Hydrostatyka: gęstość, ciśnienie, ciąg i wzory

Hydrostatyczny Jest to dziedzina fizyki, która bada płyny w spoczynku. Ta gałąź obejmuje różne pojęcia, takie jak gęstość, ciśnienie, objętość i siła wyporu.

Hydrostatyka: główne koncepcje

Gęstość

Gęstość określa stężenie materii w danej objętości..

Odnośnie gęstości ciała i płynów mamy:

  • Jeśli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość płynu, ciało będzie unosić się na powierzchni płynu;
  • W efekcie gęstość ciała jest równoważna gęstości płynu, ciało będzie w równowadze z płynem;
  • Jeśli gęstość ciała jest większa niż gęstość płynu, ciało zatonie.

Aby obliczyć gęstość, użyj następującego wzoru:

d=m/obj

Gdzie:

d: gęstość
m: ciasto
v: Tom

W systemie międzynarodowym (IS):

  • Gęstość w gramach na centymetr sześcienny (g/cm3), ale można ją również wyrazić w kilogramach na metr sześcienny (kg/m3) lub w gramach na mililitr (g/ml);
  • Masa w kilogramach (kg);
  • Objętość jest w metrach sześciennych (m3)

Ciśnienie

Ciśnienie jest podstawową koncepcją hydrostatyczną i w tej dziedzinie badań nazywa się je ciśnienie hydrostatyczne. Określ ciśnienie, jakie płyny na siebie wywierają.

Jako przykład możemy podać ciśnienie, jakie odczuwamy podczas pływania. Dlatego im głębiej nurkujemy, tym wyższe ciśnienie hydrostatyczne.

Ta koncepcja jest ściśle związana z gęstością płynu i przyspieszeniem grawitacyjnym. W związku z tym, ciśnienie hydrostatyczne oblicza się według następującego wzoru:

P = dh g

gdzie

P: ciśnienie hydrostatyczne
d: gęstość cieczy
h: wysokość płynu w pojemniku
g: przyspieszenie grawitacyjne

W systemie międzynarodowym (SI):

  • Ciśnienie hydrostatyczne jest w Pascalach (Pa), ale także w atmosferze (atm) i milimetrach słupa rtęci (mmHg);
  • Gęstość cieczy jest w gramach na centymetr sześcienny (g/cm3);
  • Wysokość w metrach (m);
  • Przyspieszenie grawitacyjne jest w metrach na sekundę do kwadratu (m/s2)
·  Ciśnienie osmotyczne: co to jest i jak je obliczyć

Obs: Należy pamiętać, że ciśnienie hydrostatyczne nie zależy od kształtu pojemnika. Zależy to od gęstości płynu, wysokości słupa cieczy i grawitacji miejsca.

Pławność

Nacisk, zwana również siłą wyporu, to siła hydrostatyczna działająca na ciało zanurzone w płynie. Dlatego siła wyporu jest wypadkową siłą wywieraną przez płyn na dane ciało.

Jako przykład możemy pomyśleć o naszym ciele, które wygląda lżej, gdy jesteśmy w wodzie, czy to w basenie, czy w morzu.

Zauważ, że ta siła wywierana przez płyn na ciało była już badana w czasach starożytnych.

Grecki matematyk Archimedes To on przeprowadził eksperyment hydrostatyczny, który pozwolił obliczyć wartość siły wyporu (w pionie i w górę), która sprawia, że ​​ciało staje się lżejsze w płynie. Zauważ, że działa w przeciwnym kierunku niż siła ciężaru.

Siła pchająca i siła nacisku.

Tak więc stwierdzenie Twierdzenie Archimedesa lub prawo pływalności to:

«Każde ciało zanurzone w płynie otrzymuje pchnięcie w górę równe ciężarowi objętości wypartego płynu, dzięki czemu ciała gęstsze od wody toną, a mniej gęste unoszą się na wodzie.«

Jeśli chodzi o siłę wyporu, możemy stwierdzić, że:

  • Jeżeli siła wyporu (E) jest większa niż siła ciężaru (P), ciało uniesie się na powierzchnię;
  • W efekcie siła pchania (E) ma taką samą intensywność jak siła ciężaru (P), ciało nie unosi się ani nie opada, ale pozostaje w równowadze;
  • Jeśli siła wyporu (E) jest mniej intensywna niż siła ciężaru (P), ciało zatonie.

Pamiętaj o tym siła wyporu jest wielkością wektora, to znaczy ma kierunek, wielkość i kierunek.

