Как найти высоту высота водяного столба

Метр водяного столба

Метр водяного столба — внесистемная единица давления, применяемая в ряде отраслей техники (главным образом в гидравлике).

Обозначения: русское: м вод. ст., международное: m H₂O.

1 м вод. ст. равен гидростатическому давлению столба воды высотой в 1 м при наибольшей плотности воды (то есть при температуре около 4 °C) и ускорении свободного падения g = 9,80665 м/сек².

Соотношение между м вод. ст. и др. единицами давления: 1 м вод.cт. = 9806,65 Н/м²* = 10 −1 кгс/см² = 73,556 мм рт. ст.

• прим: [Па] = [Н/м²]

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)	Метр водяного столба (м вод. ст., m H2O)	Фунт-сила на кв. дюйм (psi)
1 Па	1 Н/м 2	10 −5	10,197·10 −6	9,8692·10 −6	7,5006·10 −3	1,0197·10 −4	145,04·10 −6
1 бар	10 5	1·10 6 дин/см 2	1,0197	0,98692	750,06	10,197	14,504
1 ат	98066,5	0,980665	1 кгс/см 2	0,96784	735,56	10	14,223
1 атм	101325	1,01325	1,033	1 атм	760	10,33	14,696
1 мм рт.ст.	133,322	1,3332·10 −3	1,3595·10 −3	1,3158·10 −3	1 мм рт.ст.	13,595·10 −3	19,337·10 −3
1 м вод. ст.	9806,65	9,80665·10 −2	0,1	0,096784	73,556	1 м вод. ст.	1,4223
1 psi	6894,76	68,948·10 −3	70,307·10 −3	68,046·10 −3	51,715	0,70307	1 lbf/in 2

См. также

Ссылки

Для улучшения этой статьи желательно ? :

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Метр водяного столба» в других словарях:

Миллиметр водяного столба — Миллиметр водяного столба, внесистемная единица давления, применяемая в ряде отраслей техники (главным образом в гидравлике). Обозначения: русское: мм вод. ст., международное: mm H2O. 1 мм вод. ст. равен гидростатическому давлению столба воды… … Википедия

Метр — У этого термина существуют и другие значения, см. Метр (значения). Метр (русское обозначение: м; международное: m; от др. греч. μέτρον мера, измеритель) единица измерения длины и расстояния в Международной системе единиц СИ. Метр… … Википедия

Миллиметр ртутного столба — (мм рт. ст., mm Hg) внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 760 ≈ 133,322 368 4 Па; иногда называется «торр» (русское обозначение торр, международное Torr) в честь Эванджелиста… … Википедия

Милиметр водянного столба — Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg) внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 760 ≈ 133,322 368 4 Па; иногда называется „торр“ (русское обозначение торр, международное Torr) в честь Евангелисты Торричелли.… … Википедия

Единицы измерения давления — Паскаль (ньютон на квадратный метр) Бар Миллиметр ртутного столба (торр) Микрон ртутного столба (10−3 торр) Миллиметр водяного (или водного) столба Атмосфера Атмосфера физическая Атмосфера техническая Килограмм сила на квадратный сантиметр,… … Википедия

Паскаль (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Паскаль (значения). Паскаль (обозначение: Па, международное: Pa) единица измерения давления (механического напряжения) в Международной системе единиц (СИ). Паскаль равен давлению… … Википедия

Давление — У этого термина существуют и другие значения, см. Давление (значения). Давление Размерность L−1MT−2 Единицы измерения СИ … Википедия

Мм.рт.ст — Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg) внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 760 ≈ 133,322 368 4 Па; иногда называется „торр“ (русское обозначение торр, международное Torr) в честь Евангелисты Торричелли.… … Википедия

Мм рт. ст. — Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg) внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 760 ≈ 133,322 368 4 Па; иногда называется „торр“ (русское обозначение торр, международное Torr) в честь Евангелисты Торричелли.… … Википедия

КПа — Паскаль (обозначение: Па, Pa) единица измерения давления (механического напряжения) в СИ. Паскаль равен давлению (механическому напряжению), вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности… … Википедия

Источник

Водопровод без проблем. Введение

Автор: Дмитрий Белкин

Современное жилище трудно представить без водопровода. Причем, время идет, прогресс не стоит на месте, и водопроводные системы совершенствуются. Появляются новейшие системы сантехнического оборудования, которые позволяют не только получать воду «с пузырьками», что очень приятно, но и значительно экономят воду. А экономия воды в современном коттедже — вещь ох как непоследняя. Экономя воду, мы экономим свои деньги на ремонте насосного оборудования, на электричестве, на очистке септика и, что совсем немаловажно, экономя воду, мы бережем нашу планету, а несоблюдение экологических норм является по самым современным морально-этическим и религиозным нормам смертным грехом.

