basınç, Dünya yüzeyine yakın yerlerde gökyüzüne göre daha yüksektir. Jet uçaklarının uçtuğu 10.000 metre yükseklikte, yukarıdan baskı yapan hava kütlesi az olduğundan basınç düşüktür. İnsanların yüksek irtifada özgürce nefes alabilmesi için uçak kabininde normal atmosfer basıncı korunur. Ancak basınçlı bir uçak kabininde bile, basınç kulak kepçesi içindeki basınçtan düşük olduğunda insanların kulakları tıkanır.

Atmosfer basıncı milimetre cıva cinsinden ölçülür. Basınç değiştiğinde de değişir. Düşük basınç, daha kötü havaların yaklaştığı anlamına gelir. Yüksek basınç açık havayı beraberinde getirir. Deniz seviyesinde normal basınç 760 mm'dir (101.300 Pa). Kasırga günlerinde 683 mm'ye (910 Pa) düşebilir.

KISA TEORİ. Bir sıvının en önemli özelliği varlığıdır. Serbest yüzey. Yaklaşık 10 -9 m kalınlığa sahip olan sıvının yüzey tabakasındaki moleküller, sıvının kalınlığındaki moleküllerden farklı bir durumdadır. Yüzey tabakası sıvıya basınç uygular. moleküler kuvvet adı verilen kuvvetlerin ortaya çıkmasına neden olur yüzey gerilimi.

Yüzeyin herhangi bir noktasındaki yüzey gerilimi kuvvetleri, kendisine teğet olarak ve sıvının yüzeyine zihinsel olarak çizilen bir çizginin herhangi bir elemanına dik olarak yönlendirilir. Yüzey gerilimi katsayısı-sıvının yüzeyini parçalara ayıran çizginin birim uzunluğu başına etki eden yüzey gerilimi kuvvetini gösteren fiziksel miktar:

Öte yandan yüzey gerilimi, bir sıvının birim yüzey tabakasının serbest enerjisine sayısal olarak eşit bir değer olarak tanımlanabilir. Altında bedava enerjiİzotermal bir süreç sırasında işin yapılabileceği sistem enerjisinin bir kısmını anlayın.

Yüzey gerilim katsayısı sıvının yapısına bağlıdır. Her sıvı için bu, sıcaklığın bir fonksiyonudur ve sıvının serbest yüzeyinin üzerinde hangi ortamın bulunduğuna bağlıdır.

DENEYSEL KURULUM. Deney düzeneği Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. Mikromanometreye (M) bağlı bir aspiratörden (A) ve test edilen sıvıyı içeren bir kaptan (B) oluşur. Aspiratöre su dökülür. K musluğunu kullanarak A aspiratörünün B kabından bağlantısı kesilebilir ve test edilecek başka bir sıvıyla aynı C kabına bağlanabilir. B ve C kapları her birinde delik bulunan lastik tıpalarla sıkıca kapatılmıştır. Her deliğe, ucu kılcal olan bir cam tüp yerleştirilir. Kılcal, sıvının içinde çok sığ bir derinliğe daldırılır (böylece sadece sıvının yüzeyine temas eder). Mikromanometre, atmosferdeki ve aspiratördeki veya aynı şey olan kılcal boru ve B veya C kabındaki hava basıncı farkını ölçer.

Mikromanometre, biri büyük çaplı bir kap, diğeri ise küçük çaplı (2 - 3 mm) eğimli bir cam tüp olan iki bağlantılı kaptan oluşur (Şekil 2). Kap ve tüpün kesit alanlarının oranı yeterince büyükse kaptaki seviyedeki değişiklik ihmal edilebilir. Daha sonra küçük çaplı bir tüpteki sıvı seviyesinden basınç farkının ölçülen değeri belirlenebilir:

Nerede - gösterge sıvısının yoğunluğu; - kaptaki varsayılan sabit sıvı seviyesinin tüpün eğimi boyunca tüpteki seviyeye olan mesafesi; - Eğik borunun yatay düzlemle oluşturduğu açı.

Zamanın ilk anında, kılcal damardaki ve B kabındaki sıvının yüzeyi üzerindeki hava basıncı, atmosfer basıncına eşit ve aynı olduğunda. Kılcaldaki ıslatma sıvısının seviyesi B kabındakinden daha yüksektir ve kılcaldaki ıslatma sıvısı içbükey bir menisküs oluşturduğundan ve ıslatmayan sıvı dışbükey bir menisküs oluşturduğundan ıslatmayan sıvının seviyesi daha düşüktür. .

