Как найти давление воздуха в паскалях

Онлайн конвертер переводит давление Миллиметр ртутного столба (обозначение мм. рт. ст., mm Hg, торр, Torr) в Паскали (Па, Pa).

1 мм. рт. ст. равен 133.32 Паскаль.

Перевести мм. рт. ст. в Па

Разделитель групп разрядов Округлить до Число прописью

Содержание:

Атмосферное давление и его измерение:

Нашу планету Земля окружает мощная газовая оболочка, которую называют атмосферой ( от греческих слов атмос — пар и сфера — шар).

Исследования околоземного пространства с помощью искусственных спутников Земли показали, что её атмосфера простирается на тысячу и более километров в высоту. Резкой границы она не имеет. Её верхние пласты очень разрежены и постепенно переходят в безвоздушное межпланетное пространство (вакуум). С уменьшением высоты плотность воздуха возрастает. Почти 80 % всей массы воздушной оболочки Земли сосредоточены в пределах 15 км над Землей. Опытами установлено, что при температуре 0 ⁰С масса 1 м³ воздуха на уровне моря равна 1,29 кг. На воздушные слои действует сила тяжести, поэтому верхние слои давят на средние, а средние — на нижние. Наибольшее давление, обусловленное весом всей атмосферы, испытывает поверхность Земли, а также все находящиеся на ней тела.

Давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней тела, а также на земную поверхность, называют атмосферным давлением.

Выясним, насколько велико это давление.

Формула гидростатического давления

При этом высота столба ртути в трубке составляла приблизительно 760 мм.

Результаты этого опыта Торричелли объяснил так: «До сих пор существовала мысль, будто сила, которая не даёт возможности ртути, вопреки её естественному свойству, падать вниз, содержится внутри верхней части трубки, т. е. — или в пустоте, или в разрежённом веществе. Однако я утверждаю, что эта сила — внешняя и что сила берётся снаружи. На поверхность жидкости, находящейся в сосуде, действуют своей тяжестью 50 миль воздуха. Что же странного, если ртуть… поднимается настолько, чтобы уравновесить тяжесть внешнего воздуха».

Итак, атмосферное давление согласно закону Паскаля равно давлению столба ртути в трубке:    р_атм  =  р _ртути

Если бы эти давления не были равны, то ртуть не находилась бы в равновесии: при увеличении давления ртути она выливалась бы из трубки в сосуд, а при уменьшении — поднималась бы по трубке вверх.

Итак, давление атмосферы можно измерить высотой соответствующего ртутного столба. Его высоту обычно измеряют в миллиметрах.

Если, например, говорят, что в некотором месте атмосферное давление равно 760 мм рт. ст., то это означает, что воздух в этом месте создаёт такое же давление, что и вертикальный столб ртути высотой 760 мм.

Чтобы определить это давление в паскалях, воспользуемся формулой гидростатичного давления: . Подставляя в эту формулу значения

 = 13 595,10 (плотность ртути при 0°С), = 9,81  и = 760 мм = 0,76 м (высота столба ртути), получим такое значение нормального атмосферного давления: р =101 325 Па.

Давление атмосферы, которое равно давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре О ⁰С, называют нормальным атмосферним давлением.

Единицами атмосферного давления являются 1 мм рт. ст., один паскаль (1 Па) и один гектопаскаль (1 гПа), между ними существуют такие соотношения:

Об опытах Торричелли узнал французский учёный Блез Паскаль. Он повторил их с разными жидкостями (маслом, вином и водой). Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути.

Однако Паскаль считал, что для окончательного доказательства факта существования атмосферного давления нужен ещё один решающий опыт. Для этого он выполнил опыт Торричелли сначала у подножия горы, а потом — на её вершине. Результаты удивили всех присутствующих. Давление воздуха на вершине горы было почти на 100 мм рт. ст. меньше, чем у подножия. Этим было доказано, что ртуть в трубке в самом деле поддерживается атмосферным давлением.

Если измерить атмосферное давление на разных высотах, то получим такие результаты.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, можно заметить, что она изменяется: то увеличивается, то уменьшается. Существованием атмосферного давления можно объяснить много явлений. На рисунке 114 изображена стеклянная трубка, внутри которой имеется поршень, плотно прилегающий к её стенкам. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода. Между поршнем и водой вследствие поднятия поршня образуется безвоздушное пространство, в котором нет давления атмосферы. В это пространство под давлением внешнего воздуха и входит за поршнем вода. Данное явление используют в работе шприца, водяного насоса.

Опыт 1. Возьмём цилиндрический сосуд, закрытый пробкой, через которую пропущена трубку с краном Выкачаем из неё воздух, закроем кран, трубку опустим в воду и откроем кран. Поскольку атмосферное давление больше давления в сосуде, то под его действием вода будет бить фонтаном внутри сосуда (рис. 115).

Опыт 2. Нальём в стакан воды и накроем его листом бумаги, немного большим диаметра стакана. Держа стакан за нижнюю часть, прижмём бумагу к краям стакана ладонью и перевернём его кверху дном, убрав затем руку от бумаги (рис. 116).

Удивительно, но вода будет удерживаться в стакане и листок останется на месте — почему? Дело в том, что давление атмосферы на бумагу больше, чем давление столба воды в стакане.

Наблюдение. Влияние атмосферного давления весьма заметно проявляется во время ходьбы по вязкой почве (засасывающее действие трясины). При подъёме ноги под ней образуется разрежённое пространство, и вследствие присасывания нога тянет за собой тяжёлую трясину (как поршень — жидкость в насосе).

Благодаря давлению атмосферного воздуха работают присоски для крепления предметов на гладких плоских поверхностях. Если вытеснить воздух под присоской, то она прижмётся силой давления атмосферы, и чтобы её оторвать, нужно приложить довольно большое усилие (рис. 117).

Результаты простых вычислений показывают, что сила давления атмосферы на поверхность обычной тетради равна 3000 Н. Почему же вы так легко можете поднять тетрадь? Дело в том, что силы давления воздуха зверху и снизу тетради уравновешиваются, и при подъёме вам приходится преодолевать лишь вес самой тетради.

Для измерения атмосферного давления используют ртутный барометр, барометр-анероид и барограф.

Если трубку, подобную той, что использовал в своём опыте Торричелли, снабдить шкалой, то получим простейший прибор для измерения атмосферного давления — ртутный барометр (от греческих слов барос — вес, тяжесть; метрео — измеряю) (рис. 118).

Барометр-анероид (от греческих слов: барос, метрео, анероид) изображён на рисунке 119. Основная часть прибора — круглые гофрированные металлические коробочки, соединённые между собой. Внутри коробок создано разряжение (давление в коробках ниже атмосферного). С увеличением атмосферного давления коробки сжимаются и тянут прикреплённую к ним пружину. Перемещение конца пружины через специальные устройства передаётся стрелке, а её указатель движется вдоль шкалы. Против штрихов шкалы нанесены значения атмосферного давления. Например, если стрелка останавливается напротив отметки 750, то это значит, что атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. При уменьшении давления стенки коробочек расходятся, растяжение пружины уменьшается, и стрелка движется в сторону уменьшения значений давления.

Барометр-анероид — это один из основных приборов, который используют метеорологи для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит от изменения атмосферного давления.

Для автоматической и непрерывной записи изменений атмосферного давления используют барограф (от греческих слов барос; графо — пишу). Кроме металлических гофрированных коробочек в этом приборе есть механизм для движения бумажной ленты, на которой нанесены сетка значений давления и дни недели (рис. 120). По таким лентам можно выяснить, как изменялось атмосферное давление в течение любой недели.

Кстати:

Вывод о существовании атмосферного давления независимо от Э. Торричелли сделал немецкий физик Отто фон Герике (1602-1686). Откачивая воздух из тонкостенного металлического шара, от увидел, что шар сплющился. Анализируя причины сплющивания шара, он понял, что оно произошло под действием давления окружающей среды.

Открыв атмосферное давление. Герике построил перед фасадом своего дома в г. Магдебурге водяной барометр, в котором на поверхности жидкости плавала фигурка человека, указывающая на деления, нанесённые на стекле. • В 1654 г Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, выполнил знаменитый опыт с «магде-бургскими полушариями». На демонстрации опыта присутствовали члены Регенсбургского рейхстага и император Фердинанд III. В их присутствии из полости между двумя составленными вместе металлическими полушариями выкачали воздух. При этом силы атмосферного давления так крепко прижали эти полушария одно к другому, что их не смогли разъединить восемь пар лошадей (рис. 121).

В природе существует более 400 растений-барометров. Цветочный барометр можно найти и на огороде. Это маленькая ветвистая трава-мокрец. По её мелким белым цветкам можно предсказывать погоду в течение всего лета: если утром венчики не раскрываются — днем будет дождь.

• Заказать решение задач по физике

Атмосферное давление и опыт Торричелли

Атмосфера Земли — это смесь различных газов, удерживающихся возле планеты благодаря действию силы тяжести на их молекулы, которые одновременно и беспрерывно двигаются, создавая давление. Это давление называют атмосферным.

Доказать существование атмосферного давления можно при помощи простых опытов.

Какие последствия действия атмосферного давления

Если взять трубку с поршнем, опустить ее одним концом в сосуд с водой и поднимать поршень вверх, то вода будет подниматься вслед за поршнем (рис. 102). Это возможно только тогда, когда давление воды в сосуде будет больше, чем под поршнем. За счет весового давления вода не сможет подниматься, так как уровень воды под поршнем выше, чем в сосуде, а поэтому и его давление больше. Вода должна вылиться обратно в сосуд. Следовательно, на жидкость в сосуде действует дополнительное давление, значение которого больше давления жидкости столба воды под поршнем. Это давление создают молекулы атмосферного воздуха. Действуя на свободную поверхность воды, атмосферное давление согласно закону Паскаля передается во всех направлениях одинаково.

Так как под поршнем воздуха нет, то вода будет заходить в трубку под действием неуравновешенного давления.

Каково значение атмосферного давления

Значение атмосферного давления достаточно большое. Убедиться в этом можно на многих опытах.

Возьмем два полых полушария, имеющие хорошо отшлифованные поверхности сечений. В одной из них есть специальный штуцер с краном, через который можно откачивать воздух.

Подвесим к штативу одно из полушарий, присоединим к нему снизу другое и начнем откачивать насосом через кран воздух из полости. Нижнее полушарие крепко прижмется к верхнему. Это возможно только тогда, когда давление в полости шара будет меньше давления снаружи.

