Тиск атмосферний, гідростатичний
Це фізична скалярна величина, яка визначається за формулою
Атмосферний тиск
Атмосфера - це повітряна оболонка Землі, яка утримується гравітаційними силами. Атмосфера має вагу і тисне на всі тіла на Землі. Тиск атмосфери становить близько 760 мм.рт.ст. або 1 атм. або 101325Па. Міліметр ртутного стовпа, атмосфера - це різні позасистемні одиниці виміру тиску. Атмосферний тиск зменшується на 1 мм.рт.ст. при піднятті над Землею на кожні 11м.
Що таке тиск в 1 атм? Рукостискання кремезного чоловіка становить 0,1 атм, удар боксера становить кілька атмосферних одиниць. Тиск каблука-шпильки становить 100 атмосфер. Якщо на долоню покласти гирю в 100 кг, то отримаємо нерівномірний тиск в одну атмосферу, при зануренні на 10 м під воду отримаємо рівномірний тиск в 1 атмосферу. Рівномірний тиск легко переноситься людським організмом. Нормальний атмосферний тиск, який діє на кожну людину, компенсується внутрішнім тиском, тому його ми абсолютно не помічаємо, не дивлячись на те, що воно є досить істотним.
закон Паскаля
Тиск на рідину або газ передається в усіх напрямках однаково.
Тиск всередині рідини (газу) на одній і тій же глибині однаково в усіх напрямках (вліво вправо, вниз та вгору!)
гідростатичний тиск
Це тиску стовпчика рідини на дно посудини. Яка сила створює тиск? Рідина має вагу, який тисне на дно.
Тиск рідини на дно
Тиск на дно посудини не залежить від форми посудини, але залежить від площі його дна. При цьому сила тиску на дно може бути і більше і менше сили тяжіння рідини в посудині. У цьому полягає "гідростатичний парадокс".
На стінку судини гідростатичний тиск розподілено нерівномірно: у поверхні рідини воно дорівнює нулю (без урахування атмосферного тиску), всередині рідини змінюється прямо пропорційно глибині і на рівні дна досягає значення. Це змінне тиск можна замінити середнім тиском
сполучені посудини
Це ті речі, які мають загальний канал внизу.
Однорідна рідина встановлюється в сполучених посудинах на одному рівні незалежно від форми судин, як видно на фотографії.
Різнорідні рідини встановлюються в сполучених посудинах згідно з формулою
Гідравлічний прес
Гідравлічний прес складається з двох сполучених посудин циліндричної форми. В судинах рухаються поршні з площами S1 і S2. Циліндри заповнені технічним маслом.
Обсяг рідини, витіснений малим поршнем надходить у великій циліндр.
Гідравлічний прес дає виграш в силі в стільки разів, у скільки площа більшого поршня більше площі меншого. Виграшу в роботі гідравлічний прес не дає.
На практиці внаслідок наявності тертя:
Якщо сила спрямована під кутом до нормалі (перпендикуляру), то тиск визначається за формулою
Гази і рідини, що знаходяться під тиском, знайшли широке застосування в промисловій техніці. Наприклад, пневматичний відбійний молоток. За допомогою стиснутого повітря працюють також двері в автобусах і метро, гальма поїздів і вантажних автомобілів.
Зустрічаються також механізми, що працюють за допомогою стислої рідини. Вони називаються гідравлічними. Наприклад, пристрій гідравлічного преса.
Чисельне значення атмосферного тиску було визначено дослідним шляхом в 1643 році італійським вченим Е. Торрічеллі.
Скляну трубку завдовжки близько метра, запаяну з одного кінця, наповнюють доверху ртуттю. Потім, щільно закривши отвір пальцем, трубку перевертають і опускають в чашу зі ртуттю, після чого палець прибирають. Ртуть з трубки починає виливатися, але не вся: залишається «стовп» »76 см заввишки, рахуючи від рівня в чаші. Примітно, що ця висота не залежить ні від довжини трубки, ні від глибини її занурення.
Атмосферний тиск врівноважує гідростатичний тиск стовпчика ртуті. Відповідно до закону Паскаля тиск атмосфери тисне вгору на стовпчик ртуті. А стовпчик ртуті тисне вниз своєю вагою. Ртуть перестає опускатися, коли ці тиску однакові. Обчисливши гідростатичний тиск ртуті відомої висоти, визначили тиск атмосфери.
Трубка Торрічеллі з лінійкою є найпростішим барометром - приладом для вимірювання атмосферного тиску
Для вимірювання атмосферного тиску використовують також барометр-анероїд.
Оскільки атмосферний тиск зменшується в міру віддалення від поверхні Землі, то шкалу анероїда можна переписати в метрах. У цьому випадку він називається альтиметром.
Нехай прямокутний металевий брусок площею підстави S і висотою h лежить на дні посудини, в який налита вода до висоти H, H> h. Як визначити силу тиску бруска на дно посудини?
Можливі два випадки! Нехай брусок нещільно прилягає до дна посудини. тоді знизу на брусок діє сила тиску рідини. Ця сила більше сили тиску рідини зверху, тому виникає сила Архімеда. Сила Архімеда - результат різниці сили гідростатичного тиску на нижню межу бруска і верхню межу, залежить від висоти бруска і площі підстави.
Використовуємо 2 закон Ньютона:
Розглянемо другий можливий випадок. Нехай брусок прилягає до дна так щільно, що рідина під нього не підтікає. Знизу відсутній тиск рідини, отже сила Архімеда дорівнює нулю. Зверху ж на брусок діє сила тиску рідини і атмосфери.
Використовуємо 2 закон Ньютона для цього випадку:
p0 - атмосферний тиск,
p - гідростатичний тиск стовпа рідини висотою H-h.