Bir sıvının dışbükey yüzeyi altındaki moleküler basınç daha büyüktür ve içbükey bir yüzey altında düz bir yüzeyin altındaki basınca göre daha azdır. Yüzeyin eğriliğinden kaynaklanan moleküler basınca genellikle denir. aşırı kılcal basınç (Lapplace basıncı). Dışbükey bir yüzeyin altındaki aşırı basınç pozitif, içbükey bir yüzeyin altında ise negatif kabul edilir. Her zaman yüzey bölümünün eğrilik merkezine doğru yönlendirilir, yani. içbükeyliğine doğru. Küresel yüzey durumunda aşırı basınç aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

yüzey gerilim katsayısı nerede, küresel yüzeyin yarıçapıdır.

Kılcal boruyu ıslatan sıvı, yüksekliğe sahip bir sıvı kolonunun hidrostatik basıncı (Şekil 3a), bu durumda yukarıya doğru yönlendirilen aşırı basıncı dengeleyene kadar yükselir. Yükseklik 0 denge koşulundan belirlenir:

serbest düşüşün ivmesi nerede, yani.

A aspiratörünün musluğunu çevirip içindeki suyu yavaşça boşaltırsanız, aspiratördeki, ona bağlı olan B kabındaki ve mikromanometrenin eğimli dirseğindeki hava basıncı azalmaya başlayacaktır. Sıvı yüzeyinin üzerindeki kılcal damarda basınç atmosfer basıncına eşittir. Artan basınç farkının bir sonucu olarak kılcal damardaki sıvı menisküs, kılcal damarın alt ucuna düşene kadar eğriliğini koruyarak alçalır (Şekil 3b). Şu anda kılcal damardaki hava basıncı şuna eşit olacaktır:

B kabındaki hava basıncı nerede, kılcal borunun sıvıya dalma derinliği, - Laplace basıncı. Kılcal damar ile B kabı arasındaki hava basıncı farkı şuna eşittir:

+ p = p dışarı +ρg saat = 2σ / r +ρg H

Bu andan itibaren menisküsün eğriliği değişmeye başlar. Aspiratör ve B kabındaki hava basıncı düşmeye devam ediyor. Basınç farkı arttıkça menisküsün eğrilik yarıçapı azalır ve eğrilik artar. Eğrilik yarıçapının kılcal damarın iç yarıçapına eşit olduğu bir an gelir (Şekil 3c) ve basınç farkı maksimum olur. Daha sonra menisküsün eğrilik yarıçapı tekrar artar ve denge kararsız hale gelir. Kılcal damardan kopup yüzeye yükselen bir hava kabarcığı oluşur. Sıvı deliği kapatır. Sonra her şey tekrarlanır. İncirde. Şekil 4, sıvı menisküsün eğrilik yarıçapının, kılcal damarın alt ucuna ulaştığı andan itibaren nasıl değiştiğini göstermektedir.

Yukarıdakilerden şu sonuç çıkıyor:

, (1)

kılcalın iç yarıçapı nerede. Bu fark bir mikromanometre kullanılarak belirlenebilir, çünkü

Nerede - manometrik sıvının yoğunluğu, - mikromanometrenin eğimli tüpündeki sıvı seviyesinin maksimum yer değiştirmesi, - mikromanometrenin eğimli dirseği ile yatay arasındaki açı (bkz. Şekil 2).

Formül (1) ve (2)'den şunu elde ederiz:

. (3)

Kılcalın sıvıya daldırılma derinliği ihmal edilebilir olduğundan ihmal edilebilir:

veya , (4)

kılcal damarın iç çapı nerede.

Sıvının kılcal borunun duvarlarını ıslatmaması durumunda kılcal borunun dış çapı formül (4)'teki gibi alınır. Su, mikromanometrede manometrik sıvı olarak kullanılır ( = 1×10 3 kg/m3).

ÖLÇÜMLER.

1. Aspiratörü işarete kadar suyla doldurup kapatın. Mikromanometrenin her iki dirseğinde eşit basınç elde etmek için K vanasını kısa bir süreliğine çıkarın. Kabı aspiratöre bağlayacak konuma yerleştirin.