Для того, чтобы водопровод в нашем доме полностью отвечал всем современным требованиям, нам необходимо добиться от него следующих характеристик. Вода должна литься ровно, то есть не должно быть сильных перепадов давления. Она не должна шуметь в трубах, не должна содержать воздуха и посторонних включений, способных сломать наши современные керамические вентили и другие приборы. Вода должна находиться в трубах под определенным давлением. Минимум этого давления составляет 1,5 атмосферы. Это минимум, который позволяет работать современным стиральным и посудомоечным машинам. Однако, поскольку это уже вторая версия статьи, можно сказать, что указанный минимум является условным. По крайней мере, у большого количества читателей, которые готовы поступиться своим комфортом, стиральные машины работают и при меньшем давлении, о чем мне поступило довольно большое количество укоризненных писем. Вопрос с посудомоечными машинами остается открытым, поскольку на моей памяти никто из читателей, имеющих малонапорные водопроводы посудомойками не пользовался.

Не стоит забывать про вторую основную техническую характеристику водопровода (первая — давление). Это расход воды. Нам нужно быть уверенными, что мы можем принимать душ, пока на кухне производится мытье посуды, а если в доме 2 санузла, то не должно получаться так, что пользоваться можно только одним, а на второй не хватает воды. К счастью, современные насосные станции позволяют спроектировать водопровод с учетом обеих важнейших характеристик, то есть давления и расхода воды.

С древних времен для создания водопровода использовались водонапорные башни. Мне они всегда нравились. Выглядят они красиво и мощно. Их издалека видно. Полагаю, они должны нравится всем, особенно дамам, поскольку являются фаллическими символами, а фаллос — олицетворение светлого начала, силы и мужественности. Но что-то я отвлекся. Смысл и предназначение водонапорной башни вовсе не в том, чтобы возбуждать в людях все самые лучшие чувства, хотя это тоже важно, а в том, чтобы создать в водопроводе достаточное давление. Давление измеряется в атмосферах. Если мы поднимем воду на высоту 10 метров и позволим ей течь вниз, то на уровне земли вес водяного столба как раз и создаст давление, равное одной атмосфере. Пятиэтажный дом имеет высоту от земли 15-16 метров. Таким образом, водонапорная башня высотой в пятиэтажный дом создаст на уровне земли давление величиной 1,5 атмосферы. Если подсоединить башню к пятиэтажному дому, то можно сказать, что жители первого этажа будут иметь то самое оговоренное давление 1,5 атмосферы. Жители второго этажа будут иметь давление меньшее. Если высота водяного столба составляет 15 метров, уровень вентиля на втором этаже составляет, скажем, 3,5 метра от земли, то давление в нем будет 15-3,5 = 11,5 метров водяного столба, или 1,15 атмосферы. Жители пятого этажа давления в водопроводе иметь не будут вообще! Их можно с этим поздравить. Пусть ходят мыться к друзьям на первых и вторых этажах.

Очевидно, для получения давления в 4 атмосферы нужно построить водонапорную башню высотой 40 метров, что приблизительно равно высоте дома в 13 этажей, и при этом абсолютно не важно, какая емкость находится на вершине нашей супер высокой башни. Туда можно затащить хоть железнодорожную цистерну на 60 тонн, а давление так и останется ровно 4 атмосферы. Не стоит говорить о том, что задача постройки водонапорной башни высотой 40 метров очень трудная и затратная. Строить такую башню абсолютно невыгодно и поэтому их не строят. Ну и слава Богу, хотя фаллос высотой с 13-ти этажный дом. это впечатляет.

Рассказ о водонапорных башнях банален, а потому бесполезен. Информация очевидная и всем известная. Надеюсь, что он хотя бы читателей позабавил. Понятно, что современный водопроводный насос значительно выгоднее и надежнее водонапорной башни. Но о насосах поговорим в следующих статьях цикла.

