Hydrostatics: density, pressure, thrust at mga formula

hydrostatic Ito ay isang lugar ng pisika na nag-aaral ng mga likido sa pahinga. Ang sangay na ito ay nagsasangkot ng iba't ibang mga konsepto tulad ng density, pressure, volume at buoyant force.

Hydrostatics: Pangunahing Konsepto

Density

Tinutukoy ng density ang konsentrasyon ng bagay sa isang naibigay na dami..

Tungkol sa density ng katawan at mga likido na mayroon tayo:

  • Kung ang density ng katawan ay mas mababa kaysa sa density ng likido, ang katawan ay lumulutang sa ibabaw ng likido;
  • Sa epekto, ang density ng katawan ay katumbas ng density ng likido, ang katawan ay nasa balanse sa likido;
  • Kung ang density ng katawan ay mas malaki kaysa sa density ng likido, lulubog ang katawan.

Upang kalkulahin ang density, gamitin ang sumusunod na formula:

d=m/v

Saan:

d: density
m: misa
v: dami

Sa internasyonal na sistema (IS):

  • Ang density ay nasa gramo bawat cubic centimeter (g/cm3), ngunit maaari ding ipahayag sa kilo bawat metro kubiko (kg/m3) o sa gramo bawat milliliter (g/mL);
  • Ang masa ay nasa kilo (kg);
  • Ang volume ay nasa cubic meters (m3)

Presyon

Ang presyon ay isang mahalagang konsepto ng hydrostatic, at sa lugar na ito ng pag-aaral ito ay tinatawag presyon ng hydrostatic. Tukuyin ang presyon na ibinibigay ng mga likido sa isa't isa.

Bilang halimbawa, maiisip natin ang pressure na nararamdaman natin kapag tayo ay lumalangoy. Samakatuwid, mas malalim ang pagsisid natin, mas mataas ang hydrostatic pressure.

Ang konseptong ito ay malapit na nauugnay sa fluid density at acceleration dahil sa gravity. Samakatuwid, Ang hydrostatic pressure ay kinakalkula ng sumusunod na formula:

P = dh g

Saan

P: hydrostatic pressure
d: density ng likido
h: taas ng likido sa lalagyan
g: acceleration dahil sa gravity

Sa International System (SI):

  • Ang hydrostatic pressure ay nasa Pascal (Pa), ngunit din sa atmospera (atm) at ang millimeter ng mercury (mmHg);
  • Ang density ng likido ay nasa gramo bawat cubic centimeter (g/cm3);
  • Ang taas ay nasa metro (m);
  • Ang acceleration ng gravity ay nasa metro bawat segundo squared (m/s2)
·  Osmotic pressure: ano ito at kung paano kalkulahin ito

Obs: Tandaan na ang hydrostatic pressure ay hindi nakadepende sa hugis ng lalagyan. Depende ito sa density ng fluid, ang taas ng liquid column at ang gravity ng site.

Buoyancy

Ang tulak, tinatawag ding buoyant force, ay isang hydrostatic force na kumikilos sa isang katawan na nakalubog sa isang likido. Samakatuwid, ang buoyant force ay ang resultang puwersa na ginagawa ng fluid sa isang partikular na katawan.

Bilang halimbawa, maaari nating isipin ang ating katawan na mas magaan ang hitsura kapag tayo ay nasa tubig, maging sa pool o sa dagat.

Pansinin na ang puwersang ito na ginagawa ng likido sa katawan ay napag-aralan na noong sinaunang panahon.

ang greek mathematician Archimedes Siya ang nagsagawa ng hydrostatic experiment na naging posible upang kalkulahin ang halaga ng buoyancy force (vertical at pataas) na nagpapagaan ng katawan sa loob ng fluid. Tandaan na ito ay kumikilos sa kabaligtaran ng direksyon ng puwersa ng timbang.

Push force at weight force actuation.

Kaya, ang pahayag ng Archimedean theorem o batas ng buoyancy ay:

«Ang bawat katawan na nalulubog sa isang likido ay tumatanggap ng pataas na pagtulak na katumbas ng bigat ng dami ng likidong inilipat, kaya ang mga katawan ay mas siksik kaysa sa lababo ng tubig habang ang mga mas kaunting siksik ay lumulutang.«

Tungkol sa buoyant force, maaari nating tapusin na:

  • Kung ang buoyant force (E) ay mas malaki kaysa sa weight force (P), ang katawan ay tataas sa ibabaw;
  • Sa epekto, ang thrust force (E) ay may parehong intensity gaya ng weight force (P), ang katawan ay hindi pataas o pababa, ngunit mananatiling balanse;
  • Kung ang buoyant force (E) ay hindi gaanong matindi kaysa sa weight force (P), lulubog ang katawan.

Tandaan iyan ang buoyant force ay isang magnitude ng vector, iyon ay, ito ay may direksyon, magnitude at direksyon.