2. Basınç değişiminin yeterince yavaş gerçekleşmesi için aspiratör musluğunu açın. Hava kabarcıkları yaklaşık olarak her 10 ila 15 saniyede bir kopmalıdır. Belirtilen kabarcık oluşumu frekansı belirlendikten sonra ölçümler yapılabilir.

EGZERSİZ YAPMAK. 1. Bir termometre kullanarak oda sıcaklığını belirleyin ve kaydedin T.

2. Mikromanometrenin eğimli dirseğindeki sıvı seviyesinin maksimum yer değiştirmesini dokuz kez belirleyin. Yüzey gerilimi katsayısını hesaplamak için ortalama değeri alın N ort..

3. Benzer şekilde etil alkolün yüzey gerilim katsayısını belirleyiniz.

4. Her bir sıvının yüzey gerilimini belirlerken maksimum mutlak ve bağıl hataları bulun. Formülü kullanarak doğruluklarını dikkate alarak her sıvı için nihai ölçüm sonuçlarını yazın.

Basınç - yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin oranına eşit bir miktara basınç denir. Basınç birimi, bu yüzeye dik 1 m2'lik bir yüzeye etki eden 1 N'luk bir kuvvetin ürettiği basınç olarak alınır.

Bu nedenle basıncı belirlemek için yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin yüzey alanına bölünmesi gerekir.

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. Tek bir molekülün darbe kuvveti küçük olmasına rağmen, tüm moleküllerin damar duvarlarına etkisi önemlidir ve gaz basıncı oluşturur. Yani gazın kabın duvarlarına (ve gazın içine yerleştirilen gövdeye) yaptığı basınç, gaz moleküllerinin çarpmasından kaynaklanır.

Gazın kütlesi ve sıcaklığı değişmediği sürece, hacmi azaldığında basıncı artar, hacmi arttığında basıncı azalır.

Herhangi bir sıvıda moleküller sıkı bir şekilde bağlı değildir ve bu nedenle sıvı, içine döküldüğü kabın şeklini alır. Katılar gibi sıvılar da kabın tabanına basınç uygular. Ancak katılardan farklı olarak sıvı aynı zamanda kabın duvarlarına da basınç uygular.

Bu olguyu açıklamak için sıvı sütununu zihinsel olarak üç katmana (a, b, c) bölelim. Aynı zamanda sıvının kendi içinde de basınç olduğunu görebilirsiniz: Sıvı yer çekiminin baskısı altındadır ve sıvının alt katmanları üst katmanlarının ağırlığından etkilenir. A katmanına etki eden yerçekimi kuvveti onu ikinci katman b'ye doğru bastırır. B katmanı, üzerine uygulanan basıncı her yöne iletir. Ayrıca yerçekimi de bu katmana etki ederek onu üçüncü katman c'ye doğru bastırır. Sonuç olarak, üçüncü aşamada basınç artar ve kabın tabanında en fazla olur.

Bir sıvının içindeki basınç onun yoğunluğuna bağlıdır.

Bir sıvı veya gaza uygulanan basınç, sıvı veya gazın hacmindeki her noktaya değişmeden iletilir. Bu ifadeye Pascal yasası denir.

SI basınç birimi, 1N'lik bir kuvvetin kendisine dik 1 m2 alana sahip bir yüzey üzerinde ürettiği basınçtır. Bu birime pascal (Pa) denir.

Basınç ünitesinin adı Fransız bilim adamı Blaise Pascal'ın onuruna verilmiştir.

Blaise Pascal

Blaise Pascal, 19 Haziran 1623'te doğan Fransız matematikçi, fizikçi ve filozoftur. Ailenin üçüncü çocuğuydu. Annesi o henüz üç yaşındayken öldü. 1632'de Pascal'ın ailesi Clermont'tan ayrılarak Paris'e gitti. Pascal'ın babası iyi bir eğitim almıştı ve bunu doğrudan oğluna aktarmaya karar verdi. Babası, Blaise'in 15 yaşına kadar matematik okumaması gerektiğine karar verdi ve tüm matematik kitapları evlerinden kaldırıldı. Ancak Blaise'in merakı onu 12 yaşında geometri okumaya itti. Babası bunu öğrendiğinde pes etti ve Blaise'in Öklid'i incelemesine izin verdi.