Давление воды

В технических характеристиках давление может указываться не только в атмосферах, но и в метрах. Как следует из написанного выше, эти термины (атмосферы и метры) легко переводятся друг в друга и их можно считать одинаковыми. Заметьте, имеются ввиду метры водяного столба.

На различном оборудовании можно встретить и другие обозначения давления. Вот небольшой обзор единиц, которые могут встретиться на шильдиках.

Обозначение	Название	Примечание
ат	Техническая атмосфера	1 ат равен 1 кгс/см 2 10 метров водяного столба 0,98 бар Отметим, что кгс/см 2 и техническая атмосфера — одно и то же. Причем в предыдущем изложении имелась ввиду именно техническая атмосфера, ибо именно она равна 10 метрам водяного столба
атм	Физическая атмосфера	1 атм равен 760 (торр) мм ртутного столба 1,01325 бар 10,33 метра водяного столба Очевидно, одна физическая атмосфера представляет собой давление чуть большее, чем одна техническая атмосфера
бар (bar)	Бар	1 бар равен 1,0197 ат (техническая атмосфера) 0,98692 атм (физическая атмосфера) 0,1 МПа (мегапаскаль) Бар является внесистемной единицей давления. Я бы сказал, что она прикольная. Обратите внимание — 1 бар является примерно средним значением между технической и физической атмосферой. Поэтому 1 бар может заменить в случае необходимости и ту и другую атмосферу.
МПа	Мегапаскаль	1 МПа 10,197 ат (техническая атмосфера) 9,8692 атм (физическая атмосфера) 10 bar Часто манометры градуируют в МПа. Нужно иметь ввиду, что эти единицы характерны не для водопровода в частном доме, а, скорее, для производственных нужд. Для нашего с вами водопровода подойдет манометр с пределом измерения 0.8 Мпа Если абстрактный погружной насос поднимает воду на 30 метров, то это значит, что он развивает давление воды на выходе, но не на поверхности земли, ровно 3 атмосферы. Если в наличии скважина глубиной 10 метров, то при использовании означенного насоса давление воды на поверхности земли будет 2 атмосферы (технические), или еще 20 метров подъема. Расход воды Разберемся теперь с расходом воды. Он измеряется в литрах в час. Для того, чтобы из этой характеристики получить литры в минуту, нужно разделить число на 60. Пример. 6 000 литров в час составляет 100 литров в минуту или в 60 раз меньше. Расход воды должен зависеть от давления. Чем выше давление, тем больше скорость воды в трубах и тем больше воды проходит в отрезке трубы за единицу времени. То есть больше выливается с другой стороны. Однако тут не все так просто. Скорость зависит от сечения трубы и чем выше скорость и чем меньше сечение, тем большее сопротивление оказывает вода, двигаясь в трубах. Скорость, таким образом, не может возрастать бесконечно. Предположим, что мы сделали в нашей трубе крохотную дырочку. Мы в праве ожидать, что через эту крохотную дырочку вода будет вытекать с первой космической скоростью, но этого не происходит. Скорость воды, конечно вырастает, но не так сильно, как мы рассчитывали. Сказывается сопротивление воды. Таким образом, характеристики развиваемого насосом давления и расхода воды наитеснейшим образом связаны с конструкцией насоса, мощностью двигателя насоса, сечением впускного и выпускного патрубков, материала, из которого сделаны все части насоса и трубы и так далее. Это все я говорю к тому, что характеристики насоса, написанные на его шильдике, в общем случае являются приблизительными. Больше они вряд ли будут, а вот уменьшить их очень просто. Связь между давлением и расходом воды не пропорциональная. Сказывается обилие факторов, которые на эти характеристики действуют. В случае нашего погружного насоса чем глубже он погружен в скважину, тем меньше расход воды на поверхности. График, который связывает эти величины, обычно приводится в инструкции к насосу. Устройство бытовой насосной станции Для устройства водопровода в частном доме можно создать дома подобие маленькой водонапорной башни, а именно, расположить некий бак на чердаке. Посчитайте сами, какое вы получите при этом давление. Для обычного дома это будет чуть больше половины атмосферы, да и то в лучшем случае. И это давление не увеличится, если будет использован бак большей вместимости. Очевидно, получить нормальный водопровод таким образом невозможно. Можно не мучиться и использовать так называемую насосную станцию, которая состоит из водяного насоса, реле давления и мембранного бака. Насосная станция отличается тем, что включает и выключает насос автоматически. Как разобраться, что пора включать воду? Ну, например, использовать реле давления, которое включает насос при падении давления ниже некоторой величины, а выключает при увеличении давления до другой, но вполне определенной величины. Однако насос включается резко, в следствие чего происходит так называемый гидравлический удар, который может здорово повредить нам всю систему водопровода, включая сантехнику, трубы и сам насос. Для того, чтобы удара не было и был придуман мембранный бак, или аквааккумулятор. Вот что он собой представляет. Цифрами я обозначил следующее Корпус бака. Чаще всего бывает синим (холодная вода), но бывает и красным, необязательно для горячей воды. Внутренний бак, сделанный из пищевой резины Ниппель. Точно как в автомобильной шине Фитинг для подсоединения к водопроводу. зависит от емкости бака. Воздушное пространство. Воздух под давлением Вода, которая находится внутри резинового бака Выход воды к потребителям Вход воды от насоса Воздух находится между металлическими стенками бака и мембраной. При отсутствии воды, очевидно, мембрана смята и прижата к фланцу, в котором находится входной водяной патрубок. Вода поступает в бак под давлением. Мембрана при этом расправляется