В результате действия воздушного насоса, который откачивает воздух, давление в полости полушарий уменьшится, а наружное давление останется без изменений. Поэтому нижнее полушарие плотно прижмется к верхнему.    ЮЗ

О значении силы при некотором уменьшении давления в шаре можно судить по массе груза, который может удерживаться, если его подвесить к нижнему полушарию. Если же открыть кран и в полость шара зайдет воздух, то нижнее полушарие вместе с грузом отпадет.

Как начали исследовать атмосферное давление

Подобный опыт провел и описал в 1654 г. немецкий физик, бургомистр города Магдебург а Отто Герике.

Отто Герике (1602-1686) — немецкий физик, который экспериментально изучал атмосферное давление. С помощью «магдебургских полушарий» он продемонстрировал действие атмосферного давления. Изучал также электрические явления, объяснил природу трения. Сконструировал первую электрическую машину.

Это событие осталось в истории науки благодаря образной гравюре того времени (рис. 103).

В современном производстве используют множество приспособлений, основанных на действии атмосферного давления. Для расчетов результатов их работы нужно знать значение атмосферного давления.

Способ измерения атмосферного давления впервые предложил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли.

 Эванджелиста Торричелли (1608-1647) — итальянский ученый. Первым измерил атмосферное давление с помощью сконструированного им ртутного барометра. Доказал, что высота ртутного столба барометра равна примерно высоты водяного столба.

Он установил, что если закрытую с одной стороны трубку заполнить полностью ртутью, перевернуть ее и опустить в сосуд с ртутью, то выльется только часть этой ртути (рис. 104). Высота столба ртути в его опытах была примерно 760 мм. Результаты опыта дали возможность сделать вывод, что давление ртутного столба уравновешивается атмосферным давлением, которое действует на свободную поверхность ртути в сосуде. Атмосферное давление при таких условиях называют нормальным. С того времени в науку была введена единица измерения атмосферного давления — миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

Как рассчитать атмосферное давление

Выразим значение давления столба ртути высотой 760 мм (нормальное) в системных единицах измерения давления паскалях. Из предыдущих параграфов известно, что давление жидкости рассчитывается по формуле:

Учитывая, что плотность ртути получаем

Для описания давления используют различные единицы измерения. Формулы, записанные в учебниках физики, используют систему измерений СИ. Чтобы с помощью этих формул получить правильный ответ, давление нужно переводить в Паскали.

Примечание: Давление можно измерять в физических атмосферах (атм.), миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.), метрах водяного столба (м. вод. ст.), Паскалях. Встречаются, так же, другие единицы измерения, например, техническая атмосфера (ат. или техн. ат).

[ large boxed{ 1 left(text{техн. ат} right) approx 750 left(text{мм. рт. ст.}right) }]

Как связаны различные единицы давления

Между единицами измерения давления есть связь, ее можно выразить так:

[ large boxed{ begin{matrix} 1 left(text{атм} right) = 760 left(text{мм. рт. ст.}right) \ 1 left(text{атм} right) = 10,332 left(text{м. вод. ст.}right) \ 1 left(text{атм} right) = 101325 left(text{Па}right) end{matrix} } ]

Левые части выражений равны. Приравнивая их правые части, можно получить соотношения между различными единицами измерения.

Примечание: При решении некоторых задач для перевода физических атмосфер в Паскали, удобно вместо точного значения использовать приближенное:

[ large boxed{ 1 left(text{атм} right) approx 10^{5} left(text{Па}right) }]

Сколько паскалей содержится в 1 мм. рт. ст.

Составим соотношение:

[ large 760 left(text{мм. рт. ст.}right) = 101325 left(text{Па}right) ]

Разделим обе части выражения на число 760, получим:

[ large boxed{ 1 left(text{мм. рт. ст.}right) = 133,32 left(text{Па}right) }]

Сколько паскалей содержится в 1 м. вод. ст.

Выпишем правые части, содержащие метры водяного столба и Паскали:

[ large 10,332 left(text{м. вод. ст.}right) = 101325 left(text{Па}right) ]

Теперь обе части выражения разделим на число 10,332 и получим:

[ large boxed{ 1 left(text{м. вод. ст.}right) = 9806,91 left(text{Па}right) }]

Сколько миллиметров ртутного столба содержится в 1 м. вод. ст.

Составим запись:

[ large 10,332 left(text{м. вод. ст.}right) = 760 left(text{мм. рт. ст.}right) ]

После этого, обе части разделим на число 10,332:

[ large boxed{ 1 left(text{м. вод. ст.}right) = 73,558 left(text{мм. рт. ст.}right) }]

Пересчитываем давление на примере

Однородное тело (рис. 1) массой 25 кг опирается на горизонтальную площадь 0,2 кв. м. Выразить давление этого тела в Паскалях, физических атмосферах, миллиметрах ртутного и метрах водяного столба.

Решение:

1). Рассчитаем вес тела — силу, с которой тело действует на опору. Эта сила направлена перпендикулярно опоре.

[ large m cdot g  = 25 cdot 10 left(H right) ]

( g ) – ускорение свободного падения, примем его приближенно равным 10 м. деленным на секунду в квадрате.

Вес тела

[ large mg = 250 left(H right) ]

2). Теперь рассчитаем давление твердого тела в Паскалях.

[ large P = frac{m cdot g}{S}  = frac{250}{0,2}  left(text{Па}right) ]

[ large P = 1250 left(text{Па}right) ]

Переведем полученное число Паскалей в миллиметры ртутного столба.

Для этого составим выражение связи выбранных единиц измерения:

[ large 101325 left(text{Па}right) = 760 left(text{мм. рт. ст.}right) ]

Разделим обе части его на число 101325, получим:

[ large boxed{ 1 left(text{Па}right) = 7,5 cdot 10^{-3} left(text{мм. рт. ст.}right) }]

Умножим обе части выражения на количество Паскалей:

[ large 1250 left(text{Па}right) = 1250 cdot 7,5 cdot 10^{-3} left(text{мм. рт. ст.}right) ]

[ large P = 9,38 left(text{мм. рт. ст.}right) ]

3). Теперь Паскали переведем в метры водяного столба.

Свяжем выбранные единицы измерения:

[ large 101325 left(text{Па}right) = 10,332 left(text{м. вод. ст.}right) ]

Чтобы получить слева 1 Паскаль, обе части выражения разделим на число 101325:

[ large boxed{ 1 left(text{Па}right) = 1,02 cdot 10^{-4} left(text{м. вод. ст.}right) }]

Затем обе части выражения умножим на количество Паскалей:

[ large 1250 left(text{Па}right) = 1250 cdot 1,02 cdot 10^{-4} left(text{м. вод. ст.}right) ]

[ large P = 0,13 left(text{м. вод. ст.}right) ]

4). Переведем Паскали в физические атмосферы, связав выбранные единицы измерения:

[ large 101325 left(text{Па}right) = 1 left(text{атм} right) ]

Обе части разделим на 101325:

[ large boxed{ 1 left(text{Па}right) = 9,87 cdot 10^{-6} left(text{атм} right) }]

Умножим левую и правую части выражения на 1250 Паскалей:

[ large 1250 left(text{Па}right) = 1250 cdot 9,87 cdot 10^{-6} left(text{атм} right) ]

[ large P = 12,34 cdot 10^{-3} left(text{атм} right) ]

Ответ:

[ large begin{matrix} 1250 left(text{Па}right) \ 12,34 cdot 10^{-3} left(text{атм} right) \ 0,13 left(text{м. вод. ст.}right) \ 9,38 left(text{мм. рт. ст.}right) end{matrix} ]

Выводы

Давление легко переводить из одних единиц измерения в другие, используя связь между выбранными единицами измерения.

Чтобы перевести атмосферы в паскали нужно умножить количество атмосфер на 101325 паскалей или можно перевести в килопаскали (101,325 кПа). Если слегка число округлить то получаем что 1 атмосфера равна 100 кПа. комментировать в избранное ссылка отблагодарить 0 Алекс-89

Как выразить атмосферное давление в паскалях?

Сравнение с другими единицами измерения давления —

Единицы давления

	Паскаль (Pa, Па)	Бар (bar, бар)	Техническая атмосфера (at, ат)	Физическая атмосфера (atm, атм)	Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, Torr, торр)	Миллиметр водяного столба (мм вод. ст., mm H 2 O)	Фунт-сила на квадратный дюйм (psi)
1 Па	1	10 −5	1,01972⋅10 −5	9,8692⋅10 −6	7,5006⋅10 −3	0,101972	1,4504⋅10 −4
1 бар	10 5	1	1,01972	0,98692	750,06	10197,2	14,504
1 ат	98066,5	0,980665	1	0,96784	735,56	10 4	14,223
1 атм	101325	1,01325	1,03323	1	760	10332,3	14,696
1 мм рт. ст.	133,322	1,3332⋅10 −3	1,3595⋅10 −3	1,3158⋅10 −3	1	13,595	0,019337
1 мм вод. ст.	9,80665	9,80665⋅10 −5	10 -4	9,6784⋅10 -5	0,073556	1	1,4223⋅10 -3
1 psi	6894,76	0,068948	0,070307	0,068046	51,715	703,07	1

На практике применяют приближённые значения: 1 атм = 0,1 МПа и 1 МПа = 10 атм.1 мм водяного столба примерно равен 10 Па, 1 мм ртутного столба равен приблизительно 133 Па. Значение технической атмосферы (at, ат) не равно значению физической атмосферы (atm, атм).

Какому давлению паскалях соответствует 1 мм рт ст?

Миллиме́тр рту́тного столба́ (сокр. мм рт. ст.; русское обозначение: мм рт. ст.; международное: mm Hg) — внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па.

Как перевести см рт ст в ПА?

1 паскаль = 0,000750063755419211 сантиметр ртутного столба (0°C)

Какое атмосферное давление должно быть в норме?

Давление, производимое атмосферой на находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, называется атмосферным давлением. Принято, что атмосферное давление в каждой точке атмосферы равно весу всего выше лежащего столба воздуха с основанием, равным единице.

1. На уровне моря атмосферное давление в среднем близко к тому давлению, которое производит столб ртути высотой 760 мм.
2. Атмосферное давление убывает с высотой по определённому закону в зависимости от вертикального распределения плотности воздуха.
3. Так, на высоте около 5 км оно составляет около половины от значения у земной поверхности, а на высоте 100 км его практически нет.