Blaise Pascal matematik, geometri, felsefe ve edebiyatın gelişimine önemli katkılarda bulundu.

Pascal fizikte barometrik basınç ve hidrostatik üzerine çalıştı.

Pascal kanununa dayanarak aşağıdaki deneyi açıklamak kolaydır.

Çeşitli yerlerinde dar delikler olan bir top alıyoruz. İçine bir pistonun yerleştirildiği topa bir tüp takılmıştır. Bir topu suyla doldurup borunun içine bir piston iterseniz, toptaki tüm deliklerden su akacaktır. Bu deneyde bir piston, bir tüp içindeki suyun yüzeyine baskı yapmaktadır.

Pascal yasası

Pistonun altında bulunan su parçacıkları sıkıştığında basıncını daha derindeki diğer katmanlara iletir. Böylece pistonun basıncı bilyeyi dolduran akışkanın her noktasına iletilir. Sonuç olarak suyun bir kısmı tüm deliklerden akan akıntılar şeklinde topun dışına itilir.

Top dumanla doldurulursa, piston tüpün içine itildiğinde, toptaki tüm deliklerden duman akıntıları çıkmaya başlayacaktır. Bu, (gazların üzerlerine uygulanan basıncı her yöne eşit olarak ilettiğini) doğrular. Yani deneyim, sıvının içinde basınç olduğunu ve aynı seviyede her yönde eşit olduğunu göstermektedir. Derinlik arttıkça basınç da artar. Gazlar bu bakımdan sıvılardan farklı değildir.

Pascal kanunu sıvılar ve gazlar için geçerlidir. Ancak önemli bir durumu - ağırlığın varlığını - hesaba katmıyor.

Dünyevi şartlarda bu unutulamaz. Su da ağırdır. Bu nedenle su altında farklı derinliklerde bulunan iki bölgenin farklı basınçlara maruz kalacağı açıktır.

Suyun yerçekiminden dolayı yaptığı basınca hidrostatik denir.

Karasal koşullar altında hava çoğunlukla sıvının serbest yüzeyine baskı yapar. Hava basıncına atmosfer basıncı denir. Derinlikteki basınç atmosferik ve hidrostatik basınçtan oluşur.

Farklı şekillerde fakat içlerinde aynı seviyede su bulunan iki kap bir tüple bağlanırsa su bir kaptan diğerine geçmez. Kaplardaki basınçlar farklıysa böyle bir geçiş meydana gelebilir. Ancak durum böyle değildir ve iletişim kaplarında şekli ne olursa olsun sıvı her zaman aynı seviyede olacaktır.

Örneğin, iletişim halindeki gemilerdeki su seviyeleri farklıysa, o zaman su hareket etmeye başlayacak ve seviyeler eşitlenecektir.

Su basıncı hava basıncından çok daha fazladır. 10 m derinlikte su, 1 kg'lık ek kuvvetle 1 cm2'yi atmosfer basıncına bastırır. Bir kilometre derinlikte - 1 cm2'ye 100 kg kuvvetle.

Bazı yerlerde okyanusun derinliği 10 km'den fazladır. Bu derinliklerdeki su basıncı kuvvetleri son derece yüksektir. 5 km derinliğe indirilen tahta parçaları, bu muazzam basınçla o kadar sıkışır ki, daha sonra tuğla gibi bir varil suya batar.

Bu muazzam baskı, deniz yaşamı araştırmacıları için büyük engeller yaratıyor. Derin deniz inişleri, 1 cm2 başına 1 tonun üzerindeki basınca dayanması gereken, banyo küreleri veya banyo kapları adı verilen çelik toplarda gerçekleştirilir.

Denizaltılar yalnızca 100 - 200 m derinliğe inerler.

Kabın tabanındaki sıvının basıncı, sıvı sütununun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır.