и занимает пространство внутри бака. Воздух, который и так под давлением оказывает сопротивление расширению бака с водой. В некоторый момент давление воды в мембране и воздуха между мембраной и баком уравновешивается и поступление воды в бак прекращается. Теоретически, давление воды в водопроводе при этом должно достигнуть необходимой величины и мотор насоса должен выключиться чуть-чуть раньше момента уравновешивания давлений воздуха и воды. Для сглаживания гидравлических ударов нам нужен очень маленький бак и совсем ненужно, чтобы он наполнялся вообще. Однако на практике хозяева предпочитают использовать баки значительной емкости. Емкость бака может быть и 50, и 100 литров и так далее до полутонны. Дело в том, что в этом случае используется эффект накопления воды. Другими словами, насос работает дольше, чем надо нам, чтобы умыться. Но зато потом мотор и дольше отдыхает. Считается, что мотор портится не от времени работы, а от количества включений и выключений. Использование накопительного бака позволяет насосу включаться на значительно более длительные промежутки времени и не реагировать на кратковременные расходы воды. Накопление воды очень полезно и не только для продления срока службы насоса. Был случай, когда я мылся в душе, и было выключено электричество. Воды в баке хватило мне чтобы смыть с себя мыло. То есть мне хватило воды, которая скопилась в баке. Мембранный бак на 60 литров не может содержать в себе 60 литров воды. Не будем забывать про воздух, находящийся между мембраной и стенками бака. Меняя давление воздуха, тонко настраивая его, можно добиться того, что в баке будет находиться некоторое максимальное количество воды. Кроме того, ничего не мешает подключать баки параллельно друг другу в любом количестве. Баки практически не нуждаются в обслуживании. Их нужно где-то раз в год подкачивать обычным автомобильным насосом. Кроме реле давления, которое включает насос при падении давления до определенного значения и выключает при его росте (реакция на давление) есть еще так называемая автоматика давления. У нее другой принцип и она рассчитана на немного другой класс потребителей воды. Такая автоматика тоже включает насос при падении давления в системе до определенной величины, но выключение насоса происходит не по достижении давления, а по прекращении тока жидкости через автоматику, да еще и с задержкой. Другими словами, автоматика включит мотор как только вы откроете кран. Потом вы закроете кран. Насос еще некоторое время после этого поработает, ожидая, что вы передумаете и откроете кран снова, а потом, видимо поняв, что вы больше кран открывать не собираетесь, выключится. В чем разница между реле давления и автоматикой? Очевидно, включение насоса с автоматикой может быть более частым, чем с реле давления и накопительным баком. Это наиболее существенный момент. Дело в том, что если насос будет включаться, скажем, раз в 2 минуты, работать 30 секунд и отключаться, то лучше уж чтобы он работал постоянно, не выключаясь. Так и мотор целей будет, и, возможно электричества меньше потратится, ибо момент включения асинхронного двигателя по своему действию похож на короткое замыкание. Использование автоматики подходит в том случае, когда используется низкопроизводительный насос или насос используется для полива. И в том и в другом случае реле будет давать довольно частые включения-выключения, что плохо. О чем не пишут в книгах Во-первых, в книгах не пишут о принципе работы автоматики давления. Так что перечитываем и получаем удовольствие. Во-вторых, никто не пишет в книгах о качестве реле давления и расширительных баков. Дешевые расширительные баки используют мембраны из очень тонкой резины. Я с удивлением обнаружил, что в таких мембранных баках вода ударяет в мембрану, которая, как уже говорилось смята и прижата к тому месту, откуда в нее поступает вода, и при первом же включении отрывает у мембраны дно. Напрочь! Без возможности склейки. Что делать? Трудно сказать. Первой моей мыслью было пойти и купить бак замечательной и проверенной на личном опыте итальянской фирмы ZILMET. Но все равно страшно. Бак такой стоит в 3 раза дороже отечественного такого же объема. Риск может обернуться потерей больших денег. С другой стороны, можно поставить перед баком, но не на самом баке, а в отдалении, шаровой кран и открывать его при первом включении крайне осторожно, чтобы ограничить струю воды. А потом, по наполнению бака открыть и держать открытым. Смысл в том, что вода из мембраны не будет выливаться полностью и та вода, которая остается в мембране не дает акваудару эту мембрану порвать. В-третьих, дешевые реле давления, как оказалось, «в большом долгу». При создании своего водопровода я не акцентировался на том факте, что у меня стоит итальянское реле давления. Оно проработало верой и правдой 10 лет и сгнило. Я заменил его на дешевый вариант. Буквально через две недели оно зависло и мотор работал всю ночь, а я и не слышал. Теперь вот ищу итальянские и немецкие образцы по нормальной цене. Нашел итальянское реле FSG-2. Посмотрим, как оно будет служить. Прошло время (примерно год), и я дописываю результат. Реле оказалось хорошим, просто замечательным. Проработало год и давление включения стало уплывать в заоблачные дали. Стал регулировать — не помогает. Проблема — засор мембранного узла ржавчиной из труб. О том, как устроено реле давления и о том, как подключать и настраивать реле давления написаны отдельные хорошие и полезные рассказы. Вот и вся статья. Кстати, это второе издание и очень серьезно переработанное. Кроме того исправленное. Кто дочитал до конца — тому искренний респект и уважуха. Источник Adblock detector