Часто задаётся вопрос – какое же давление является нормой? Для населённых пунктов, расположенных на высоте земной поверхности близкой к уровню моря, например, в Санкт-Петербурге, это значение давления составляет 760 мм.рт.ст. Тогда как в столице, расположенной географически на возвышенности, нормальным является значение 748 мм.рт.ст.

Чему равна 1 атм?

Атмосфера (единица измерения)

	Паскаль (Pa, Па)	Фунт-сила на квадратный дюйм (psi)
1 бар	10 5	14,504
1 ат	98066,5	14,223
1 атм	101325	14,696
1 мм рт. ст.	133,322	0,019337

Сколько Па в 1 кг см2?

Перевод давления. Единицы измерения, таблица перевода давления Таблица 2. Перевод физических единиц измерения давления (дополнительная):

единица измерения	Па	кПа	МПа	кгс/м 2	кгс/см 2	мм рт.ст.	мм вод.ст.	бар
1 Па	1	10 -3	10 -6	0,1019716	10,19716*10 -6	0,00750062	0,1019716	0,00001
1 кПа	1000	1	10 -3	101,9716	0,01019716	7,50062	101,9716	0,01
1 МПа	1000000	1000	1	101971,6	10,19716	7500,62	101971,6	10
1 кгс/м 2	9,80665	9,80665*10 -3	9,80665*10 -6	1	0,0001	0,0735559	1	98,0665*10 -6
1 кгс/см 2	98066,5	98,0665	0,0980665	10000	1	735,559	10000	0,980665
1 мм рт.ст. (при 0 град)	133,3224	0,1223224	0,0001333224	13,5951	0,00135951	1	13,5951	0,00133224
1 мм вод.ст. (при 0 град)	9,80665	9,807750*10 -3	9,80665*10 -6	1	0,0001	0,0735559	1	98,0665*10 -6
1 бар	100000	100	0,1	10197,16	1,019716	750,062	10197,16	1

ul>

1 Па (Pa) — 1 Паскаль;

1 кПа — 1 Килопаскаль;

1 МПа — 1 Мегапаскаль;

1 кгс/м2 — 1 Килограмм-сила на квадратный метр;

1 кгс/см2 — 1 Килограмм-сила на квадратный сантиметр;

1 мм рт.ст. (при 0 град) — 1 Миллиметр ртутного столба (при 0 град); 1 мм вод.ст. (при 0 град) — 1 Миллиметр водяного столба (при 0 град).

1. Соотношение между некоторыми единицами измерения давления:
2. Бар (bar):
3. 1 бар = 0.1 МПа
4. 1 бар = 100 кПа
5. 1 бар = 1000 мбар
6. 1 бар = 1.019716 кгс/см2

1 бар = 750 мм.рт.ст. (торр) 1 бар = 10197.16 кгс/м2 (атм.тех.) 1 бар = 10197.16 мм. вод. ст.1 бар = 0.98692326672 атм. физ.

• 1 бар = 10 Н/см2
• 1 бар = 1000000 дин /см2 = 106 дин/см2
• 1 бар = 14.50377 psi (фунт на квадратный дюйм)
• 1 мбар = 0.1 кПа

1 мбар = 0.75 мм. рт. ст. (торр) 1 мбар = 10.19716 кгс/ м2 1 мбар = 10.19716 мм. вод. ст.1 мбар = 0.401463 in.H2O (дюйм водяного столба) КГС/СМ2 (АТМ.ТЕХ.):

1. 1 кгс/см2 = 0.0980665 МПа
2. 1 кгс/см2 = 98.0665 кПа
3. 1 кгс/см2 = 0.980665 бар
4. 1 кгс/см2 = 980.665 мбар

1 кгс/см2 = 736 мм.рт.ст. (торр) 1 кгс/см2 = 10000 мм.вод.ст.1 кгс/см2 = 0.968 атм. физ.

• 1 кгс/см2 = 14.22334 psi
• 1 кгс/см2 = 9.80665 Н/см2
• 1 кгс/см2 = 98066.5 Н/м2
• 1 кгс/см2 = 10000 кгс/м2
• 1 кгс/см2 = 0,01 кгс/мм2
• МПа:
• 1 МПа = 1000000 Па
• 1 МПа = 1000 кПа

1 МПа = 10.19716 кгс/см2 (атм.тех.) 1 МПа = 10 бар 1 МПа = 7500 мм. рт. ст. (торр) 1 МПа = 101971.6 мм. вод. ст.1 МПа = 101971.6 кгс /м2 1 МПа = 9.87 атм. физ.

1. 1 МПа = 106 Н/м2
2. 1 МПа = 107 дин/см2
3. 1 МПа = 145.0377 psi

1 МПа = 4014.63 in.H2О ММ.РТ.СТ. (ТОРР) 1 мм.рт.ст. = 133.3 * 10-6 МПа 1 мм.рт.ст. = 0.1333 кПа 1 мм.рт.ст. = 133.3 Па 1 мм.рт.ст. = 13.6 * 10-4 кгс/см2 1 мм.рт.ст. = 13.33 * 10-4 бар 1 мм.рт.ст. = 1.333 мбар 1 мм.рт.ст. = 13.6 мм.вод.ст.1 мм.рт.ст. = 13.16 * 10-4 атм. физ.1 мм.рт.ст. = 13.6 кгс/м2 1 мм.рт.ст. = 0.019325 psi 1 мм.рт.ст. = 75.051 Н/см2

• кПа:
• 1 кПа = 1000 Па
• 1 кПа = 0.001 МПа
• 1 кПа = 0.01019716 кгс/см2

1 кПа = 0.01 бар 1 кПа = 7.5 мм. рт. ст.(торр) 1 кПа = 101.9716 кгс/м2 1 кПа = 0.00987 атм. физ.

1. 1 кПа = 1000 Н/м2
2. 1 кПа =10000 дин/см2
3. 1 кПа = 10 мбар

1 кПа =101.9716 мм. вод. ст.1 кПа = 4.01463 in.H2O 1 кПа = 0.1450377 psi 1 кПа = 0.1 Н/см2 ММ.ВОД.СТ.(КГС/М2): 1 мм.вод.ст. = 9.80665 * 10 -6 МПа 1 мм.вод.ст. = 9.80665 * 10 -3 кПа 1 мм.вод.ст. = 0.980665 * 10-4 бар 1 мм.вод.ст. = 0.0980665 мбар 1 мм.вод.ст.

= 0.968 * 10-4 атм.физ.1 мм.вод.ст. = 0.0736 мм.рт.ст. (торр) 1 мм.вод.ст. = 0.0001 кгс/см2 1 мм.вод.ст. = 9.80665 Па 1 мм.вод.ст. = 9.80665 * 10-4 Н/см2 1 мм.вод.ст. = 703.7516 psi Отсутствие на сайте возможности воспользоваться автоматическим онлайн-конвертером является нашим осознанным решением, принятым в пользу размещения подробной справочной информации в табличной форме.

Понимание и умение самостоятельного перевода одних единиц измерения в другие в конечном итоге сыграет положительную роль на практике. Возможно, находясь на производстве, такие навыки окажутся для инженера продуктивнее получения мгновенного машинного результата и позволят уверенно работать с имеющимися исходными данными.

• Иногда, нет возможности выйти в интернет и воспользоваться автоматическим конвертером.
• В данной ситуации приходится рассчитывать на собственные знания о соотношении известных единиц измерения и умение их правильно применять.
• Запомнив и поняв значение приставок кило и мега, можно без труда переводить паскали в мегапаскали и килопаскали.

Практикуясь с разнообразными единицами измерения давления, приходит навык самостоятельной трансформации — например, из кгс/см2 (килограмм-сила на квадратный сантиметр) в МПа и кПа. В конечном итоге, расчёт в «уме» окажется быстрее, чем открытие гаджета и поиск сайтов с онлайн-калькуляторами, что будет говорить о профессионализме и опытности специалиста.

Как перевести давление?

Таблица соотношений единиц измерения давления —

Единицы	бар	мбар	КПа	psi (фунт/дюйм 2 )	фут вод.ст.	дюйм вод.ст.	мм рт.ст.	дюйм рт.ст.	кг/см 2	атм
1 бар	—	1000	100	14,5038	33,4553	401,463	750,064	29,53	1,01972	0,98692
1 мбар	0,001	—	0,1	0,0145	0,03346	0,40146	0,75006	0,02953	0,00102	0,00099
1 КПа	0,01	10	—	0,14504	0,33455	4,01463	7,50064	0,2953	0,0102	0,00987
1 psi	0,06895	68,9476	6,89476	—	2,30666	27,6799	51,7151	2,03602	0,07031	0,06805
1 фут вод.ст.	0,02989	29,8907	2,98907	0,43353	—	12	22,4199	0,88267	0,03048	0,0295
1 дюйм вод.ст	0,00249	2,49089	0,24909	0,03613	0,08333	—	1,86833	0,07356	0,00254	0,00246
1 мм рт.ст.	0,00133	1,33322	0,13332	0,01934	0,0466	0,53524	—	0,03937	0,00136	0,00132
1 дюйм рт.ст.	0,03386	33,8639	3,38639	0,49115	1,13293	13,5951	25,4	—	0,03453	0,03342
1 кг/см 2	0,98067	980,665	98,0665	14,2233	32,8084	393,701	735,561	28,959	—	0,96784
1 атм	1,01325	1013,25	101,325	14,696	33,8985	406,782	760	29,9213	1,03323	—

Чему равен 0 1 Мпа?

Соотношение единиц измерения давления Па кПа МПа кгс/см² бар физ. атм мм.вод.ст. мм.рт.ст psi = Па кПа МПа кгс/см² бар физ. атм мм.вод.ст. мм.рт.ст psi

Единицы	МПа	бар	мбар	кПа	psi	мм вод.ст.	мм рт.ст.	кгс/см2	атм
1 Мпа	—	10	10000	1000	145,037	101971	7500,62	10,1971	9,86923
1 бар	0,1	—	1000	100	14,5038	10197,1	750,064	1,01972	0,98692
1 мбар	0,0001	0,001	—	0,1	0,0145	10,1971	0,75006	0,00102	0,00099
1 кПа	0,001	0,01	10	—	0,14504	101,971	7,50064	0,0102	0,00987
1 psi	0,00689	0,06895	68,9476	6,89476	—	703,07	51,7151	0,07031	0,06805
1 мм вод. ст.	0,000009807	0,000098067	0,09806	0,0098	0,00142	—	0,07355	0,000001	0,0000967
1 мм рт.ст.	0,00013	0,00133	1,33322	0,13332	0,01934	13,60	—	0,00136	0,00132
1 кгс/см2	0,09806	0,98067	980,665	98,0665	14,2233	100000	735,561	—	0,96784
атм	0,10132	1,01325	1013,25	101,325	14,696	10332,2	760	1,03323	—

Читать подробнее: Соотношение единиц измерения давления

Сколько бар в одном Мегапаскале?