Bardağın dibindeki su basıncını ölçelim. Elbette camın alt kısmı basınç kuvvetlerinin etkisi altında deforme olur ve deformasyonun büyüklüğünü bilerek buna neden olan kuvvetin büyüklüğünü belirleyebilir ve basıncı hesaplayabiliriz; ancak bu deformasyon o kadar küçüktür ki doğrudan ölçülmesi neredeyse imkansızdır. Belirli bir cismin deformasyonu ile bir sıvının üzerine uyguladığı basıncı yalnızca deformasyonların tam olarak büyük olduğu durumlarda yargılamak uygun olduğundan, bir sıvının basıncını pratik olarak belirlemek için özel cihazlar kullanılır - basınç göstergeleri, deformasyonun nispeten büyük, kolayca ölçülebilir bir değere sahip olduğu. En basit membranlı basınç göstergesi aşağıdaki gibi tasarlanmıştır. İnce elastik bir membran plakası boş bir kutuyu hava geçirmez şekilde kapatır. Membrana bir işaretçi iliştirilir ve bir eksen etrafında döner. Cihaz sıvıya daldırıldığında, membran basınç kuvvetlerinin etkisi altında bükülür ve sapması büyütülmüş bir biçimde ölçek boyunca hareket eden işaretçiye iletilir.

Basınç ölçer

İşaretçinin her konumu membranın belirli bir sapmasına ve dolayısıyla membran üzerinde belirli bir basınç kuvvetine karşılık gelir. Membranın alanını bilerek basınç kuvvetlerinden basınçların kendisine doğru hareket edebiliriz. Manometreyi önceden kalibre ederseniz, yani ölçekteki işaretçinin belirli bir konumunun hangi basınca karşılık geldiğini belirlerseniz, basıncı doğrudan ölçebilirsiniz. Bunu yapmak için, manometreyi büyüklüğü bilinen basınçlara maruz bırakmanız ve işaretçi okunun konumunu fark ederek karşılık gelen sayıları cihaz ölçeğine koymanız gerekir.

Dünyayı çevreleyen hava kabuğuna atmosfer denir. Yapay Dünya uydularının uçuş gözlemlerinin gösterdiği gibi atmosfer birkaç bin kilometre yüksekliğe kadar uzanıyor. Kocaman bir hava okyanusunun dibinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyi bu okyanusun tabanıdır.

Yer çekimi nedeniyle okyanus suyu gibi havanın üst katmanları alt katmanları sıkıştırır. Doğrudan Dünya'ya bitişik olan hava tabakası en fazla sıkıştırılır ve Pascal kanununa göre üzerine uygulanan basıncı her yöne iletir.

Bunun bir sonucu olarak, dünyanın yüzeyi ve üzerinde bulunan cisimler, havanın tüm kalınlığının basıncını hisseder veya genellikle dedikleri gibi atmosferik basınçla karşılaşır.

Atmosfer basıncı o kadar da düşük değil. Vücut yüzeyinin her santimetre karesine yaklaşık 1 kg'lık bir kuvvet etki eder.

Atmosfer basıncının nedeni açıktır. Su gibi havanın da ağırlığı vardır; bu, vücudun üzerindeki hava sütununun ağırlığına eşit (suda olduğu gibi) bir basınç uyguladığı anlamına gelir. Dağa ne kadar yükseğe çıkarsak üstümüzde o kadar az hava olacak, bu da atmosfer basıncının o kadar düşük olacağı anlamına geliyor.

Bilimsel ve günlük amaçlar için basıncı ölçebilmeniz gerekir. Bunun için özel cihazlar var - barometreler.

Barometre

Barometre yapmak zor değil. Cıva bir ucu kapalı bir tüpün içine dökülür. Açık ucunu parmağınızla tutarak tüpü ters çevirin ve açık ucunu bir bardak cıvaya batırın. Bu durumda tüpteki cıva düşer ama dışarı akmaz. Tüpün içindeki cıvanın üzerindeki boşluk şüphesiz havasızdır. Cıva, dış hava basıncıyla tüpte tutulur.

Cıva kabını hangi boyutta alırsak alalım, tüpün çapı ne olursa olsun, cıva her zaman yaklaşık olarak aynı yüksekliğe, yani 76 cm'ye yükselir.

Eğer 76 cm'den kısa bir tüp alırsak tamamı cıva ile dolacak ve boşluğu göremeyeceğiz. 76 cm yüksekliğindeki bir cıva sütunu, atmosferle aynı kuvvetle standa baskı yapıyor.

Santimetre kare başına bir kilogram, normal atmosfer basıncının değeridir.