W układzie międzynarodowym (SI) ciąg (E) jest podawany w Newtonach (N) i obliczany według następującego wzoru:

·  Dryf genetyczny: co to jest, efekt założycielski, wąskie gardło i dobór naturalny

E=df . Wfd . G

gdzie

E: Siła wyporu
df: gęstość płynu
Vfd: objętość płynu
g: przyspieszenie grawitacyjne

W systemie międzynarodowym (SI):

  • Gęstość płynu w kilogramach na metr sześcienny (kg/m3);
  • Objętość płynu jest w metrach sześciennych (m3);
  • Przyspieszenie grawitacyjne jest w metrach na sekundę do kwadratu (m/s2)

waga hydrostatyczna

Równowagę hydrostatyczną wynalazł włoski fizyk, matematyk i filozof Galileo Galilei (1564-1642).

Oparte na Zasada Archimedesa, instrument ten służy do pomiaru siły wyporu wywieranej na ciało zanurzone w płynie.

Oznacza to, że określić wagę przedmiotu zanurzonego w cieczy, który z kolei jest lżejszy od powietrza.

Podstawowe prawo hydrostatyki

Twierdzenie Stevina znane jako „Podstawowe prawo hydrostatyki«. Teoria ta postuluje związek zmienności między objętościami cieczy a ciśnieniem hydrostatycznym. Jego oświadczenie wyraża się w następujący sposób:

«Różnica ciśnień dwóch punktów w płynie równowagi (w spoczynku) jest równa iloczynowi gęstości płynu, przyspieszenia ziemskiego i różnicy głębokości punktów., "

Twierdzenie Stevina przedstawia następujący wzór:

∆P = γ h o ∆P = dg ∆h

gdzie

P: zmiana ciśnienia hydrostatycznego
γ: ciężar właściwy płynu
h: zmiana wysokości słupa cieczy
d: gęstość
g: przyspieszenie grawitacyjne

W systemie międzynarodowym (SI):

  • Zmiana ciśnienia hydrostatycznego jest wyrażona w paskalach (Pa);
  • Ciężar właściwy płynu jest w Newtonach na metr sześcienny (N/m3);
  • Wysokość słupa cieczy jest w metrach (m);
  • Gęstość w kilogramach na metr sześcienny (kg/m3);
  • Przyspieszenie grawitacyjne jest w metrach na sekundę do kwadratu (m/s2)

Hydrostatyczna i hydrodynamiczna

Podczas gdy hydrostatyka bada płyny w spoczynku, hydrodynamika jest gałęzią fizyki, która bada ruch tych płynów.

·  Koloidy: czym są, rodzaje i przykłady

Ćwiczenia do egzaminu wstępnego na studia

1. (PUC-PR) Pływalność to bardzo znane zjawisko. Przykładem jest względna łatwość, z jaką można wstać z basenu w porównaniu z próbą wstania z wody, tj. w powietrze.

Zgodnie z zasadą Archimedesa, która określa pływalność, zaznacz prawidłowe stwierdzenie:

a) Kiedy ciało unosi się w wodzie, pchnięcie otrzymywane przez ciało jest mniejsze niż masa ciała.
b) Zasada Archimedesa dotyczy tylko ciał zanurzonych w cieczach i nie może być stosowana do gazów.
c) Na ciało całkowicie lub częściowo zanurzone w płynie działa skierowana do góry pionowa siła równa modułowi masy wypartego płynu.
d) Jeśli ciało zanurza się w wodzie ze stałą prędkością, wyporność wynosi zero.
e) Dwa obiekty o tej samej objętości zanurzone w cieczach o różnej gęstości podlegają jednakowym wyporom.

2. (UERJ-RJ) Tratwa o kształcie prostokąta unosi się na słodkowodnym jeziorze. Podstawa jego kadłuba o wymiarach 20 m długości i 5 m szerokości jest równoległa do swobodnej powierzchni wody i jest zanurzona w pewnej odległości od tej powierzchni. Załóżmy, że tratwa jest załadowana 10 samochodami, każdy o wadze 1,200 kg, tak że podstawa kadłuba pozostaje równoległa do swobodnej powierzchni wody, ale jest zanurzona na odległość d od tej powierzchni.

Jeśli gęstość wody wynosi 1.0 × 103 kg / m²3, zmienność (d – do) w centymetrach wynosi: (g = 10m / s2)

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

3. (UNIFOR-CE) Dwie chemicznie obojętne, niemieszające się ciecze, A i B, o gęstości dA = 2.80 g/cm3 i dB = 1.60 g/cm3odpowiednio są umieszczone w tym samym pojemniku. Wiedząc, że objętość cieczy A jest dwukrotnie większa niż B, gęstość mieszaniny w g/cm3, Warto było:

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

biblioteka sztuczek
nie lubię
Odkryj online
MyBBmeMima
Obserwatorzy online
przetwarzać to łatwo
TechnoBity