Сколько Бар в 1 мегапаскаль? — 1 мегапаскаль = 10 Бар — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования мегапаскаль в Бар,

Выберите нужную категорию из списка, в данном случае ‘Давление’. Введите величину для перевода. Основные арифметические операции, такие как сложение (+), вычитание (-), умножение (*, x), деление (/, :, ÷), экспоненту (^), квадратный корень (√), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент. Из списка выберите единицу измерения переводимой величины, в данном случае ‘мегапаскаль ‘. И, наконец, выберите единицу измерения, в которую вы хотите перевести величину, в данном случае ‘Бар’. После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.

С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘478 мегапаскаль’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘мегапаскаль’ или ‘МПа’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Давление’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ‘6 МПа в Бар ‘ или ’11 МПа сколько Бар ‘ или ’68 мегапаскаль -> Бар ‘ или ’86 МПа = Бар ‘ или ’27 мегапаскаль в Бар ‘ или ’52 мегапаскаль сколько Бар ‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды. Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(94 * 33) МПа’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии. Например, такое сочетание может выглядеть следующим образом: ‘478 мегапаскаль + 1434 Бар’ или ’22mm x 53cm x 2dm = ? cm^3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации. Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 3,906 249 964 453 1 × 10 27, В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 27, и фактическое число, здесь 3,906 249 964 453 1. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 3,906 249 964 453 1E+27. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 3 906 249 964 453 100 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей. Читать подробнее: Преобразовать мегапаскаль в Бар (МПа в Бар):

Что такое Кпа в физике?

Единица измерения давления. Единица названа в честь французского физика и математика Блеза Паскаля.

Что такое HPA?

Host protected area — Википедия host protected area (HPA), иногда расшифровывают как hidden protected area — это область жесткого диска, которая не видна в (ОС). Может быть выделена средствами некоторых материнских плат или специального программного обеспечения.

В этой области может храниться информация о параметрах работы, которая записывается туда при проверке системы средствами производителя ПК. Например так поступает фирма на некоторых ноутбуках. Также в скрытой области может содержаться информация для восстановления программного обеспечения ПК к первоначальному состоянию.

В некоторых случаях область используется для сокрытия информации с целью сделать её максимально недоступной.

Что такое MPA?

Перед Па стоит приставка маленькая м — это значит миллипаскали ( не путать с МПА — мегапаскали), то есть 10 надо помножить на 10 в минус третьей степени: 10 мПа = 10*10^(-3) Па = 10* 0,001 = 0,01 Па — это очень маленькое давление, почти неощутимое.

Почему болит голова при понижении атмосферного давления?

Слабость, недомогание, повышение или понижение артериального давления, одышка, бессонница, боль в суставах и, наконец, мигрень, – вот те симптомы, от которых страдают некоторые из нас в связи с изменениями атмосферного давления, повышенной влажностью, резкими перепадами температур и грозами.

Но этим влияние погоды не ограничивается. Существуют современные научные исследования, находящие корреляцию между метеорологическими факторами и количеством инсультов. Группа китайских ученых из Харбинского университета проанализировала данные 735 пациентов за 2 года и сопоставила их с подробными отчетами метеобюро.

Исследователи обнаружили, что первичные геморрагические инсульты (кровоизлияния в мозг) с резким повышением давления чаще случались поздней весной и ранней осенью в дни, когда происходило резкое потепление или похолодание, а субарахноидальные кровоизлияния (в полость между паутинной и мягкой мозговыми оболочками) – в дни с относительно низкой температурой.

• Значит ли это, что метеозависимость – это реальное заболевание, которое может привести к таким жизнеугрожающим последствиям, как инсульт? Это не совсем так.
• Современная медицинская классификация болезней не содержит метеозависимости как отдельного заболевания.
• Погода – это внешний фактор, который действует на организм и провоцирует те проявления, которые являются результатом каких-то болезней и расстройств самого организма.

Здоровый человек высоко адаптивен, то есть внешние условия, разумеется, влияют на него, могут вызывать некоторый дискомфорт, например, любому из нас трудно перенести жару выше температуры человеческого тела, но в основном не приводят к сильному недомоганию.

Метеозависимость – это, как правило, проявление заболеваний сердечнососудистой или нервной системы, астмы, артрита, делающих человека высокочувствительным к внешним триггерам, в числе которых – погодный фактор. Перепады атмосферного давления вызывают естественное изменение давления в сосудах и тканях.

При падении давления развивается гипоксия, то есть снижение уровня кислорода в тканях, что приводит головокружению, тошноте, сердечным и головным болям. С повышением атмосферного давления повышается и давление артериальное, усиливается кровоток, что тоже может привести к недомоганию, порой весьма серьезному.

У здорового человека расширенные или спазмированные сосуды быстро возвращаются в нормальное состояние благодаря своей эластичности, а вот при утрате ими эластичности организму сложно быстро перестраиваться в соответствии с динамикой окружающей среды. Выделяют три степени метеозависимости.1 степень – метеочувствительность,

При определенных погодных изменениях человек чувствует лишь легкое недомогание, не причиняющее особого дискомфорта.2 степень – собственно метеозависимость, На определенные метеофакторы организм реагирует заметными отклонениями от нормы, например, повышением или понижением артериального давления и возникновением сильной головной боли.

Может отмечаться нарушение сердечного ритма, и даже повышение уровня лейкоцитов в крови.3 степень – метеопатия, когда погодные явления приводят к временной потере трудоспособности. Статистика по метеозависимости весьма ограничена, однако есть данные по ее отдельным симптомам. Из них самый распространенный – это, конечно же, головная боль.

В США с жалобами на головные боли ежегодно обращаются к врачам порядка 45 миллионов человек, при этом половина из них сообщает, что именно перемены погоды являются важнейшим триггером. Эта весьма обширная статистика подкреплена медицинскими исследованиями в контролируемых условиях.

В японском исследовании 2015 года 34 пациента с хроническими мигренями под контролем врачей вели дневники своего состояния. Все они неплохо чувствовали себя при показателе 1013 гектопаскалей (759,8 мм ртутного столба), и такое атмосферное давление было принято за стандарт. Обнаружилось, что участники исследования страдали от мигрени даже при относительно небольших снижениях атмосферного давления – всего на 6-10 гектопаскалей.

А вот международная группа ученых из Тайваня, США и Великобритании, проанализировав большой массив статистических данных, обнаружила, что в разных географических районах приступы мигрени у участников исследования коррелировали с разными погодными факторами: температура воздуха, низкое давление, сильные ветры, приближение тайфуна, приближение холодного атмосферного фронта.

При этом некоторые исследования вообще не обнаруживают связи между метеофакторами и головными болями, что, возможно, свидетельствует о том, что есть климатические зоны, более либо менее благоприятные для метеозависимого организма. Есть также теория, что за мигрени ответственны так называемые атмосферики (или просто сферики).

Это низкочастотные электромагнитные волны, источником которых являются атмосферные электрические разряды, например, молнии. Атмосферики обладают слабым затуханием и могут распространяться на расстояния до нескольких тысяч километров. Вот почему их присутствие в атмосфере возможно, даже если непосредственно в данной местности не было грозы.

Атмосферики воздействуют на клетки и мембраны организма и у метеозависимых людей могут вызывать приступы мигрени. На метеозависимость часто жалуются люди, страдающие ревматоидным артритом. Они уверены, что ощущают усиление боли в суставах при приближении дождя, штормовой погоды в результате колебаний атмосферного давления.

Однако до недавнего времени большая часть исследований не находила корреляции между изменениями погоды и симптомами артрита. Может быть, это своеобразный «эффект ноцебо»? Так по аналогии с эффектом плацебо называют ситуацию, когда некий фактор-пустышка отрицательно влияет на состояние пациента из-за того, что последний уверен в его реальном негативном воздействии.

На впечатлительного человека, страдающего артритом, вполне может повлиять прогноз погоды, сообщающий о повышении влажности и колебаниях давления. В последнее время, однако, появились научные работы, демонстрирующие пусть слабую, но все же корреляцию между метеофакторами и болями и напряжением в больных суставах.

Например, вот в этом голландском исследовании ученые в течение двух лет наблюдали за пациентами, страдающими артритом бедерных суставов. Они сравнили записи об их состоянии с метеорологическими данными за этот же период и обнаружили, что действительно между ними есть корреляция.

• Изменения в состоянии не были драматическими, но явно прослеживались.
• Сила боли увеличивалась на 1 пункт на каждые 10% повышения влажности.
• Функционирование суставов ухудшалось на 1 пункт на каждые 10 гектопаскалей повышения атмосферного давления.
• По мнению экспертов, изменения атмосферного давления могут повлиять на давление внутри сустава, в котором находятся чрезвычайно чувствительные нервные окончания, и это может приводить к усилению боли.

Что же можно сделать, чтобы облегчить метеочувствительность? Основной и главный совет – лечить то заболевание, которое к ней приводит. Есть, разумеется, и некоторые рекомендации, касающиеся образа жизни. Большая часть недомоганий, связанных с погодой, вызвана слабостью сосудов, так что именно их нужно укреплять.

Для этой цели хороши меры закаливания: контрастный душ, обливания холодной водой, холодные обтирания. Как всегда, не обойтись без свежего воздуха и физических упражнений: бег трусцой, активная ходьба, походы на природу, плавание в водоемах, занятия в спортзале, – все эти составляющие здорового образа жизни укрепят организм и снизят метеочувствительность.

Эксперты рекомендуют метеозависимым людям подобрать комплекс дыхательных упражнений и выполнять их в неблагоприятные дни, чтобы снизить гипоксию. Важный фактор здоровья – правильный режим сна. При хроническом недосыпе ваш организм будет весьма чувствителен к колебаниям состояния внешней среды.

• Возможно, вам стоит принимать общеукрепляющие препараты.
• К ним относятся витамины группы В, к укрепляющим сосуды – Аскорутин.
• Вероятность негативного эффекта витаминных препаратов чрезвычайно низка, однако желательно посоветоваться с врачом, который даст рекомендации относительно длительности приема и сочетаемости средств.