76 cm rakamı, böyle bir cıva sütununun aynı alanın üzerinde bulunan tüm atmosferin hava sütununu dengelediği anlamına gelir.

Barometrik tüpe çeşitli şekiller verilebilir; yalnızca bir şey önemlidir: Cıva yüzeyinin üzerinde hava kalmaması için tüpün bir ucu kapatılmalıdır. Cıvanın başka bir seviyesi atmosferik basınçtan etkilenir.

Cıva barometresi atmosfer basıncını çok yüksek doğrulukla ölçebilir. Elbette cıva almanıza gerek yok; başka herhangi bir sıvı işe yarayacaktır. Ancak cıva en ağır sıvıdır ve cıva sütununun normal basınçtaki yüksekliği en küçük olacaktır.

Basıncı ölçmek için çeşitli birimler kullanılır. Çoğu zaman cıva sütununun yüksekliği basitçe milimetre cinsinden gösterilir. Mesela bugün basıncın normalden yüksek olduğunu, 768 mm Hg'ye eşit olduğunu söylüyorlar. Sanat.

Basınç 760 mm Hg. Sanat. bazen fiziksel atmosfer denir. 1 kg/cm2’lik basınca teknik atmosfer denir.

Cıva barometresi özellikle kullanışlı bir alet değildir. Cıva yüzeyinin açıkta bırakılması istenmez (cıva buharı zehirlidir); ayrıca cihaz taşınabilir değildir.

Metal barometreler - aneroidler - bu dezavantajlara sahip değildir.

Herkes böyle bir barometre görmüştür. Bu, üzerinde ölçek ve ok bulunan küçük, yuvarlak bir metal kutudur. Ölçek, genellikle santimetre cıva cinsinden basınç değerlerini gösterir.

Hava metal kutunun dışına pompalanmıştır. Kutu kapağı güçlü bir yay ile yerinde tutulur, aksi takdirde atmosferik basınçla aşağı doğru bastırılır. Basınç değiştiğinde kapak ya bükülür ya da şişer. Kapağa bir ok bağlanmıştır ve bastırıldığında ok sağa doğru gidecek şekildedir.

Böyle bir barometre, okumaları bir cıva barometresi ile karşılaştırılarak kalibre edilir.

Basıncı öğrenmek istiyorsanız barometreye parmağınızla dokunmayı unutmayın. Kadran ibresi çok fazla sürtünmeye maruz kalır ve genellikle > noktasında takılıp kalır.

Basit bir cihaz, atmosferik basınca dayanmaktadır - bir sifon.

Şoför benzini biten arkadaşına yardım etmek ister. Arabanızın deposundaki benzin nasıl boşaltılır? Çaydanlık gibi eğmeyin.

Kurtarmaya lastik bir tüp geliyor. Bir ucu gaz tankına indirilir, diğer ucundan ağızla hava emilir. Ardından hızlı bir hareket - açık uç parmakla sıkıştırılır ve gaz deposunun altındaki bir yüksekliğe yerleştirilir. Artık parmağınızı kaldırabilirsiniz - hortumdan benzin dökülecektir.

Kavisli kauçuk boru sifondur. Bu durumda sıvı, düz eğimli bir tüptekiyle aynı nedenle hareket eder. Her iki durumda da sıvı sonunda aşağıya doğru akar.

Sifonun çalışması için atmosferik basınç gereklidir: > sıvıdır ve tüp içindeki sıvı kolonunun patlamasını engeller. Eğer atmosferik basınç olmasaydı kolon geçiş noktasında kırılırdı ve sıvı her iki kaba da akardı.

Basınç sifonu

Sifon, sağ (deyim yerindeyse >) dirsekteki sıvı, tüpün sol ucunun indirildiği pompalanan sıvı seviyesinin altına düştüğünde çalışmaya başlar. Aksi takdirde sıvı geri akacaktır.

Pratikte, atmosferik basıncı ölçmek için aneroid adı verilen metal bir barometre kullanılır (Yunancadan tercüme edilmiştir - sıvı olmadan. Barometreye cıva içermediği için bu adı verilir).

Atmosfer, Dünya'dan gelen yerçekimi tarafından yerinde tutulur. Bu kuvvetin etkisi altında, havanın üst katmanları alt katmanlara baskı yapar, böylece Dünya'ya bitişik hava katmanının en sıkıştırılmış ve en yoğun olduğu ortaya çıkar. Bu basınç, Pascal yasasına uygun olarak her yöne iletilir ve Dünya'da ve yüzeyinde bulunan tüm cisimlere etki eder.