Как определить высоту столба воды?

На этой странице находится ответ на вопрос Как найти высоту водяного столба в сосуда, зная площадь поперечного сечения и массу воды?, из категории
Физика, соответствующий программе для 10 — 11 классов. Чтобы посмотреть
другие ответы воспользуйтесь «умным поиском»: с помощью ключевых слов
подберите похожие вопросы и ответы в категории Физика. Ответ, полностью
соответствующий критериям вашего поиска, можно найти с помощью простого
интерфейса: нажмите кнопку вверху страницы и сформулируйте вопрос иначе.
Обратите внимание на варианты ответов других пользователей, которые можно не
только просмотреть, но и прокомментировать.

Закон Паскаля

О чем эта статья:

Давление

Идущий по рыхлому снегу человек будет в него постоянно проваливаться. А вот на лыжах он сможет передвигаться по тому же самому снегу спокойно. Казалось бы, ничего не меняется — человек воздействует на снег с одинаковой силой и на лыжах, и без них.

Дело в том, что «проваливание» в снег характеризуется не только силой — оно также зависит от площади, на которую эта сила воздействует. Площадь поверхности лыжи в 20 раз больше площади поверхности подошвы, поэтому человек, стоя на лыжах, действует на каждый квадратный сантиметр с силой в 20 раз меньшей, чем без них.

Или, например, если вы будете с одинаковой силой втыкать кнопки в пробковую доску, легче войдет та кнопка, у которой более заостренный конец, так как его площадь меньше.

Резюмируем: результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, к которой эта сила приложена.

А теперь подтвердим этот вывод опытами, как настоящие физики.

