Гидростатик: нягт, даралт, түлхэлт, томъёо

гидростатик Үүнийг судалдаг физикийн салбар юм тайван байдалд байгаа шингэн. Энэ салбар нь нягт, даралт, эзэлхүүн, хөвөх хүч гэх мэт янз бүрийн ойлголтуудыг агуулдаг.

Гидростатик: Үндсэн ойлголтууд

Денсидад

Нягт нь тухайн эзэлхүүн дэх бодисын концентрацийг тодорхойлдог..

Биеийн болон шингэний нягтын тухайд:

  • Хэрэв биеийн нягт нь шингэний нягтаас бага байвал бие нь шингэний гадаргуу дээр хөвөх болно;
  • Үнэн хэрэгтээ биеийн нягт нь шингэний нягттай тэнцэх тул бие нь шингэнтэй тэнцвэрт байдалд байх болно;
  • Хэрэв биеийн нягт нь шингэний нягтаас их байвал бие нь живнэ.

Нягтыг тооцоолохын тулд дараахь томъёог ашиглана уу.

d=m/v

Хаана:

d: нягтрал
m: масс
v: эзлэхүүн

Олон улсын системд (IS):

  • Нягт нь нэг шоо см тутамд граммаар байна (г/см3), гэхдээ бас нэг шоо метр килограммаар (кг/м) илэрхийлж болно3) эсвэл граммаар миллилитр (г/мл);
  • Масс нь килограмм (кг);
  • Эзлэхүүн нь шоо метр (м3)

Даралт

Даралт бол чухал гидростатик ойлголт бөгөөд энэ судалгааны чиглэлээр үүнийг нэрлэдэг гидростатик даралт. Шингэнүүд бие биендээ үзүүлэх даралтыг тодорхойл.

Жишээлбэл, бид усанд сэлэх үед мэдрэгддэг дарамтыг төсөөлж болно. Тиймээс бид гүнзгий шумбах тусам гидростатик даралт ихсэх болно.

Энэ ойлголт нь шингэний нягтрал ба таталцлын улмаас хурдатгалтай нягт холбоотой. Тиймээс, гидростатик даралтыг дараах томъёогоор тооцоолно:

P = dh g

Хаана

P: гидростатик даралт
d: шингэний нягт
h: саванд байгаа шингэний өндөр
g: таталцлын улмаас үүссэн хурдатгал

Олон улсын системд (SI):

  • Гидростатик даралтыг Паскал хэлээр илэрхийлнэ (Па), гэхдээ бас агаар мандалд (атм) болон мөнгөн усны миллиметр (ммHg);
  • Шингэний нягтыг шоо см тутамд граммаар (г/см3);
  • Өндөр нь метр (м);
  • Таталцлын хурдатгал нь секундэд метр квадрат (м/с).2)

Обс: Гидростатик даралт нь савны хэлбэрээс хамаардаггүй гэдгийг анхаарна уу. Энэ нь шингэний нягт, шингэний баганын өндөр, талбайн таталцлаас хамаарна.

Хөвөх чадвар

Түлхэлт, мөн хөвөх хүч гэж нэрлэдэг, шингэнд дүрэгдсэн биед үйлчлэх гидростатик хүч юм. Тиймээс хөвөх хүч нь тухайн биед шингэний үзүүлэх үр дүнгийн хүч юм.

Жишээлбэл, бид усан сан эсвэл далайд байхдаа усанд байхдаа илүү хөнгөн харагддаг биеийг төсөөлж болно.

Шингэний биед үзүүлэх энэхүү хүчийг эрт дээр үеэс судалж байсныг анхаарна уу.

Грекийн математикч Архимедууд Тэрээр шингэн доторх биеийг хөнгөн болгодог хөвөх хүчний (босоо ба дээш) утгыг тооцоолох боломжтой болсон гидростатик туршилтыг хийсэн хүн юм. Энэ нь жингийн хүчний эсрэг чиглэлд үйлчилдэг гэдгийг анхаарна уу.

Түлхэх хүч ба жингийн хүчийг идэвхжүүлэх.

Тиймээс мэдэгдэл Архимедийн теорем эсвэл хөвөх хүчний хууль нь:

«Шингэн дотор дүрсэн бие бүр шилжсэн шингэний эзэлхүүний жинтэй тэнцүү дээш түлхэлт авдаг тул уснаас илүү нягт бие нь живж, бага нягт нь хөвдөг.«

Хөвөгч хүчний тухайд бид дараахь зүйлийг дүгнэж болно.

  • Хэрэв хөвөх хүч (E) нь жингийн хүчээс (P) их байвал бие нь гадаргуу дээр гарна;
  • Үнэн хэрэгтээ түлхэх хүч (E) нь жингийн хүч (P) -тэй ижил эрчимтэй, бие нь дээшээ доошоо явахгүй, харин тэнцвэртэй хэвээр байх болно;
  • Хэрэв хөвөх хүч (E) нь жингийн хүчнээс (P) бага хүчтэй байвал бие живнэ.

Үүнийг санаарай хөвөх хүч нь векторын хэмжээ, өөрөөр хэлбэл чиглэл, хэмжээ, чиглэлтэй байдаг.

Олон улсын системд (SI) түлхэлтийн хүчийг (E) Ньютоноор (N) өгсөн бөгөөд дараах томъёогоор тооцоолно.