Yükseklik arttıkça Dünya'ya baskı yapan hava tabakasının kalınlığı azalır, dolayısıyla basınç da azalır.

Atmosfer basıncının varlığı birçok olayla gösterilir. Pistonu indirilmiş bir cam tüp, su dolu bir kaba yerleştirilir ve düzgün bir şekilde kaldırılırsa, su pistonu takip eder. Atmosfer, kaptaki suyun yüzeyine baskı yapar; Pascal kanununa göre bu basınç cam tüpün altındaki suya aktarılır ve pistonu takip ederek suyu yukarı doğru iter.

Emme pompaları eski medeniyetler tarafından biliniyordu. Onların yardımıyla suyu hatırı sayılır bir yüksekliğe çıkarmak mümkün oldu. Su şaşırtıcı bir şekilde böyle bir pompanın pistonunu itaatkar bir şekilde takip etti.

Eski filozoflar bunun nedenleri üzerinde düşündüler ve şu düşünceli sonuca vardılar: Doğa boşluktan korktuğu için su pistonu takip eder, bu yüzden piston ile su arasında boş alan kalmaz.

Bir ustanın Floransa'daki Toskana Dükü'nün bahçeleri için pistonunun 10 metreden fazla yüksekliğe kadar su çekmesi beklenen bir emme pompası yaptığını söylüyorlar. Ama ne kadar bu pompayla suyu çekmeye çalışsalar da hiçbir şey işe yaramadı. 10 m'de su pistonun arkasından yükseldi, ardından piston sudan uzaklaştı ve doğanın korktuğu o boşluk oluştu.

Galileo'dan başarısızlığın nedenini açıklaması istendiğinde, doğanın aslında boşluktan hoşlanmadığını, ancak belli bir sınıra kadar olduğunu söyledi. Görünüşe göre Galileo'nun öğrencisi Torricelli, 1643'teki meşhur cıva tüpü deneyini gerçekleştirmek için bu olayı bir bahane olarak kullanmıştı. Bu deneyi az önce anlattık; cıva barometresinin üretimi Torricelli'nin deneyimidir.

Torricelli, 76 mm'den daha yüksek bir tüp alarak cıvanın üzerinde bir boşluk yarattı (genellikle Torricelli boşluğundan sonra anılır) ve böylece atmosferik basıncın varlığını kanıtladı.

Bu deneyimle Torricelli, Toskana Dükü'nün efendisinin şaşkınlığını giderdi. Nitekim suyun emme pompasının pistonunu kaç metre itaatkar bir şekilde takip edeceği açıktır. Bu hareket, alanı 1 cm2 olan bir su sütununun ağırlığı 1 kg'a eşit oluncaya kadar devam edecektir. Böyle bir su sütununun yüksekliği 10 m olacaktır. Doğanın boşluktan korkmasının nedeni budur. , ancak 10 m'den fazla.

Torricelli'nin keşfinden 11 yıl sonra, 1654'te, atmosferik basıncın etkisi Magdeburg belediye başkanı Otto von Guericke tarafından açıkça gösterildi. Yazara ün kazandıran şey, deneyimin fiziksel özünden çok, üretiminin teatralliğiydi.

İki bakır yarım küre bir halka contayla birbirine bağlandı. Yarım kürelerden birine takılan bir musluk aracılığıyla, bir araya getirilen toptan hava pompalandı ve ardından yarım küreleri ayırmak imkansızdı. Guericke'nin deneyiminin ayrıntılı bir açıklaması korunmuştur. Yarımküreler üzerindeki atmosferik basınç artık hesaplanabilir: 37 cm'lik bir top çapıyla kuvvet yaklaşık bir tondu. Yarımküreleri ayırmak için Guericke iki sekiz atın koşumlanmasını emretti. Koşum takımı, bir halkadan geçirilen ve yarımkürelere bağlanan halatlarla geldi. Atlar yarımküreleri ayıramadı.