Многочисленные статьи о метеозависимости в интернете изобилуют названиями общеукрепляющих средств растительного происхождения. Авторы рекомендуют экстракты элеутерококка и эхинацеи, настои из листьев крапивы, подорожника и кукурузных рыльцев, душицу, зверобой, липовый цвет, плоды шиповника и боярышника.

• Пробовать их следует осторожно, с оглядкой на аллергию и индивидуальную реакцию, ведь если что-то помогло вашему знакомому, не обязательно это окажет такой же эффект на вас.
• Если основным симптомом вашей метеозависимости является головная боль, почитайте вот эту статью,
• Возможно, в ней вы найдете полезную для себя информацию.

Источники : Weather and Headache Study Finds Evidence of Connection between Arthritis Flare-Ups and Weather Conditions Головные боли у метеозависимых людей Метеозависимость – симптомы, лечение, как избавиться от метеозависимости?

Почему болит голова при изменении погоды?

Головная боль и давление: причины — Когда внешнее барометрическое давление снижается, это создает разницу между давлением воздуха во внешней среде и воздухом в носовых пазухах, что заставляет сосуды спазмироваться. Это может вызвать боль. Кстати, то же самое происходит в самолете, во время полета люди часто отмечают боль в ушах, голове и заложенность носа.

• В исследовании, проведенном в Японии, изучались продажи локсопрофена — лекарства от головной боли.
• Исследователи увидели связь между увеличением продаж лекарств и изменениями атмосферного давления.
• Исходя из этого, они пришли к выводу, что снижение барометрического давления вызывает увеличение частоты головных болей.

К слову, атмосферное давление необязательно должно меняться резко, чтобы вызвать головную боль. Особенно это касается тех, кто страдает мигренью. Исследование 2015 года показывает как атмосферное давление способно влиять на людей с хронической мигренью. Другое исследование, проведенное в Японии, показало аналогичные результаты. В нем 28 человек, страдающих мигренью, вели дневник головной боли в течение одного года. Частота мигрени увеличивалась в дни, когда барометрическое давление было ниже на 5 гектопаскалей (гПа), чем в предыдущий день.

Какое атмосферное давление вызывает головную боль?

Атмосферное давление и головная боль Возможно ли, что из-за ветра болит голова? Возможно, вы почувствовали ухудшение самочувствия, так как погода изменилась и сопровождалась усилением ветра. Или, может быть, вы знаете кого-то, кто утверждает, что его мигрени связаны с фазами луны, атмосферным давлением или, в более общем смысле, с погодой.

• Эти типы симптомов называются метеопатией.
• Атмосферное давление вызывает головную боль На практике это работает так, хотя неправда, что атмосферное давление является непосредственной причиной головной боли.
• Причины мигрени до конца не известны и могут быть связаны с различными факторами — гормональными, неврологическими, связанными со стрессом или ежедневной гигиеной сна.

Однако известно, что быстрые изменения атмосферного давления часто усугубляют мигрень. При каком атмосферном давлении болит голова Прежде всего внезапные изменения погоды., прогноз погоды сразу на несколько ближайших дней частично решает эту проблему.

1. Высокое и низкое кровяное давление также вызывают немного разные симптомы.
2. При высоком кровяном давлении метеопаты становятся раздражительными и испытывают трудности с концентрацией внимания.
3. В таких погодных условиях проблемы могут усугубиться и у людей, страдающих сердечными заболеваниями, ведь повышенное артериальное давление также повышает артериальное давление и его свертываемость.

Низкое давление, особенно давление ниже 1000 гПа, вызывает в основном характерную для мигрени головную боль, Может появиться общее чувство усталости, повышенная сонливость и даже тошнота. Низкое кровяное давление также может усугубить проблемы с носовыми пазухами — если ваши носовые пазухи заблокированы, они могут болеть сильнее.

• Сильный ветер и головная боль Как получается, что наряду с сильным ветром бывает и головная боль? Можно сказать, что дело все-таки в давлении, с которым соотносятся погодные изменения.
• И да, высокое атмосферное давление сопутствует так называемой высокой погоде,
• Лучшее самочувствие в солнечные дни связано не только с наличием солнечного света.

При низком давлении за окном обычно пасмурно, страшно и неприятно. Поэтому ощущение «отрыва головы» при сильном ветре часто предвещает надвигающуюся мигрень. Читать подробнее: Атмосферное давление и головная боль

Какое атмосферное давление считается нормальным в гпа?

= 1 013,25 гПа = 1 013,25 мбар. принято считать нормальным.

Как рассчитать силу атмосферного давления?

Чему равна сила давления атмосферного воздуха на крышку стола длиной 4 метра и шириной 1 метр если атмосферное давление равное 740 миллиметров ртутного столба

Исходные данные: L (длина крышки стола) = 4 м; s (ширина крышки стола) = 1 м; h (высота ртутного столба) = 740 мм.Справочные данные: g (ускорение свободного падения) = 9,81 м/с 2 ; ρ (плотность ртути) = 13600 кг/м 3,СИ: h = 740 мм = 0,74 м.Силу давления атмосферного воздуха на крышку стола можно определить по формуле: F = P * S, где P (давление воздуха) = ρ * g * h, S (площадь поверхности стола) = L * s и F = ρ * g * h * L * s.Расчет: F = 13600 * 9,81 * 0,74 * 4 * 1 = 394911,36 Н ≈ 395 кН.

Знаешь ответ? Как написать хороший ответ? Будьте внимательны!

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Чему равна сила давления атмосферного воздуха на крышку стола длиной 4 метра и шириной 1 метр если атмосферное давление

В чем измеряется атмосферное давление?

Атмосферное давление — Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа), Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.

Что такое абсолютное и избыточное давление?

3 Классификация ПРИБОРов ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ, ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ —

Что касается компрессорной техники то измерения избыточного давления воды, пара, масла, эмульсий и различных газов величиной до нескольких десятков и даже сотен атмосфер используется механические устройства –, Различают абсолютное и избыточное давление.

1. Абсолютное давление Pа — параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров).
2. Избыточное давление ри представляет собой разность между абсолютным давлением Pа и барометрическим давлением Рб (т.е.
3. Давлением окружающей среды): Ри = Ра — Рб.
4. Если абсолютное давление ниже барометрического, то РВ = Рб — Ра, где Pв — разрежение.

Единицы измерения давления: Па (Н/м2); кгс/см2; мм вод. ст.; мм рт.ст.

прибор для измерения перепада давлений. Применяется для измерения уровня жидкостей в резервуарах под давлением или расхода жидкости, газа и пара с помощью диафрагм методом измерения перепада давления на ссужающем устройстве. Называется также датчиком разности давлений.

предназначено для коммутации электрических цепей (их замыкания или размыкания) при достижении заданного давления рабочей среды (кислород, водород, азот, углекислый газ, смесь водорода и углекислого газа, вода, компрессорные масла) заданного значения (установки), так и при понижении давления рабочей среды до значения фиксированной установки.

устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). Датчики абсолютного давления измеряют внешнее давление относительно вакуума (нулевого давления), который запечатывается в эталонную камеру при производстве датчика.

параметрический резистивный преобразователь, который преобразует деформацию твердого тела, вызванную приложенным к нему механическим напряжением, в электрический сигнал. Резистивный тензодатчик представляет собой основание с закрепленным на нем чувствительным элементом.

прибор предназначенный для работы в системах автоматического управления, контроля и регулирования производственных процессов с целью выдачи информации об измеряемом давлении или заряжении газа или жидкости в виде унифицированного аналогового выходного сигнала.

прибор, предназначен для измерения вакуумметрического и избыточного давлений воздуха, природных и других газов, неагрессивных к контактируемым материалам, и для коммутации внешних электрических цепей в системах общепромышленной (в том числе котельной) автоматики при достижении предельного (порогового) значения измеряемого давления.

Давление. Единицы давления.

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

Этот вывод подтверждают физические опыты.

По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь.

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p, сила, действующая на поверхность, — F и площадь поверхности — S.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м² перпендикулярно этой поверхности.

Единица давления — ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м² ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м² .

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа.

Пример. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см².

Запишем условие задачи и решим её.

Дано: m = 45 кг, S = 300 см²; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м²

Решение:

p = F/S,

F = P,

P = g·m,

P = 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p = 450/0,03 Н / м² = 15000 Па = 15 кПа

‘Ответ’: p = 15000 Па = 15 кПа

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 — 50 кПа, т. е. всего в 2 — 3 раза больше, чем давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм², то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м² = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. — все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Давление

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см² за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда — давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются.

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Закон Паскаля.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а изображен сосуд, в котором содержится газ (или жидкость). Частицы равномерно распределены по всему сосуду. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного переместиться внутрь и сжать газ (жидкость), находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы (молекулы) расположатся в этом месте более плотно, чем прежде(рис, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям. Вследствие этого их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис, в). Поэтому давление газа всюду возрастет. Значит, добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости. Так, если давление на газ (жидкость) около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа или жидкости давление станет больше прежнего на столько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называется законом Паскаля.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке изображен полый шар, имеющий в различных местах небольшие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить одинаковые струйки дыма. Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Давление в жидкости и газе.

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому, каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости дно трубки прогнется.

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается. Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости растянутой резиновой пленки.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в другой, более широкий сосуд с водой. Мы увидим, что по мере опускания трубки резиновая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показывает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, равны. Наступает полное выпрямление пленки тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают.

Такой же опыт можно провести с трубкой, в которой резиновая пленка закрывает боковое отверстие, как это показано на рисунке, а. Погрузим эту трубку с водой в другой сосуд с водой, как это изображено на рисунке, б. Мы заметим, что пленка снова выпрямится, как только уровни воды в трубке и сосуде сравняются. Это означает, что силы, действующие на резиновую пленку, одинаковы со всех сторон.

Возьмем сосуд, дно которого может отпадать. Опустим его в банку с водой. Дно при этом окажется плотно прижатым к краю сосуда и не отпадет. Его прижимает сила давления воды, направленная снизу вверх.

Будем осторожно наливать воду в сосуд и следить за его дном. Как только уровень воды в сосуде совпадет с уровнем воды в банке, оно отпадет от сосуда.

В момент отрыва на дно давит сверху вниз столб жидкости в сосуде, а снизу вверх на дно передается давление такого же по высоте столба жидкости, но находящейся в банке. Оба эти давления одинаковы, дно же отходит от цилиндра вследствие действия на него собственной силы тяжести.

Выше были описаны опыты с водой, но если взять вместо воды любую другую жидкость, результаты опыта будут те же.