Возьмем небольшую доску и вобьем гвозди в ее углы. Также возьмем емкость с песком и поставим конструкцию из доски и гвоздей в эту емкость. Сначала расположим конструкцию шляпками вниз и поставим на нее гирю. Конструкция не утонет в песке, а только чуть-чуть углубится в него.

Затем перевернем конструкцию так, чтобы шляпки гвоздей оказались сверху и также поставим на доску гирю. Теперь конструкция утонет в песке.

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

Во всех примерах мы говорили о действии силы, перпендикулярной поверхности. Чтобы охарактеризовать это действие, используется величина давление.

Давление

p = F/S

p — давление [Па]

F — сила [Н]

S — площадь [м 2 ]

Как уменьшить или увеличить давление

Тяжелый гусеничный трактор производит давление на почву, равное 40–50 кПа. Мальчик массой 45 кг производит давление всего лишь в 3 раза меньше, чем такой трактор. Это связано с большой площадью гусениц трактора.

В зависимости от того, какое давление хотят получить, площадь опор уменьшают или увеличивают. Например, чтобы уменьшить давление здания на грунт, в процессе строительства увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей делают значительно шире легковых автомобилей. Чтобы убедиться в этом, обратите внимание на колеса какой-нибудь большой фуры. Самые широкие шины можно увидеть на автомобилях, предназначенных для передвижения в пустыне. Тот же лайфхак используется в шасси самолетов.

Обратную зависимость тоже применяют, например, при создании лезвий колющих и режущих инструментов. Острое лезвие имеет малую площадь, поэтому даже при небольшом нажатии создается большое давление.

Задачка раз

Книга лежит на столе. Масса книги равна 0,6 кг. Площадь ее соприкосновения со столом равна 0,08 м2. Определите давление книги на стол.

Решение

На стол будет давить сила, равная весу книги. Так как она покоится, ее вес будет равен силе тяжести. Следовательно:

p = mg/S = 0,6 × 10 / 0,08 = 75 Па

Ответ: давление книги на стол будет равно 75 Па.

Задачка два

Гусеничный трактор ДТ-75М массой 6 610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 м 2 . Определите давление этого трактора на почву.

Решение:

p = mg/S = 6 610 × 10 / 1,4 = 47 214 Па = 47,2 кПа

Ответ: давление трактора на почву составляет 47,2 кПа.

Задачка три

Человек массой 80 кг с сумкой весом 100 Н стоит неподвижно на полу. Сила давления подошв его ботинок на пол равномерно распределена по площади 600 см2. Какое давление человек оказывает на пол?

Решение

Масса человека: m = 80 кг.

Вес сумки, которую держит человек: P_c = 100 Н.

Площадь соприкосновения подошвы ботинок с полом: S = 600 см 2 .

600 см 2 = 600 / 10 000 м 2 = 0,06 м 2

Давление — это отношение силы к площади, на которую она действует. В данном случае на площадь действует сила, равная сумме силы тяжести человека и веса сумки:

Поэтому давление, оказываемое человеком с сумкой на пол, равно:

p = (mg + P_с) / S = (80 × 10 + 100) / 0,06 = 15 000 Па = 15 кПа

Ответ: давление человека с сумкой на пол равно 15 кПа.

Определение закона Паскаля

Итак, мы подошли к формулировке закона Паскаля, и звучит она так:

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

Обратите внимание — закон работает только с жидкостями и газами. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем не так, как молекулы твердых тел. Если молекулы жидкости и газа движутся почти свободно, то молекулы твердых тел так не умеют. Они могут лишь колебаться, немного отклоняясь от исходного положения. Именно благодаря свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях.

Рассмотрим опыт с шаром Паскаля, чтобы стало понятнее.

Присоединим к трубе с поршнем полый шар со множеством небольших отверстий. Зальем в шар воду и будем давить на поршень. Давление в трубе вырастет и вода будет выливаться через отверстия, причем напор всех струй будет одинаковым. Такой же результат получится, если вместо воды в шарике будет газ.

Давление жидкости

Из закона Паскаля следует, что раз давление передается одинаково во всех направлениях, то верхние слои жидкости давят на средние, средние — на нижние, нижние — на дно сосуда.

Давление внутри жидкости на одном и том же уровне одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Это утверждение проверяется с помощью манометра — прибора для измерения давления. Чем глубже мы измеряем давление, тем больше показания.

