Presiune hidrostatica

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 21 iunie 2020; verificările necesită 15 modificări .

Presiunea hidrostatică este presiunea unei coloane de lichid peste un nivel convențional.

Datorită mobilității complete a particulelor lor, picăturile și lichidele gazoase, fiind în repaus, transmit presiune în mod egal în toate direcțiile; această presiune acționează asupra oricărei părți a planului care limitează lichidul, cu o forță P proporțională cu valoarea w a acestei suprafețe și îndreptată de-a lungul normalei acesteia. Raportul P/w , adică presiunea p pe suprafață egală cu unu, se numește presiune hidrostatică [1] .

Ecuația simplă P = pw poate servi într-adevăr la calcularea cu precizie a presiunii pe o suprafață dată a unui vas, a gazelor și a lichidelor care pică în astfel de condiții încât partea de presiune, care depinde de greutatea proprie a lichidelor, este neglijabilă în comparație cu presiunea transmisă acestora din exterior. Aceasta include aproape toate cazurile de presiune a gazelor și calculele presiunilor apei în prese hidraulice și acumulatori [1] .

Calcul

Fiecare fluid are presiune datorită propriei greutăți ; de când , atunci ; luam in calcul ca obtinem formula . $p=G/S=mg/S$ $m=\rho V$ $p=\rho gV/S$ $V=Sh$ $p=\rho gh$

Densitatea unui lichid depinde de temperatura corpului. Pentru calcule foarte precise, densitatea trebuie calculată folosind o formulă specială. Presiunea la o anumită adâncime este aceeași în toate direcțiile. Presiunea totală datorată greutății coloanei de lichid și presiunii pistonului se numește presiune hidrostatică [2] . $\rho$

Pentru calculele de zi cu zi, se poate presupune că, odată cu creșterea adâncimii la fiecare 10 metri de apă dulce, presiunea crește cu 0,1 MPa (1 atmosferă ).

Istoricul descoperirilor

Această proprietate de bază a lichidelor a fost descoperită și testată experimental de Blaise Pascal în 1653, deși Stevin o cunoștea deja puțin mai devreme. Dar din pacate Stevin nu sa dovedit a fi atat de mare si toata descoperirea a fost data lui Pascal

Unitate de măsură

Unitatea de măsură a presiunii în sistemul internațional de unități este Pascal . În practică, presiunea hidrostatică este adesea măsurată în atmosfere , luând 1 atmosferă ca o presiune de 76 cmHg , la o temperatură de 0 °C cu o accelerație normală a gravitației de 9,80665 m/s² .

Pe baza paradoxului hidrostatic, presiunea hidrostatică poate fi măsurată și prin înălțimea unei coloane de mercur sau apă capabilă să producă aceeași presiune pe unitatea de suprafață.

Proprietăți

Presiunea hidrostatică în orice punct este aceeași în toate direcțiile.
Presiunea hidrostatică a unui lichid la adâncime cu forța de presiune pe suprafața liberă este egală cu ( ecuația de bază a hidrostaticei ) [3] . $h$ $p_{0)$ $p=p_{0}+\rho gh$

Paradoxul hidrostatic

Calculul devine ceva mai complicat atunci când este necesar să se cunoască presiunea exercitată asupra părții neorizontale a peretelui vasului din cauza gravitației lichidului turnat pe acesta. Aici, presiunea este cauzată de greutatea coloanelor de lichid, care au baza fiecărei particule infinitezimale a suprafeței luate în considerare, iar înălțimea este distanța verticală de la fiecare astfel de particule până la suprafața liberă a lichidului. Aceste distanțe vor fi constante doar pentru părțile orizontale ale pereților și pentru benzi orizontale infinit înguste luate pe pereții laterali; ele singure pot fi aplicate direct la formula de presiune hidrostatică. Pentru pereții laterali, este necesar să se rezumeze, conform regulilor de calcul integral , presiunea asupra tuturor elementelor orizontale ale suprafeței lor; ca urmare, se obține o regulă generală: presiunea unui lichid greu pe orice perete plat este egală cu greutatea unei coloane din acest lichid, care are ca bază aria acestui perete, iar înălțimea este distanța verticală a centrului său de greutate față de suprafața liberă a lichidului. Prin urmare, presiunea pe fundul vasului va depinde numai de dimensiunea suprafeței acestui fund, de înălțimea nivelului lichidului turnat în el și de densitatea acestuia, dar nu va depinde de forma navă. Această poziție este cunoscută sub denumirea de „paradox hidrostatic” și a fost explicată de Pascal.

Într-adevăr, pare la prima vedere incorect, deoarece în vasele cu fund egal, umplute la aceeași înălțime cu același lichid, greutatea sa va fi foarte diferită dacă formele sunt diferite. Dar calculul și experimentul (făcut pentru prima dată de Pascal) arată că într-un vas care se extinde în sus, greutatea excesului de lichid este susținută de pereții laterali și transferată în balanță prin aceștia, fără a acționa asupra fundului, ci într-un vasul se micșorează în sus, presiunea hidrostatică de pe pereții laterali acționează de jos în sus și ușurează balanța exact cât ar cântări cantitatea de lichid lipsă.

Legea lui Pascal

Presiunea hidrostatică a unui fluid cu densitate constantă într-un câmp gravitațional uniform (= fluid incompresibil ) respectă legea lui Pascal :

p(h)=\rho \,g\,h

Unde:

\rho

– densitate [pentru apă dulce : ρ ≈ 1000 kg/m³]

g

— accelerație în cădere liberă [pentru Europa: g ≈ 9,81 m/s²]

h

– înălțime (aici: lichid ) [m]

p

- [Pa]

⇒ = presiunea hidrostatică (p) depinde de înălțimea (h) a fluidului . [patru] $p(h)$

Note

↑ 1 2 Lermantov, 1893 , p. 655.
↑ Presiunea coloanei de lichid . Formule și calcule online - Referință interactivă a formulei . Preluat la 2 martie 2018. Arhivat din original la 17 octombrie 2017. (nedefinit)
↑ Pashkov N. N., Dolgachev F. M. Hidraulica. Fundamentele hidrologiei. - M., Energie, 1977. - Tiraj 25.000 exemplare. - Cu. 17
↑ Lev Davydovich Landau , Evgeny Mikhailovich Lifshits : Statistical Physics. Partea I. p. 70.

Literatură

V. V. Lermantov . Presiunea hidrostatică // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 tone (82 tone și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1893. - T. VIIIa. - S. 655-656.

Dicționare și enciclopedii	Marele Soviet (1 ed.) Brockhaus și Efron Micul Brockhaus și Efron