Итак, опыты показывают, что внутри жидкости существует давление, и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей, ведь они тоже имеют вес. Но надо помнить, что плотность газа в сотни раз меньше плотности жидкости. Вес газа, находящегося в сосуде, мал, и его «весовое» давление во многих случаях можно не учитывать.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Рассмотрим, как можно рассчитывать давление жидкости на дно и стенки сосуда. Решим сначала задачу для сосуда, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда.

Сила F, с которой жидкость, налитая в этот сосуд, давит на его дно, равна весу P жидкости, находящейся в сосуде. Вес жидкости можно определить, зная ее массу m. Массу, как известно, можно вычислить по формуле: m = ρ·V. Объем жидкости, налитой в выбранный нами сосуд, легко рассчитать. Если высоту столба жидкости, находящейся в сосуде, обозначить буквой h, а площадь дна сосуда S, то V = S·h.

Масса жидкости m = ρ·V, или m = ρ·S·h .

Вес этой жидкости P = g·m, или P = g·ρ·S·h.

Так как вес столба жидкости равен силе, с которой жидкость давит на дно сосуда, то, разделив вес P на площадь S, получим давление жидкости p:

p = P/S , или p = g·ρ·S·h/S,

то есть

p = g·ρ·h.

Мы получили формулу для расчета давления жидкости на дно сосуда. Из этой формулы видно, что давление жидкости на дно сосуда зависит только от плотности и высоты столба жидкости.

Следовательно, по выведенной формуле можно рассчитывать давление жидкости, налитой в сосуд любой формы (строго говоря, наш расчет годится только для сосудов, имеющих форму прямой призмы и цилиндра. В курсах физики для института доказано, что формула верна и для сосуда произвольной формы). Кроме того, по ней можно вычислить и давление на стенки сосуда. Давление внутри жидкости, в том числе давление снизу вверх, также рассчитывается по этой формуле, так как давление на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям.

При расчете давления по формуле p = gρh надо плотность ρ выражать в килограммах на кубический метр (кг/м³), а высоту столба жидкости h — в метрах (м), g = 9,8 Н/кг, тогда давление будет выражено в паскалях (Па).

Пример. Определите давление нефти на дно цистерны, если высота столба нефти 10 м, а плотность ее 800 кг/м³ .

Запишем условие задачи и запишем ее.

Дано:

h = 10 м

ρ = 800 кг/м³

P = ?

Решение:

p = gρh,

p = 9.8 Н/кг · 800 кг/м³ · 10 м ≈ 80 000 Па ≈ 80 кПа.

Ответ: p ≈ 80 кПа.

Сообщающиеся сосуды.

На рисунке изображены два сосуда, соединённые между собой резиновой трубкой. Такие сосуды называются сообщающимися. Лейка, чайник, кофейник — примеры сообщающихся сосудов. Из опыта мы знаем, что вода, налитая, например, в лейку, стоит всегда на одном уровне в носике и внутри.

С сообщающимися сосудами можно проделать следующий простой опыт. В начале опыта резиновую трубку зажимаем в середине, и в одну из трубок наливаем воду. Затем зажим открываем, и вода вмиг перетекает в другую трубку, пока поверхности воды в обеих трубках не установятся на одном уровне. Можно закрепить одну из трубок в штативе, а другую поднимать, опускать или наклонять в разные стороны. И в этом случае, как только жидкость успокоится, ее уровни в обеих трубках уравняются.

В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково) (рис. 109).

Это можно обосновать следующим образом. Жидкость покоится, не перемещаясь из одного сосуда в другой. Значит, давления в обоих сосудах на любом уровне одинаковы. Жидкость в обоих сосудах одна и та же, т. е. имеет одинаковую плотность. Следовательно, должны быть одинаковы и ее высоты. Когда мы поднимаем один сосуд или доливаем в него жидкость, давление в нем увеличивается и жидкость перемещается в другой сосуд до тех пор, пока давления не уравновесятся.

Если в один из сообщающихся сосудов налить жидкость одной плотности, а во второй — другой плотности, то при равновесии уровни этих жидкостей не будут одинаковыми. И это понятно. Мы ведь знаем, что давление жидкости на дно сосуда прямо пропорционально высоте столба и плотности жидкости. А в этом случае плотности жидкостей будут различны.

При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью (рис.).

Вес воздуха. Атмосферное давление.

На воздух, как и на всякое тело, находящееся на Земле, действует сила тяжести, и, значит, воздух обладает весом. Вес воздуха легко вычислить, зная его массу.

На опыте покажем, как вычислить массу воздуха. Для этого нужно взять прочный стеклянный шар с пробкой и резиновой трубкой с зажимом. Выкачаем из него насосом воздух, зажмем трубку зажимом и уравновесим на весах. Затем, открыв зажим на резиновой трубке, впустим в него воздух. Равновесие весов при этом нарушится. Для его восстановления на другую чашку весов придется положить гири, масса которых будет равна массе воздуха в объеме шара.

Опытами установлено, что при температуре 0 °С и нормальном атмосферном давлении масса воздуха объемом 1 м³ равна 1,29 кг. Вес этого воздуха легко вычислить:

P = g·m, P = 9,8 Н/кг · 1,29 кг ≈ 13 Н.

Воздушная оболочка, окружающая Землю, называется атмосфера (от греч. атмос — пар, воздух, и сфера — шар).

Атмосфера, как показали наблюдения за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров.

Вследствие действия силы тяжести верхние слои атмосферы, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям.

В результате этого земная поверхность и телá, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорится в таких случаях, испытывают атмосферное давление.

Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них.

На рисунке изображена стеклянная трубка, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.

Это явление используется в водяных насосах и некоторых других устройствах.

На рисунке показан цилиндрический сосуд. Он закрыт пробкой, в которую вставлена трубка с краном. Из сосуда насосом откачивается воздух. Затем конец трубки помещается в воду. Если теперь открыть кран, то вода фонтаном брызнет в внутрь сосуда. Вода поступает в сосуд потому, что атмосферное давление больше давления разреженного воздуха в сосуде.

Почему существует воздушная оболочка Земли.

Как и все тела, молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.

Но почему же тогда все они не упадут на поверхность Земли? Каким образом сохраняется воздушная оболочка Земли, ее атмосфера? Чтобы понять это, надо учесть, что молекулы газов находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Но тогда возникает другой вопрос: почему эти молекулы не улетают в мировое пространство, то есть в космос.

Для того, чтобы совсем покинуть Землю, молекула, как и космический корабль или ракета, должна иметь очень большую скорость (не меньше 11,2 км/с). Это так называемая вторая космическая скорость. Скорость большинства молекул воздушной оболочки Земли значительно меньше этой космической скорости. Поэтому большинство их привязано к Земле силой тяжести, лишь ничтожно малое количество молекул улетает за пределы Земли в космос.

Беспорядочное движение молекул и действие на них силы тяжести приводят в результате к тому, что молекулы газов «парят» в пространстве около Земли, образуя воздушную оболочку, или известную нам атмосферу.

Измерения показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так, на высоте 5,5 км над Землей плотность воздуха в 2 раза меньше его плотность у поверхности Земли, на высоте 11 км — в 4 раза меньше, и т. д. Чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых верхних слоях (сотни и тысячи километров над Землей) атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Четкой границы воздушная оболочка Земли не имеет.

Строго говоря, вследствие действия силы тяжести плотность газа в любом закрытом сосуде неодинакова по всему объему сосуда. Внизу сосуда плотность газа больше, чем в верхних его частях, поэтому и давление в сосуде неодинаково. На дне сосуда оно больше, чем вверху.
Однако для газа, содержащегося в сосуде, это различие в плотности и давлении столь мало, что его можно во многих случаях совсем не учитывать, просто знать об этом. Но для атмосферы, простирающейся на несколько тысяч километров, различие это существенно.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

Рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости (§ 38) нельзя. Для такого расчета надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Однако измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного в 17 веке итальянским ученым Эванджелиста Торричелли, учеником Галилея.

Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв второй конец трубки, ее переворачивают и опускают в чашку с ртутью, где под уровнем ртути открывают этот конец трубки. Как и в любом опыте с жидкостью, часть ртути при этом выливается в чашку, а часть ее остается в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Над ртутью внутри трубки воздуха нет, там безвоздушное пространство, поэтому никакой газ не оказывает давления сверху на столб ртути внутри этой трубки и не влияет на измерения.

Торричелли, предложивший описанный выше опыт, дал и его объяснение. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне аа1 (см. рис) равно атмосферному давлению. При изменении атмосферного давления меняется и высота столба ртути в трубке. При увеличении давления столбик удлиняется. При уменьшении давления — столб ртути уменьшает свою высоту.

Давление в трубке на уровне аа1 создается весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет. Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке, т. е.

p_атм = p_ртути .

Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно и будет равно атмосферному давлению. Если атмосферное давление уменьшится, то столб ртути в трубке Торричелли понизится.

Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли. Поэтому на практике атмосферное давление можно измерить высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах). Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст. (говорят «миллиметров ртутного столба»), то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Следовательно, в этом случае за единицу измерения атмосферного давления принимается 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Найдем соотношение между этой единицей и известной нам единицей — паскалем (Па).

Давление столба ртути ρ_ртути высотой 1 мм равно:

p = g·ρ·h, p = 9,8 Н/кг · 13 600 кг/ м³ · 0,001 м ≈ 133,3 Па.

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В настоящее время атмосферное давление принято измерять в гектопаскалях ( 1 гПа = 100 Па). Например, в сводках погоды может быть объявлено, что давление равно 1013 гПа, это то же самое, что 760 мм рт. ст.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что эта высота меняется, т. е. атмосферное давление непостоянно, оно может увеличиваться и уменьшаться. Торричелли заметил также, что атмосферное давление связано с изменением погоды.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (от греч. барос — тяжесть, метрео — измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления.

Барометр — анероид.

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (в переводе с греческого — безжидкостный). Так барометр называют потому, что в нем нет ртути.

Внешний вид анероида изображен на рисунке. Главная часть его — металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью (см. др. рис.). Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышка 2 пружиной оттягивается вверх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая продвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида (см. рис.), показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм.

Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. или ≈ 1000 гПа.

Значение атмосферного давления весьма важно для предвидения погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр — необходимый прибор для метеорологических наблюдений.

Атмосферное давление на различных высотах.

В жидкости давление, как мы знаем, зависит от плотности жидкости и высоты ее столба. Вследствие малой сжимаемости плотность жидкости на различных глубинах почти одинакова. Поэтому, вычисляя давление, мы считаем ее плотность постоянной и учитываем только изменение высоты.