Sa International System (SI), ang thrust (E) ay ibinibigay sa Newton (N) at kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:

·  Genetic drift: ano ito, founder effect, bottleneck at natural selection

E=df . Vfd . g

Saan

E: buoyant force
df: density ng likido
Vfd: dami ng likido
g: acceleration dahil sa gravity

Sa International System (SI):

  • Ang density ng likido ay nasa kilo bawat metro kubiko (kg/m3);
  • Ang dami ng likido ay nasa cubic meters (m3);
  • Ang acceleration ng gravity ay nasa metro bawat segundo squared (m/s2)

balanse ng hydrostatic

Ang hydrostatic equilibrium ay naimbento ng Italian physicist, mathematician, at philosopher na si Galileo Galilei (1564-1642).

Batay sa Prinsipyo ni Archimedes, ang instrumento na ito ay ginagamit upang sukatin ang buoyant force na ginagawa sa isang katawan na nakalubog sa isang likido.

Ibig kong sabihin, tukuyin ang bigat ng isang bagay na inilubog sa isang likido, na kung saan ay mas magaan kaysa sa hangin.

Pangunahing Batas ng Hydrostatics

Ang teorama ni Stevin na kilala bilang "Pangunahing Batas ng Hydrostatics«. Ang teoryang ito ay nagpopostulate ng kaugnayan ng pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga dami ng likido at presyon ng hydrostatic. Ang kanyang pahayag ay ipinahayag tulad ng sumusunod:

«Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga presyon ng dalawang punto sa isang equilibrium (sa pahinga) na likido ay katumbas ng produkto ng density ng likido, ang acceleration ng gravity, at ang pagkakaiba sa pagitan ng lalim ng mga punto.. "

Ang teorama ni Stevin ay kinakatawan ng sumusunod na pormula:

∆P = γ ∆h o ∆P = dg ∆h

Saan

∆P: pagkakaiba-iba ng hydrostatic pressure
γ: tiyak na timbang ng likido
∆h: pagkakaiba-iba ng taas ng column ng likido
d: density
g: acceleration dahil sa gravity

Sa International System (SI):

  • Ang hydrostatic pressure variation ay nasa Pascal (Pa);
  • Ang tiyak na gravity ng fluid ay nasa Newton per cubic meter (N/m3);
  • Ang taas ng likidong haligi ay nasa metro (m);
  • Ang density ay nasa kilo bawat metro kubiko (kg/m3);
  • Ang acceleration ng gravity ay nasa metro bawat segundo squared (m/s2)

Hydrostatic at Hydrodynamic

Habang pinag-aaralan ng hydrostatics ang mga likido sa pahinga, ang hydrodynamics ay ang sangay ng pisika na nag-aaral sa paggalaw ng mga likidong ito.

·  Colloids: kung ano ang mga ito, mga uri at mga halimbawa

Mga pagsasanay sa pagsusulit sa pasukan sa kolehiyo

1. (PUC-PR) Ang buoyancy ay isang napakapamilyar na phenomenon. Ang isang halimbawa ay ang relatibong kadalian kung saan maaari kang bumangon mula sa loob ng isang swimming pool kumpara sa pagsubok na bumangon sa tubig, ibig sabihin, sa hangin.

Ayon sa prinsipyo ni Archimedes, na tumutukoy sa buoyancy, markahan ang tamang pahayag:

a) Kapag ang isang katawan ay lumutang sa tubig, ang thrust na natanggap ng katawan ay mas mababa kaysa sa timbang ng katawan.
b) Ang prinsipyo ni Archimedes ay nalalapat lamang sa mga katawan na nahuhulog sa mga likido at hindi maaaring ilapat sa mga gas.
c) Ang isang katawan na buo o bahagyang nakalubog sa isang likido ay nakakaranas ng pataas na patayong puwersa na katumbas ng modulus ng bigat ng inilipat na likido.
d) Kung ang isang katawan ay lumubog sa tubig na may pare-parehong bilis, ang buoyancy ay zero.
e) Dalawang bagay na magkapareho ang volume, kapag inilubog sa mga likido na may magkaibang densidad, ay sumasailalim sa pantay na buoyancies.

2. (UERJ-RJ) Isang balsa, na ang hugis ay isang parihaba na parihaba, ay lumulutang sa isang freshwater lake. Ang base ng katawan nito, na ang mga sukat ay 20 m ang haba at 5 m ang lapad, ay parallel sa libreng ibabaw ng tubig at nakalubog sa isang tiyak na distansya mula sa ibabaw na iyon. Ipagpalagay na ang balsa ay kargado ng 10 kotse, bawat isa ay tumitimbang ng 1,200 kg, upang ang base ng katawan ng barko ay mananatiling parallel sa libreng ibabaw ng tubig ngunit lumubog sa isang distansya d mula sa ibabaw na iyon.

Kung ang density ng tubig ay 1.0 × 103 kg/m3, ang pagkakaiba-iba (d – do) sa sentimetro ay: (g = 10m / s2)

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

3. (UNIFOR-CE) Dalawang chemically inert, immiscible liquids, A at B, na may densidad dA = 2.80g/cm3 at dB = 1.60g/cm3ayon sa pagkakabanggit ay inilalagay sa parehong lalagyan. Alam na ang dami ng likido A ay dalawang beses kaysa sa B, ang density ng pinaghalong, sa g/cm3, sulit:

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

trick library
ayaw mo
Tuklasin Online
MyBBmeMima
Mga tagasunod sa Online
madali itong iproseso
TechnoBits