Hidrostatika - fizika - elmélet, tesztek, képletek és feladatok - fizika tanítása, online felkészítés ct és

Alapvető elméleti információk

Nyomás. Pascal törvénye. Hidrosztatikus nyomás

A fő különbség a folyadékok és a szilárd (rugalmas) testek között az a képesség, hogy könnyen megváltoztatják alakjukat. A folyadék részei szabadon mozoghatnak egymáshoz képest. Ezért a folyadék egy olyan edény formáját jelenti, amelybe öntik. Folyadékban, mint pl. Gáz-halmazállapotú közegben, szilárd testek merülhetnek fel. A gázokkal ellentétben a folyadékok gyakorlatilag el nem nyomhatók. A testen, folyadékba vagy gázba merítve, a test felszínén elosztott erők. Az ilyen elosztott erők hidrosztatikus állapotban történő leírására új fizikai mennyiséget, nyomást vezetnek be.

A nyomást a felszínre merőleges F erő modulusának, ezen felül S területének aránya határozza meg:

Ha az erő egy bizonyos szögben irányul a helyszínre merőleges irányban. akkor az erő által létrehozott nyomást a következő képlet határozza meg:

Az SI rendszerben a nyomást pascalokban (Pa) mérjük: 1 Pa = 1 N / m2. Gyakran nem rendszerelemeket használnak: normál légköri nyomás (atm) és egy milliméter higany (mmHg) nyomás:

1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg.

Pascal törvénye: a folyadékra (vagy egyéb módon a gázra) gyakorolt ​​nyomás a folyadék bármely pontjára továbbítás nélkül változik, és minden irányban.

A folyadék nyomása az edény alsó vagy oldalsó falaira függ a folyadékoszlop magasságától azon a ponton, ahol a nyomás mérhető. A folyadékoszlop hidrosztatikus nyomását az alábbi képlet adja meg:

Ne feledje, hogy a nyomás nem függ az edény alakjától, hanem csak attól függ, hogy milyen folyadék (sűrűsége) és a folyadék oszlopának magassága. Ugyanez a nyomás a H mélységben a Pascal-törvénynek megfelelően folyadékkal rendelkezik az edény oldalfalain.

Tehát, ha a hidrosztatika problémáján egy adott oszlopon lévő oldalsó felületen lévő folyadékoszlop nyomásáról beszélünk, akkor ezt a nyomást az előző képlet határozza meg, ahol h a távolság ebből a pontból a folyadék felszínéhez. De néha a hidrosztatika problémáira vonatkozóan meg kell határozni az átlagos nyomást a hajó teljes oldalsó felületére. Ebben az esetben a képletet alkalmazzuk:

Ebben az esetben h az edény folyadékoszlopának teljes magassága.

Ha a folyadék a hengerben a dugattyú alatt van, akkor a külső dugattyúval F külső erővel működik, akkor a folyadékban egy további nyomás p0 = F / S. ahol: S - a dugattyú területe. Így a folyadékban lévő összes nyomás a h mélységben a következőképpen írható:

Ha a dugattyút eltávolítják, a folyadék felületére gyakorolt ​​nyomás egyenlő lesz a légköri nyomással. Ha vízbe merülünk, akkor a nyomás bizonyos mélységben két nyomásból is áll: a légkör nyomása és a vízoszlop nyomása (amelyet a bemélyedés mélysége határoz meg).

Kommunikációs hajók

A folyadékkal töltött csatornával ellátott hajókat kommunikációnak hívják. Az észrevételek azt mutatják, hogy bármilyen formájú edények összekapcsolása során a homogén folyadékot mindig azonos szinten állítjuk be. a hajózási feladatok nagyon gyakoriak a hidrosztatika területén.

Ellenkező esetben a heterogén folyadékok ugyanazon alakú és méretű azonos edényekben viselkednek. Az a tény, hogy a hajók kommunikációjában ugyanolyan nyomást kell alkalmazni ugyanazon a magasságon a hajó minden részén. De ha a folyadékok eltérőek, akkor ezeknek a folyadékoknak az oszlopainak magassága eltérő lehet, hogy azonos nyomást eredményezzen. Ezért a heterogén folyadékokat a hajók kommunikációjában nem lehet ugyanazon a szinten telepíteni.

