Давление

Давление - физическая величина, равная отношению модуля силы F, действующей перпендикулярно поверхности к площади S этой поверхности.

P=F/S Р=[H/м²]=[Па]

1 атм=101325 Па=760 мм.рт.ст.

Отличительная черта жидкостей и газов – их текучесть. Она связана с малыми силами трения при относительном движении соприкасающихся слоев.

Жидкости и газы не сохраняют своей формы, а принимают форму того сосуда, в котором они заключены. Жидкости отличаются от газов наличием поверхностного слоя с большей плотностью при одних и тех же условиях и характером зависимости плотности от давления (жидкости практически не сжимаются, газы сжимаются легко).

Изменению объема жидкости препятствуют силы упругости. Взаимодействие между слоями жидкости или газа осуществляется не в отдельных точках, а по площади причем силы упругости всегда перпендикулярны к рассматриваемым площадям.

Частица жидкости находится в равновесии, если равна нулю равнодействующая всех сил, действующих на нее со стороны соседних частиц.

Закон Паскаля

Все жидкости и газы передают производимое давление во все стороны одинаково.

Шар Паскаля

Принцип устройства гидравлического пресса

Гидравлическая машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько S₂ больше чем S₁.

Зависимость давления жидкости от высоты ее столба

P=F_т/S=mg/S p=Vg/S=hSg/S=gh

Такое давление в соответствие с законом Паскаля жидкость оказывает на дно и боковые стенки сосуда на глубине h.

В – свободно движущийся поршень

p₀₁+₁gh₁=p₀₂+₂gh₂,если сосуды открыты, то ₀₁=p₀₂

₁gh₁=₂gh₂,

₁h₁=₂h₂,

h₁/h₂=₂/₁

Закон сообщающихся сосудов

Высоты столбов разнородной жидкости в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны плотностям этих жидкостей.

Архимедова сила

Зависимость давления в жидкости или газе от глубины приводит к возникновению выталкивающей силы, действующей на любое тело погруженное в жидкость или газ. эту силу называют Архимедовой силой.

F₃=F₄, F₁F₂

OY: F_A=F₂-F₁

F_A=p₂S-p₁S=gh₂S-gh₁S=gS(h₂-h₁)= ghS=_жgV_т

Сила, выталкивающая погруженное в жидкость или газ тело, равна весу жидкости или газа вытесненного телом.

F_A=mg=Vg

Архимедова сила направлена противоположно силе тяжести, поэтому вес тела при взвешивании в жидкости или газе, оказывается меньше веса измеренного в вакууме.

Условия плавания тел

На тело в жидкости или газе в обычных условиях действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и Архимедова сила.

Если F_тяж >F_арх, то тело тонет

F_тяж <F_арх, то тело всплывает

F_тяж =F_арх, то тело может находиться в равновесии на любой глубине.

Всплывшее тело частично выступает над поверхностью жидкости. Объем погруженной части плавающего тела таков, что вес вытесненной жидкости равен весу плавающего тела.

Архимедова сила больше силы тяжести, если плотность тела меньше плотности жидкости (дерево в воде, суда в море(стальная оболочка остальное воздух _ср<_в)).

Атмосферное давление

Под действием силы тяжести верхние слои воздуха в земной атмосфере давят нижележащие слои. Наибольшее значение оно имеет у поверхности земли. Оно обусловлено весом всего столба воздуха от поверхности Земли до границы атмосферы.

Воздушную оболочку Земли называют атмосферой

Давление атмосферы

1643 г. Торричелли l=1м gh=p_атм

атмосферное давление, поддерживающее столб ртути высотой 760 мм условно принято за нормальное давление.

Изменение атмосферного давления с высотой

Каждый горизонтальный слой атмосферы сжат силой тяжести вышележащих слоев. Поэтому давление и плотность воздуха в нижних слоях атмосферы больше чем в высоких. Атмосферное давление изменяется с высотой.

h=0 км P=10⁵ Па

h=10 км P=2.6*10⁴ Па

h=50 км P=9*10² Па

Барометр и манометр

Для измерения атмосферного давления служат барометр ртутный и металлический. Простейший барометр – прибор Торричелли. Более точный барометр снабжен шкалой, разделенной на миллиметры, которая при изменении давления передвигается, так чтобы ее нулевая точка совпала с уровнем нижнего мениска ртуть.

Металлический барометр – анероид рычаг

1

При изменении давления крышка 1 прогибается

и рычаг со стрелкой приходит в движение.