Давление столба жидкости

p = ρgh

ρ — плотность [кг/м 3 ]

h — высота столба жидкости [м]

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

На Земле g = 9,8 м/с 2

Формула давления столба жидкости часто требуется в задачах.

Задачка раз

На горизонтальном столе стоят два цилиндрических сосуда — узкий и широкий (см. рисунок). В узкий сосуд налита вода, в широкий — керосин. Уровень жидкости в сосудах одинаковый. Сравните давления p жидкостей в точках A, B, C, D и выберите правильную пару утверждений.

Решение

Давление столба жидкости прямо пропорционально ее плотности и высоте столба. Плотность воды больше плотности керосина, следовательно, давление в точке A больше давления в точке C. Давления в точках B и D равны.

Правильный ответ указан под номером 4.

Задачка два

В сосуд с водой плотностью ρ = 998 кг/м 3 опущена вертикальная стеклянная пробирка, целиком заполненная водой (см. рисунок). Высота h₁ равна 0,3 м. Найдите давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с 2 .

Решение

Поскольку вода не вытекает из пробирки, давление столба высотой h₂ на жидкость в сосуде высотой h₁ уравновешено давлением, которое оказывает вода в сосуде на столб воды в пробирке. Сосуд открытый, поэтому на него действует внешнее давление, которое и передается столбу воды. В результате столб воды в пробирке не оказывает дополнительного давления на точку А, поэтому давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А, равно p = ρgh1. Тогда:

p = ρgh₁ = 998 × 10 × 0,3 = 2 994 Па

Источник

Давление. Давление столба жидкости. Закон Паскаля. Гидростатика

Давление

«Давление». Значит, что-то на что-то давит. То есть воздействует. Хм… Кажется, у нас уже была физическая величина, которая показывала, как интенсивно что-то действует на что-то другое. Какая это величина, как вы думаете?

Какая величина описывает интенсивность действия одного тела на другое?

Давление. «Опять новая величина? А что, тех величин, которые уже есть, недостаточно? – резонно можете спросить вы. – У нас есть понятие силы для того, чтобы описывать, как и что действует на некоторое тело. Зачем ещё и давление?» Понять, зачем нужно давление, вам поможет следующий пример.

Смогут ли они удержать такую коробку? Смогут. Почему?

Почему десять человек смогут удержать коробку массой 5 0 0 500 5 0 0 кг?

Потому что они сильны духом.

Потому что с ними бог.

Потому что на одного человека приходится небольшая масса в 5 0 50 5 0 кг.

Давление – величина, которая учитывает распределение воздействия некоторой силы F F F на некоторую площадь S S S .

Как вы думаете, как будет правильно в таком случае записать формулу для давления p p p ? Выберите правильный вариант.

Итак, запишем формулу давления:

Единица измерения давления – Паскаль:

Аквариум, изображённый на рисунке, доверху наполнили водой. Найдите давление воды на дно аквариума. Плотность воды равна ρ rho ρ . Атмосферное давление не учитывать.

(Источник: ЕГЭ-2013. Физика. Реальный экзамен. Урал. Вариант 1)

Шаг 1. Вспомним формулу давления.

Выберите правильную формулу для давления.

Шаг 2. Определим, какая сила давит на дно сосуда.

Какая сила давит на дно сосуда?

сила тяжести воды

сила реакции опоры сосуда

сила трения воды о стенки сосуда

сила вязкого внутреннего трения жидкости

Шаг 3. Попробуем выразить силу тяжести через известные нам величины. Для начала просто запишем формулу силу тяжести.

Как можно вычислить силу тяжести воды?

Как можно вычислить силу тяжести, зная размеры сосуда и плотность?

Правильный ответ : 4) 2 ρ g a 2 rho ga 2 ρ g a .

Давление столба жидкости

Представьте, что вы опустились со специальным аквалангом на дно озера.

Если вы поднимите голову вверх, то увидите, что над вами находится толща воды. Целый водяной столб. И он находится прямо над вами.

Как вы думаете, что он делает с вами?

Ничего не делает.

Выталкивает меня наверх.

Пытается сместить меня вбок.

На столб действует сила тяжести: F = m g F = mg F = m g .

Массу жидкости можно расписать.

Как правильно расписать массу жидкости?