A hidrosztatika problémáinak megoldására szolgáló algoritmus a hajók kommunikációján:

1. Rajzolj rajzot.
2. Válassza ki azt a vízszintes szintet, amely alatt minden hajó azonos folyadékkal rendelkezik. Ha nincs ilyen szint, akkor természetesen a nulla szintre választjuk az edények alját.
3. Az összes edényben rögzítse a nyomás értékét az adott szinthez képest, és egyenlő legyen.
4. Szükség esetén használjon folyadék felszívhatatlanságának tulajdonságát (az egyik tartályból folyó folyadék térfogata megegyezik egy másik tartályba áramló folyadék térfogatával).
5. Matematikailag megoldja az egyenletek rendszert.

Hidraulikus prés

Ha a kommunikációs edények mindkét függőlegesen elrendezett hengerét dugattyúval lezárják, akkor a folyadékban nagy nyomást hozhat létre a dugattyúkra kifejtett külső erők segítségével. sokszor nagyobb, mint a rendszer bármely pontján a hidrosztatikus nyomás ρgh. Aztán feltételezhetjük, hogy ugyanazt a nyomást p állítja be a teljes rendszerben (a Pascal törvény szerint). Ha a dugattyúk S1 és S2 különböző területein vannak. majd a folyadék oldalán vannak különböző erők F1 = pS1 és F2 = pS2. Ugyanazt a modult, de ellenkező irányú külső erőket kell alkalmazni a dugattyúkra, hogy egyensúlyban tartsák a rendszert. Így egy hidraulikus prés esetében az alábbi képlettel rendelkezünk:

Ez a kapcsolat a nyomások egyenlõségébõl következik, és csak egy ideális hidraulikus présgépen teljesül. azaz így nincs súrlódás. Ha S2 >> S1. majd F2 >> F1. Azok a készülékek, amelyekben ezek a feltételek teljesülnek, hidraulikus prések (gépek, aljzatok) nevezik. Lehetővé teszik, hogy jelentős erőfeszítést nyerjen. Ha a keskeny hengerben lévő dugattyút egy F1 külső erő hatására lefelé mozgatja h1 távolsággal. akkor a széles hengerben lévő dugattyú a h2 távolság felé mozog. amely a relációból kiderül:

Ez a kapcsolat a kötetek egyenlőségéből következik, és minden hidraulikus présben kielégül. Ezt a kifejezést úgy kapjuk meg, hogy a dugattyú mozgatásakor ugyanazok a folyadékmennyiségek mozognak, azaz mennyi folyadék marad az egyik hengerből a másodikban, vagy V1 = V2. Így az erõsítõ erõsséget szükségképpen ugyanazon távolságvesztés kíséri. Ebben az esetben az erő terméke ugyanazon a távolságon belül marad:

Az utolsó képlet a munka egyenlőségéből következik, és csak az ideális gépek számára elégedett. amelyben a súrlódási erők nem működnek. Így a hidraulikus présekben minden a "mechanika aranyszabálya" szerint teljesül: hányszor nyerünk a hatalomban, ugyanakkor elveszítjük a távolságot. Ebben az esetben egyetlen gép sem nyerhet munkát.

Mivel a hidraulikus prés mechanizmus, teljesítményét a hatékonyság (hatékonysági tényező) jellemzi. A hidraulikus préshatás hatékonyságát a hidrosztatikus problémákra a következő képlet adja meg:

ahol: Апол = F2h2 - hasznos munka (munka a teher emelésére), Азатр = F1h1 - töltött munka. A legtöbb alkalmazásban a hidraulikus préshatás 100% -os. A hatékonyságot akkor számítják ki, ha nem ideális hidraulikus prés.

Ismét hangsúlyozzuk, hogy egy nem ideális hidraulikus prés esetében csak az eltolódott folyadék térfogatának egyenlőségéből származó arány teljesül, és az ilyen présekre is hatékonysága van kiszámítva. Az ebben a szakaszban szereplő egyéb kapcsolatokat csak az ideális hidraulikus présnél végezzük.

Archimedes törvény. Testtömeg folyadékban

A különböző szinteken a folyadékban fellépő nyomáskülönbség miatt egy felhajtóerőt vagy egy archimédiai erőt alkalmaznak, amelyet a következő képlet adja meg:

ahol: V - folyadék térfogatának által kiszorított a test, vagy belemerül a térfogata a testfolyadék, ρ - sűrűség a folyadék, amely belemerül a szervezetben, és ezért, ρV - folyadék tömege kényszerült.