E = df . V.fd . g

Хаана

E: хөвөх хүч
df: шингэний нягт
Vfd: шингэний хэмжээ
g: таталцлын улмаас үүссэн хурдатгал

Олон улсын системд (SI):

  • Шингэний нягт нь шоо метр тутамд килограмм (кг/м) байна3);
  • Шингэний эзэлхүүн нь куб метр (м3);
  • Таталцлын хурдатгал нь секундэд метр квадрат (м/с).2)

гидростатик тэнцвэр

Гидростатик тэнцвэрийг Италийн физикч, математикч, философич Галилео Галилей (1564-1642) зохион бүтээжээ.

Үндэслэсэн Архимедийн зарчим, энэ хэрэгслийг шингэнд живсэн биед үзүүлэх хөвөх хүчийг хэмжихэд ашигладаг.

Би хэлж байна шингэнд дүрсэн объектын жинг тодорхойлох, энэ нь эргээд агаараас хөнгөн.

Гидростатикийн үндсэн хууль

Стивиний теорем нь "Гидростатикийн үндсэн хууль«. Энэ онол нь шингэний эзэлхүүн ба гидростатик даралтын хоорондын хамаарлыг тогтоодог. Түүний мэдэгдлийг дараах байдлаар илэрхийлж байна.

«Тэнцвэрт (амрах үед) шингэний хоёр цэгийн даралтын зөрүү нь шингэний нягтрал, таталцлын хурдатгал, цэгүүдийн гүн хоорондын зөрүүний үржвэртэй тэнцүү байна.. "

Стивиний теоремыг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.

∆P = γ ∆цаг o ∆P = dg ∆h

Хаана

∆P: гидростатик даралтын хэлбэлзэл
γ: шингэний тодорхой жин
∆цаг: шингэний баганын өндрийн өөрчлөлт
d: нягтрал
g: таталцлын улмаас үүссэн хурдатгал

Олон улсын системд (SI):

  • Гидростатик даралтын хэлбэлзэл нь Паскаль (Па);
  • Шингэний хувийн жин нь шоо метр тутамд Ньютон (Н/м) байна3);
  • Шингэн баганын өндөр нь метр (м);
  • Нягт нь нэг шоо метр тутамд килограммаар (кг / м3);
  • Таталцлын хурдатгал нь секундэд метр квадрат (м/с).2)

Гидростатик ба гидродинамик

Гидростатик нь шингэнийг тайван байдалд судалдаг бол гидродинамик нь эдгээр шингэний хөдөлгөөнийг судалдаг физикийн салбар юм.

Коллежийн элсэлтийн шалгалтын дасгалууд

1. (PUC-PR) Хөвөх чадвар нь маш танил үзэгдэл юм. Жишээлбэл, усан сан дотроос босох нь уснаас, өөрөөр хэлбэл агаарт гарахтай харьцуулахад харьцангуй хялбар байдаг.

Хөвөх чадварыг тодорхойлдог Архимедийн зарчмын дагуу зөв мэдэгдлийг тэмдэглэ.

a) Бие усанд хөвөх үед биеийн хүлээн авсан түлхэлт нь биеийн жингээс бага байдаг.
b) Архимедийн зарчим нь зөвхөн шингэнд дүрэгдсэн биед хамаарах бөгөөд хийд хэрэглэх боломжгүй.
c) Шингэн дотор бүрэн буюу хэсэгчлэн живсэн биед шилжсэн шингэний жингийн модультай тэнцэх дээш босоо хүчийг мэдэрдэг.
d) Хэрэв бие тогтмол хурдтай усанд живвэл хөвөх чадвар нь тэг болно.
e) Ижил эзэлхүүнтэй хоёр биетийг өөр өөр нягтралтай шингэнд дүрэх үед ижил хөвөх чадвартай байдаг.

2. (UERJ-RJ) Тэгш өнцөгт тэгш өнцөгт хэлбэртэй сал цэнгэг нууран дээр хөвж байна. Хэмжээ нь 20 м урт, 5 м өргөнтэй түүний их биений суурь нь усны чөлөөт гадаргуутай параллель бөгөөд тухайн гадаргуугаас тодорхой зайд живдэг. Сал нь тус бүр нь 10 кг жинтэй 1,200 машин ачсан тул их биений суурь нь усны чөлөөт гадаргуутай параллель хэвээр байгаа боловч энэ гадаргуугаас d зайд живсэн гэж бодъё.

Хэрэв усны нягт 1.0 × 10 бол3 кг / м3, см-ийн хэлбэлзэл (d – хийх) нь: (g = 10м / с)2)

a) 2
b) 6
c) 12
d) 24
e) 22

3. (UNIFOR-CE) Химийн хувьд идэвхгүй, холилдохгүй хоёр шингэн, A ба В, dA = 2.80г/см нягттай.3 ба дБ = 1.60г/см3тус тус нэг саванд хийнэ. А шингэний эзэлхүүн нь В-ээс XNUMX дахин их гэдгийг мэдэж байгаа нь хольцын нягтыг г/см-ээр илэрхийлнэ3, үнэ цэнэтэй:

a) 2.40
b) 2.30
c) 2.20
d) 2.10
e) 2.00