Как можно записать объем столба жидкости? Выберите правильную формулу.

V = h S V = frac V = S h ​

V = S h V = frac V = h S ​

Тогда давление столба жидкости можно записать следующим образом: p = F S = m g S = ρ h S g S = ρ g h p = frac = frac = frac<rho hSg> = rho gh p = S F ​ = S m g ​ = S ρ h S g ​ = ρ g h .

Итак, гидростатическое давление столба жидкости на глубине h h h рассчитывается по формуле p = ρ g h . p = rho gh <.>p = ρ g h .

Сосуд, изображённый на рисунке, доверху наполнили некоторой жидкостью. Найдите давление жидкости на дно сосуда. Плотность жидкости равна ρ rho ρ . Атмосферное давление не учитывать.

(Источник: ЕГЭ-2013. Физика. Урал. Вариант 6)

Гидростатика. Закон Паскаля

Раздел гидростатики в физике занимается давлениями неподвижных жидкостей. Нечто похожее у нас уже было в разделе «Статика», когда мы рассматривали неподвижность твёрдых тел, рассматривали правило моментов: чтобы вращающие моменты уравновешивали друг друга.

В гидростатике – нечто похожее: рассматриваются давления жидкости в условии, когда она неподвижна – то есть не течёт. Для этого раздела важен закон Паскаля:

Давление жидкости передаётся в любую точку без изменения во всех направлениях.

Сложная формулировка. Сложный закон. Понять его можно на примере. Возьмём полиэтиленовый пакет, нальём в него жидкость и сделаем несколько небольших дырочек. Будем давить сверху на этот пакет с жидкостью. Что мы увидим? Вода будет литься из каждой дырочки.

И можно заметить, что наше давление сверху на пакет будет передаваться без изменения в каждую «дырочку» пакета – струйки воды получатся примерно одинаковые, хоть и будут направлены в разные стороны.
Получается, что если до некоторой точки жидкости дошло давление, то давление от этой точки будет распространяться во все стороны.

На основе закона Паскаля основано действие различных гидравлических прессов и других механических устройств, в которых требуется передача давления чего-либо из одной точки – в другую точку (например – экскаватора, тормозной системы автомобилей). Такое устройство может представлять собой трубку, внутри которой находится жидкость. С одной стороны трубки – давят на жидкость, жидкость передаёт это давление – и давит на что-то с другого конца трубки.

Для того чтобы закон Паскаля стал вам окончательно понятен, приведём ещё один пример. Допустим, у нас есть палка. Просто палка. И мы давим этой палкой на землю. Действуем сверху вниз. Если земля не слишком твёрдая, то палка «уйдёт» у нас вниз. И только вниз. Ни вбок, ни вверх. Вниз.

Рассмотрим другой случай. Пусть у нас есть трубка, а на её конце – резиновый шарик. А внутри трубки и шарика – жидкость. Тогда, если мы будем давить на жидкость в трубке, то шарик у нас будет раздуваться во все стороны. Не только вниз, не только вбок – а во все стороны сразу. То есть давление в жидкости передаётся во все стороны, а давление в твёрдых телах – преимущественно в том направлении, в котором приложено давление.

В широкую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами налиты неизвестная жидкость плотностью ρ 1 rho _1 ρ 1 ​ и вода плотностью ρ 2 = 1 , 0 ⋅ 1 0 3 к г / м 3 rho _2 = 1,0 cdot 10^3text< >кг/м^3 ρ 2 ​ = 1 , 0 ⋅ 1 0 3 к г / м 3 (см. рисунок).

(Источник: сайт решуегэ.рф)

Шаг 1. В задаче даны плотности и высоты столбов жидкости. Определим тип этой задачи.

Как вы думаете, на что может быть эта задача?

на гидростатическое давление жидкостей

на уравнение моментов сил

Шаг 2. Так же, как в задачах на правило моментов вращающие моменты уравновешивают друг друга, в задачах на гидростатическое давление мы часто будем иметь дело с противодействием.

Кто кому в этой задаче противодействует?

Жидкости в левой части трубки противодействуют жидкости в правой части трубки.

Сила тяжести противодействует силе давления жидкости.

U-образная рубка противодействует жидкости.

Шаг 3. Определим, что оказывает давление в левой части трубки.

Источник

Adblock
detector