A folyadékba (vagy gázba) merülő testre ható archimédedi erő egyenlő a test által kiszorított folyadék (vagy gáz) súlyával. Ez a kijelentés, az Archimedes-törvény. minden formára vonatkozik.

Ebben az esetben a test súlya (vagyis a test által a tartóra vagy felfüggesztésre ható erő) a folyadékba merül. Ha feltételezzük, hogy a test tömege nyugalomban van a levegőben mg. és ez az, mit fogunk tenni a legtöbb problémát (bár általában a test a levegőben is működik nagyon kis Archimedes erő a hangulat, mert a test elmerül a gázt a légkörben), a testsúly, folyadékokban könnyen következtethetünk az alábbi fontos képlet:

Ez a képlet nagyszámú problémát megoldhat. Emlékszel rá. Archimédesi törvény segítségével nemcsak a tengeri hajózást, hanem a repüléstechnikát is végrehajtják. Az archimédesi törvényből következik, hogy ha egy test átlagos sűrűsége nagyobb, mint egy folyadék (vagy gáz) ρ (vagy egyébként mg> FA) sűrűsége, akkor a test elsüllyed az aljára. Ha azonban, <ρ (или по–другому mg

Úszó testek

Ha a test egy folyadék felszínén van (lebegő), akkor csak két erõ jár (Archimedes felfelé és gravitációs le), amelyek ellensúlyozzák egymást. Ha a test csak egy folyadékba merül, akkor Newton második törvényének írása egy ilyen esetre és egyszerű matematikai műveletek elvégzésére, a következő kifejezéseket kapjuk a kötetek és a sűrűségek tekintetében:

ahol: Vnrp a test bemerített részének térfogata, V a test teljes térfogata. Ennek a kapcsolatnak köszönhetően a testek úszásának legnagyobb problémája könnyen megoldható.

Hogyan lehet sikeresen felkészülni a CT-re a fizikában és a matematikában?

A fizika és a matematika CT sikeres felkészítéséhez többek között három legfontosabb feltételnek kell megfelelni:

1. Tanuljon meg minden témát, és töltse ki az ezen a webhelyen található képzési anyagokban felsorolt ​​összes tesztet és feladatot. Ehhez egyáltalán nincs szüksége: a fizika és a matematika CT-re való felkészítésének, az elmélet tanulmányozásának és a problémák megoldásának szentelik napi három-négy órát. Az a tény, hogy a CT olyan vizsga, ahol nem elég egyszerűen ismerni a fizikát vagy a matematikát, még mindig sok problémát kell megoldania a különböző témákban és a különböző komplexitásban gyorsan és hiba nélkül. Ez utóbbi csak több ezer feladatot megoldható.
2. Ismerje meg a fizika minden formuláját és törvényét, valamint a matematika képleteit és módszereit. Tény, hogy nagyon egyszerű is elvégezni, a szükséges formulák a fizika csak mintegy 200 darab, és a matematika még valamivel kisebb. Minden ilyen elem van egy tucat standard módszerekkel problémák megoldására alap szintű komplexitás, ami szintén elég lehet tanulni, és így ez a gép, és könnyen dönteni a megfelelő pillanatban a legtöbb CG. Ezután csak a legnehezebb feladatokra kell gondolni.
3. Látogasson el a fizika és matematika próbatestek mindhárom szakasza. Minden RT-t kétszer is meg lehet látogatni, hogy mindkét lehetőséget eldöntse. Ismét DH, kivéve a képesség, hogy gyorsan és hatékonyan megoldani a problémákat, és a tudás a képletek és eljárások is meg kell tudnia tervezni idő, hogy osztja a teljesítmény, és ami a legfontosabb helyesen töltse ki az űrlapot a választ, hogy ne keverjük semmilyen válaszok száma és a problémák, senki nem névre. Szintén az RT-ben fontos, hogy hozzászokjon ahhoz a stílushoz, amelyben olyan kérdéseket vet fel, amelyek a CT-ben felkészületlenek lehetnek egy nagyon szokatlan személy számára.

Ennek a három pontnak a sikeres, szorgalmas és felelősségteljes végrehajtása lehetővé teszi számodra, hogy CT-ben mutassd meg a kiváló eredményt, a maximálisat, amire képes vagy.

Hiba történt?