Sekiz atın gücü (on altı değil tam olarak sekizdi, çünkü daha büyük bir etki için kullanılan ikinci sekiz atın yerini, yarıkürelere etki eden aynı kuvvetin korunmasını sağlayacak şekilde duvara çakılan bir kanca alabilirdi) Magdeburg'u parçalamaya yetmedi. yarımküreler.

Temas eden iki cisim arasında boş bir boşluk varsa, bu cisimler atmosferik basınç nedeniyle parçalanmayacaktır.

Deniz seviyesinde, atmosfer basıncının değeri genellikle 760 mm yüksekliğindeki bir cıva sütununun basıncına eşittir.

Atmosfer basıncını bir barometre ile ölçerek, Dünya yüzeyinden yükseklik arttıkça basıncın azaldığını bulabilirsiniz (yükseklik 12 m arttığında yaklaşık 1 mm Hg). Ayrıca atmosferik basınçtaki değişiklikler hava koşullarındaki değişikliklerle ilişkilidir. Örneğin, atmosferik basınçtaki bir artış, açık havanın başlamasıyla ilişkilidir.

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

Hava koşullarına bağlı basınç dalgalanmaları çok düzensizdir. Bir zamanlar hava durumunu yalnızca basıncın belirlediği düşünülüyordu. Bu nedenle barometreler hâlâ açık, kuru, yağmur, fırtına şeklinde etiketleniyor. Hatta bir yazıt bile var: >.

Basınç değişiklikleri hava değişimlerinde büyük rol oynar. Ancak bu rol belirleyici değildir.

Rüzgârın yönü ve şiddeti atmosfer basıncının dağılımıyla ilgilidir.

Dünya yüzeyinde farklı yerlerdeki basınç aynı değildir ve daha güçlü basınç, havayı daha düşük basınçlı yerlere getirir. Rüzgarın izobarlara dik yönde, yani basıncın en hızlı düştüğü yerde esmesi gerektiği anlaşılıyor. Ancak rüzgar haritaları aksini gösteriyor. Coriolis kuvveti hava basıncı meselelerine müdahale eder ve kendi düzeltmesini yapar ki bu çok önemli bir düzeltmedir.

Bildiğimiz gibi, kuzey yarımkürede hareket eden herhangi bir cisim, hareket halindeyken sağa doğru yönlendirilmiş bir Coriolis kuvvetinin etkisi altındadır. Bu aynı zamanda hava parçacıkları için de geçerlidir. Daha yüksek basınçlı yerlerden daha az basınçlı yerlere sıkışan parçacık, izobarlar boyunca hareket etmelidir, ancak Coriolis kuvveti onu sağa saptırır ve rüzgarın yönü, izobarların yönü ile yaklaşık 45 derecelik bir açı oluşturur.

Bu kadar küçük bir kuvvet için şaşırtıcı derecede büyük bir etki. Bu, Coriolis kuvvetine (hava katmanlarının sürtünmesi) müdahalenin de çok önemsiz olmasıyla açıklanmaktadır.

Daha da ilginci, Coriolis kuvvetinin > ve > basınçta rüzgarların yönü üzerindeki etkisidir. Coriolis kuvvetinin etkisi nedeniyle, > basınçtan uzaklaşan hava, yarıçaplar boyunca her yöne akmaz, ancak kavisli çizgiler - spiraller boyunca hareket eder. Bu spiral hava akışları aynı yönde bükülür ve basınç alanında dairesel bir girdap oluşturarak hava kütlelerini saat yönünde hareket ettirir.

Aynı şey alçak basınç alanında da olur. Coriolis kuvvetinin yokluğunda hava tüm yarıçaplar boyunca bu alana doğru eşit şekilde akacaktır. Ancak yol boyunca hava kütleleri sağa sapıyor.

Alçak basınç alanlarındaki rüzgarlara siklon, yüksek basınç alanlarındaki rüzgarlara antisiklon adı verilir.

Her kasırganın kasırga veya fırtına anlamına geldiğini düşünmeyin. Kasırgaların veya antisiklonların yaşadığımız şehirden geçişi yaygın bir olgudur, ancak çoğunlukla değişken hava koşullarıyla ilişkilidir. Çoğu durumda, bir kasırganın yaklaşması kötü havanın başlangıcı anlamına gelirken, bir antisiklonun yaklaşması iyi havanın başlaması anlamına gelir.

Ancak hava tahmincilerinin yolundan gitmeyeceğiz.