Сложнее дело обстоит с газами. Газы сильно сжимаемы. А чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность, и тем большее давление он производит. Ведь давление газа создается ударами его молекул о поверхность тела.

Слои воздуха у поверхности Земли сжаты всеми вышележащими слоями воздуха, находящимися над ними. Но чем выше от поверхности слой воздуха, тем слабее он сжат, тем меньше его плотность. Следовательно, тем меньшее давление он производит. Если, например, воздушный шар поднимается над поверхностью Земли, то давление воздуха на шар становиться меньше. Это происходит не только потому, что высота столба воздуха над ним уменьшается, но еще и потому, что уменьшается плотность воздуха. Вверху она меньше, чем внизу. Поэтому зависимость давления воздуха от высоты сложнее, чем жидкости.

Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем равно 760 мм рт. ст.

Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С, называется нормальным атмосферным давлением.

Нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па = 1013 гПа.

Чем больше высота над уровнем моря, тем давление меньше.

При небольших подъемах, в среднем, на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (или на 1,33 гПа).

Зная зависимость давления от высоты, можно по изменению показаний барометра определить высоту над уровнем моря. Анероиды, имеющие шкалу, по которой непосредственно можно измерить высоту над уровнем моря, называются высотомерами. Их применяют в авиации и при подъеме на горы.

Манометры.

Мы уже знаем, что для измерения атмосферного давления применяют барометры. Для измерения давлений, бóльших или меньших атмосферного, используется манометры (от греч. манос — редкий, неплотный, метрео — измеряю). Манометры бывают жидкостные и металлические.

Рассмотрим сначала устройство и действие открытого жидкостного манометра. Он состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую наливается какая-нибудь жидкость. Жидкость устанавливается в обоих коленах на одном уровне, так как на ее поверхность в коленах сосуда действует только атмосферное давление.

Чтобы понять, как работает такой манометр, его можно соединить резиновой трубкой с круглой плоской коробкой, одна сторона которой затянута резиновой пленкой. Если надавить пальцем на пленку, то уровень жидкости в колене манометра, соединенном в коробкой, понизится, а в другом колене повысится. Чем это объясняется?

При надавливании на пленку увеличивается давление воздуха в коробке. По закону Паскаля это увеличение давления передается и жидкости в том колене манометра, которое присоединено к коробке. Поэтому давление на жидкость в этом колене будет больше, чем в другом, где на жидкость действует только атмосферное давление. Под действием силы этого избыточного давления жидкость начнет перемещаться. В колене со сжатым воздухом жидкость опустится, в другом — поднимется. Жидкость придет в равновесие (остановится), когда избыточное давление сжатого воздуха уравновесится давлением, которое производит избыточный столб жидкости в другом колене манометра.

Чем сильнее давить на пленку, тем выше избыточный столб жидкости, тем больше его давление. Следовательно, об изменении давления можно судить по высоте этого избыточного столба.

На рисунке показано, как таким манометром можно измерять давление внутри жидкости. Чем глубже погружается в жидкость трубочка, тем больше становится разность высот столбов жидкости в коленах манометра, тем, следовательно, и большее давление производит жидкость.

Если установить коробочку прибора на какой-нибудь глубине внутри жидкости и поворачивать ее пленкой вверх, вбок и вниз, то показания манометра при этом не будут меняется. Так и должно быть, ведь на одном и том же уровне внутри жидкости давление одинаково по всем направлениям.

На рисунке изображен металлический манометр. Основная часть такого манометра — согнутая в трубу металлическая трубка 1, один конец которой закрыт. Другой конец трубки с помощью крана 4 сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается. Движение её закрытого конца при помощи рычага 5 и зубчатки 3 передается стрелке 2, движущейся около шкалы прибора. При уменьшении давления трубка, благодаря своей упругости, возвращается в прежнее положение, а стрелка — к нулевому делению шкалы.

Поршневой жидкостный насос.

В опыте, рассмотренном нами ранее (§ 40), было установлено, что вода в стеклянной трубке под действием атмосферного давления поднималась вверх за поршнем. На этом основано действие поршневых насосов.

Насос схематически изображен на рисунке. Он состоит из цилиндра, внутри которого ходит вверх и вниз, плотно прилегая к стенкам сосуда, поршень 1. В нижней части цилиндра и в самом поршне установлены клапаны 2, открывающиеся только вверх. При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем.

При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и он закрывается. Одновременно под давлением воды открывается клапан внутри поршня, и вода переходит в пространство над поршнем. При следующем движении поршня вверх в месте с ним поднимается и находящаяся над ним вода, которая и выливается в отводящую трубу. Одновременно за поршнем поднимается и новая порция воды, которая при последующем опускании поршня окажется над ним, и вся эта процедура повторяется вновь и вновь, пока работает насос.

Гидравлический пресс.

Закон Паскаля позволяет объяснить действие гидравлической машины (от греч. гидравликос — водяной). Это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия жидкостей.

Основной частью гидравлической машины служат два цилиндра разного диаметра, снабженные поршнями и соединительной трубкой. Пространство под поршнями и трубку заполняют жидкостью (обычно минеральным маслом). Высоты столбов жидкости в обоих цилиндрах одинаковы, пока на поршни не действуют силы.

Допустим теперь, что силы F₁ и F₂ — силы, действующие на поршни, S₁ и S₂ — площади поршней. Давление под первым (малым) поршнем равно p₁ = F₁ / S₁, а под вторым (большим) p₂ = F₂ / S₂ . По закону Паскаля давление покоящейся жидкостью во все стороны передается одинаково, т. е. p₁ = p₂ или F₁ / S₁ = F₂ / S₂ , откуда:

F₂ / F₁ = S₂ / S₁ .

Следовательно, сила F₂ во столько раз больше силы F₁ , во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня. Например, если площадь большого поршня 500 см², а малого 5 см², и на малый поршень действует сила 100 Н, то на больший поршень будет действовать сила, в 100 раз бóльшая, то есть 10 000 Н.

Таким образом, с помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить бóльшую силу.

Отношение F₁ / F₂ показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 10 000 Н / 100 Н = 100.

Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом.

Гидравлические прессы применяются там, где требуется большая сила. Например, для выжимания масла из семян на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. На металлургических заводах гидравлические прессы используют для изготовления стальных валов машин, железнодорожных колес и многих других изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу в десятки и сотни миллионов ньютонов.

Устройство гидравлического пресса схематически показано на рисунке. Прессуемое тело 1 (A) кладут на платформу, соединенную с большим поршнем 2 (B). При помощи малого поршня 3 (D) создается большое давление на жидкость. Это давление передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Поэтому такое же давление действует и на второй, большой поршень. Но так как площадь 2-го (большого) поршня больше площади малого, то и сила, действующая на него, будет больше силы, действующей на поршень 3 (D). Под действием этой силы поршень 2 (B) будет подниматься. При подъеме поршня 2 (B) тело (A) упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. При помощи манометра 4 (M) измеряется давление жидкости. Предохранительный клапан 5 (P) автоматически открывается, когда давление жидкости превышает допустимое значение.

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня 3 (D). Это осуществляется следующим образом. При подъеме малого поршня (D) клапан 6 (K) открывается, и в пространство, находящееся под поршнем, засасывается жидкость. При опускании малого поршня под действием давления жидкости клапан 6 (K) закрывается, а клапан 7 (K’) открывается, и жидкость переходит в большой сосуд.

Действие воды и газа на погруженное в них тело.

Под водой мы легко можем поднять камень, который с трудом поднимается в воздухе. Если погрузить пробку под воду и выпустить ее из рук, то она всплывет. Как можно объяснить эти явления?

Мы знаем (§ 38), что жидкость давит на дно и стенки сосуда. И если внутрь жидкости поместить какое-нибудь твердое тело, то оно также будет подвергаться давлению, как и стенки сосуда.

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в нее тело. Чтобы легче было рассуждать, выберем тело, которое имеет форму параллелепипеда с основаниями, параллельными поверхности жидкости (рис.). Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. Под действием этих сил тело сжимается. А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, неодинаковы. На верхнюю грань давит сверху силой F₁ столб жидкости высотой h₁ . На уровне нижней грани давление производит столб жидкости высотой h₂. Это давление, как мы знаем (§ 37), передается внутри жидкости во все стороны. Следовательно, на нижнюю грань тела снизу вверх с силой F₂ давит столб жидкости высотой h₂. Но h₂ больше h₁, следовательно, и модуль силы F₂ больше модуля силы F₁. Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F_выт, равной разности сил F₂ — F₁ , т. е.

F_выт = F₂— F₁

Рассчитаем эту выталкивающую силу. Силы F₁ и F₂ , действующие на верхнюю и нижнюю грани параллелепипеда, можно вычислить, зная площади этих граней (S₁ и S₂) и давление жидкости на уровнях этих граней (p₁ и p₂):

F₁ = p₁·S₁, а F₂ = p₂·S₂, так как p₁ = ρ_ж·g·h₁ , p₂ = ρ_ж·g·h₂ , а S₁ = S₂ = S, где S — площадь грани параллелепипеда (все грани равны).

Тогда, F_выт = F₂ — F₁ = ρ·g·h₂·S — ρ·g·h₁·S = ρ·g·S·(h₂ — h₁) = ρ·g·S·h, где h — высота параллелепипеда (h = h₂ — h₁).

Но S·h = V, где V — объем параллелепипеда, а ρ_ж·V = m_ж — масса жидкости в объеме параллелепипеда. Следовательно,

F_выт = g·m_ж = P_ж ,

т. е. выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в нее тела (выталкивающая сила равна весу жидкости такого же объёма, как и объём погруженного в нее тела).

Существование силы, выталкивающей тело из жидкости, легко обнаружить на опыте.

На рисунке а изображено тело, подвешенное к пружине со стрелкой-указателем на конце. Стрелка отмечает на штативе растяжение пружины. При отпускании тела в воду пружина сокращается (рис., б). Такое же сокращение пружины получится, если действовать на тело снизу вверх с некоторой силой, например, нажать рукой (приподнять).

Следовательно, опыт подтверждает, что на тело, находящееся в жидкости, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости.

К газам, как мы знаем, также применим закон Паскаля. Поэтому на тела, находящиеся в газе, действует сила, выталкивающая их из газа. Под действием этой силы воздушные шары поднимаются вверх. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно также наблюдать на опыте.

К укороченной чашке весов подвесим стеклянный шар или большую колбу, закрытую пробкой. Весы уравновешиваются. Затем под колбу (или шар) ставят широкий сосуд так, чтобы он окружал всю колбу. Сосуд наполняется углекислым газом, плотность которого больше плотности воздуха (поэтому углекислый газ опускается вниз и заполняет сосуд, вытесняя из него воздух). При этом равновесие весов нарушается. Чашка с подвешенной колбой поднимается вверх (рис.). На колбу, погруженную в углекислый газ, действует бóльшая выталкивающая сила, по сравнению с той, которая действует на нее в воздухе.

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу.

Поэтому пролкосмосе). Именно этим объясняется, что в воде мы иногда легко поднимаем тела, которые с трудом удерживаем в воздухе.

Архимедова сила.

Силу, с которой тело, находящееся в жидкости, выталкивается ею, можно рассчитать (как это сделано в § 48). А можно определить ее значение на опыте, используя для этого прибор, изображенный на рисунке.

К пружине подвешивается небольшое ведерко и тело цилиндрической формы (рис., а). Стрелка на штативе отмечает растяжение пружины. Она показывает вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставляется отливной сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. После чего тело погружается целиком в жидкость (рис., б). При этом часть жидкости, объем которой равен объему тела, выливается из отливного сосуда в стакан. Пружина сокращается, и указатель пружины поднимается вверх, показывая уменьшение веса тела в жидкости. В данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует еще одна сила, выталкивающая его из жидкости. Если в верхнее ведерко вылить жидкость из стакана (т. е. ту, которую вытеснило тело), то указатель пружины возвратится к своему начальному положению (рис., в).

На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела. Такой же вывод мы получили и в § 48.

Если подобный опыт проделать с телом, погруженным в какой-либо газ, то он показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела.

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, называется архимедовой силой, в честь ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение.

Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу жидкости в объеме тела, т. е. F_А = P_ж = g·m_ж. Массу жидкости m_ж, вытесняемую телом, можно выразить через ее плотность ρ_ж и объем тела V_т, погруженного в жидкость (так как V_ж — объем вытесненной телом жидкости равен V_т — объему тела, погруженного в жидкость), т. е. m_ж = ρ_ж·V_т. Тогда получим:

F_A = g·ρ_ж·V_т

Следовательно, архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема этого тела. Но она не зависит, например, от плотности вещества тела, погружаемого в жидкость, так как эта величина не входит в полученную формулу.

Определим теперь вес тела, погруженного в жидкость (или в газ). Так как две силы, действующие на тело в этом случае, направлены в противоположные стороны (сила тяжести вниз, а архимедова сила вверх), то вес тела в жидкости P₁ будет меньше веса тела в вакууме P = g·m на архимедову силу F_А = g·m_ж (где m_ж — масса жидкости или газа, вытесненной телом).

Таким образом, если тело погружено в жидкость или газ, то оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость или газ.

Пример. Определить выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6 м³ в морской воде.

Запишем условие задачи и решим ее.

Дано:

V_т =1,6 м³

ρ_ж = 1030 кг/м³

g = 9,8 Н/кг

F_А — ?

Решение:

F_А = g·ρ_ж·V_т,

F_А = 9.8 Н/кг · 1030 кг/м³ · 1,6 м³ = 16 480 Н ≈ 16,5 кН.

Ответ: F_А = 16,5 кН.

Плавание тел.

На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и архимедова сила, направленная вертикально вверх. Рассмотрим, что будет происходить с телом под действием этих сил, если в начале оно было неподвижно. При этом возможны три случая:

1) если сила тяжести F_тяж больше архимедовой силы F_А, то тело будет опускаться на дно, тонуть, т. е. если

F_тяж > F_А, то тело тонет;

2) если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости, т. е. если

F_тяж = F_А, то тело плавает;

3) если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, всплывать, т. е. если

F_тяж < F_А, то тело всплывает.

Рассмотрим последний случай подробнее.

Когда всплывающее тело достигнет поверхности жидкости, то при дальнейшем его движении вверх архимедова сила будет уменьшаться. Почему? А потому, что будет уменьшаться объем части тела, погруженной в жидкость, а архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела.

Когда архимедова сила станет равной силе тяжести, тело остановится и будет плавать на поверхности жидкости, частично погрузившись в нее.

Полученный вывод легко проверить на опыте.

В отливной сосуд нальем воду до уровня отливной трубки. После этого погрузим в сосуд плавающее тело, предварительно взвесив его в воздухе. Опустившись в воду, тело вытесняет объем воды, равный объему погруженной в нее части тела. Взвесив эту воду, находим, что ее вес (архимедова сила) равен силе тяжести, действующей на плавающее тело, или весу этого тела в воздухе.

Проделав такие же опыты с любыми другими телами, плавающими в разных жидкостях — в воде, спирте, растворе соли, можно убедиться, что если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе.

Легко доказать, что если плотность сплошного твердого тела больше плотности жидкости, то тело в такой жидкости тонет. Тело с меньшей плотностью всплывает в этой жидкости. Кусок железа, например, тонет в воде, но всплывает в ртути. Тело же, плотность которого равна плотности жидкости, остается в равновесии внутри жидкости.

Плавает на поверхности воды лед, так как его плотность меньше плотности воды.

Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.

При равных плотностях тела и жидкости тело плавает внутри жидкости на любой глубине.

Две несмешивающиеся жидкости, например вода и керосин, располагаются в сосуде в соответствии со своими плотностями: в нижней части сосуда — более плотная вода (ρ = 1000 кг/м³), сверху — более легкий керосин (ρ = 800 кг/м³).

Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в столь прочных и массивных скелетах, как наземные. По этой же причине эластичны стволы водных растений.

Плавательный пузырь рыбы легко меняет свой объем. Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину, и давление воды на нее увеличивается, пузырь сжимается, объем тела рыбы уменьшается, и она не выталкивается вверх, а плавает в глубине. Таким образом, рыба может в определенных пределах регулировать глубину своего погружения. Киты регулируют глубину своего погружения за счет уменьшения и увеличения объема легких.

Плавание судов.

Суда, плавающие по рекам, озерам, морям и океанам, построены из разных материалов с различной плотностью. Корпус судов обычно делается из стальных листов. Все внутренние крепления, придающие судам прочность, также изготовляют из металлов. Для постройки судов используют различные материалы, имеющие по сравнению с водой как бóльшие, так и меньшие плотности.

Благодаря чему суда держатся на воде, принимают на борт и перевозят большие грузы?

Опыт с плавающим телом (§ 50) показал, что тело вытесняет своей подводной частью столько воды, что по весу эта вода равна весу тела в воздухе. Это также справедливо и для любого судна.

Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Глубина, на которую судно погружается в воду, называется осадкой. Наибольшая допускаемая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией (от голланд. ватер — вода).

Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.

В настоящее время для перевозки нефти строятся суда водоизмещением 5 000 000 кН (5 · 10⁶ кН) и больше, т. е. имеющие вместе с грузом массу 500 000 т (5 · 10⁵ т) и более.

Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то мы получим грузоподъемность этого судна. Грузоподъемность показывает вес груза, перевозимого судном.

Судостроение существовало еще в Древнем Египте, в Финикии (считается, что Финикийцы были одними из лучших судостроителей), Древнем Китае.

В России судостроение зародилось на рубеже 17-18 вв. Сооружались главным образом военные корабли, но именно в России были построены первый ледокол, суда с двигателем внутреннего сгорания, атомный ледокол «Арктика».

Воздухоплавание.

С давних времен люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю. Для воздухоплавания

вначале использовали воздушные шары, которые наполняли или нагретым воздухом, или водородом либо гелием.

Для того, чтобы воздушный шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила (выталкивающая) F_А, действующая на шар, была больше силы тяжести F_тяж, т. е. F_А > F_тяж.

По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается (F_А = gρV), так как плотность верхних слоев атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывается специальный балласт (груз) и этим облегчает шар. В конце концов шар достигает своей своей предельной высоты подъема. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускается часть газа.

В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается только под действием ветра, поэтому он называется аэростатом (от греч аэр — воздух, стато — стоящий). Для исследования верхних слоев атмосферы, стратосферы еще не так давно применялись огромные воздушные шары — стратостаты.

До того как научились строить большие самолеты для перевозки по воздуху пассажиров и грузов, применялись управляемые аэростаты — дирижабли. Они имеют удлиненную форму, под корпусом подвешивается гондола с двигателем, который приводит в движение пропеллер.

Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять и некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому для того, чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу.

Пусть, например, в воздух запущен шар объемом 40 м³, наполненный гелием. Масса гелия, заполняющая оболочку шара, будет равна:
m_Ге = ρ_Ге·V = 0,1890 кг/м³ · 40 м³ = 7,2 кг,
а его вес равен:
P_Ге = g·m_Ге ; P_Ге = 9,8 Н/кг · 7,2 кг = 71 Н.
Выталкивающая же сила (архимедова), действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объемом 40 м³, т. е.
F_А = g·ρ_воздV; F_А = 9,8 Н/кг · 1,3 кг/м³ · 40 м³ = 520 Н.

Значит, этот шар может поднять груз весом 520 Н — 71 Н = 449 Н. Это и есть его подъемная сила.

Шар такого же объема, но наполненный водородом, может поднять груз 479 Н. Значит, подъемная сила его больше, чем шара, наполненного гелием. Но все же чаще используют гелий, так как он не горит и поэтому безопаснее. Водород же горючий газ.

Гораздо проще осуществить подъем и спуск шара, наполненного горячим воздухом. Для этого под отверстием, находящимся в нижней части шара, располагается горелка. При помощи газовой горелки можно регулировать температуру воздуха внутри шара, а значит, его плотность и выталкивающую силу. Чтобы шар поднялся выше, достаточно сильнее нагреть воздух в нем, увеличив пламя горелки. При уменьшении пламени горелки температура воздуха в шаре уменьшается, и шар опускается вниз.

Можно подобрать такую температуру шара, при которой вес шара и кабины будет равен выталкивающей силе. Тогда шар повиснет в воздухе, и с него будет легко проводить наблюдения.

По мере развития науки происходили и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Появилась возможность использования новых оболочек для аэростатов, которые стали прочными, морозоустойчивыми и легкими.

Достижения в области радиотехники, электроники, автоматики позволили сконструировать беспилотные аэростаты. Эти аэростаты используются для изучения воздушных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях атмосферы.

Ссылки

• Уроки по физике за 7 класс по школьной программе