закон паскаля

Блок 3. Тиск. Атмосферний тиск. Тиск в газах і рідинах. Закон Паскаля. Закон Архімеда. Закони сполучених посудин.

1. Тиск - це фізична величина дорівнює відношенню модуля сілиF, що діє перпендикулярно поверхні, до площадіSетой поверхні: p = F / S. Чим менше площа опори, тим більший тиск чинить тіло на поверхню. В системі СІ тиск вимірюється в паскалях (Па). Часто використовуються позасистемні одиниці: нормальна атмосфера (атм) і міліметр ртутного стовпа - мм Hg .. 1 Па = 1 Н / м 2 .1 атм = 101325 Па = 760 мм Hg. 1 атм = 101325 Па = 760 мм Hg.

2. Атмосфера - це газова оболонка навколо Землі. Атмосферний тиск - це тиск, який чинить атмосфера на поверхню Землі. Висота атмосфери - 3-5 тисяч км. Щільність атмосфери з висотою падає. Тиск атмосфери також залежить від висоти. На невеликих висотах кожні 12 м підйому зменшують атмосферний тиск на 1 мм рт.ст. На великих висотах ця закономірність порушується. Ця залежність лежить в основі роботи висотометра (альтиметра) для літальних апаратів. Атмосферний тиск вперше виміряв італійський учений Торрічеллі. Він же винайшов ртутний барометр для вимірювання атмосферного тиску. Зараз для вимірювання атмосферного тиску використовують барометр-анероїд.

3. Французький вчений Б. Паскаль в середині XVII століття встановив закон, названий законом Паскаля. Тиск в рідині або газі передається в усіх напрямках однаково. Це відбувається через хаотичного руху молекул газу і рідини. Тиск в рідинах і в газах вимірюють манометром.

4. З урахуванням сили тяжіння тиск рідини, або газу на дно або бічні стінки судини залежить від висоти стовпа рідини, або газу і не залежить від форми посудини. На одному рівні тиск у всіх точках однаково. Сила тиску на дно циліндричної посудини висоти h і площі підстави S дорівнює вазі стовпа рідини, або газу mg. де m = ρghS - маса рідини в посудині, ρ - щільність рідини. Отже p = mg / S.p = ρgh

5. Архимедова сила, що діє на занурене в рідину (або газ) тіло, дорівнює вазі рідини (або газу), витісненої телом.F = ρgV. Це твердження, зване законом Архімеда. справедливо для тіл будь-якої форми

Малюнок пояснює появу сили Архімеда. У рідину занурено тіло у вигляді прямокутного паралелепіпеда висотою h і площею підстави S. Через різницю тисків у рідині на різних рівнях виникає виштовхуюча або архимедова сила. Саме завдяки силі Архімеда, літають повітряні кулі, стратостата, дирижаблі .... По воді і в воді плавають різні тіла: риби, люди, кораблі ... Завдяки силі Архімеда відбувається теплообмін (конвекція), не промерзають водойми до дна ...

На тіло, занурене в рідину (газ) діють сила тяжіння і сила Архімеда і якщо ці сили рівні, то тіло плаває на одному рівні, якщо сила Архімеда більше, то тіло спливає, якщо менше, то тіло тоне. З цього випливає висновок. Якщо щільності тіла і рідини (газу) рівні, то тіло плаває на одному рівні, якщо щільність рідини (газу) більше, то тіло спливає, якщо менше, то тіло тоне. Звідси головна умова плавання тіл - щільність тіла повинна дорівнювати, або менше щільності рідини (газу). Ця умова лежить в основі роботи ареометра - приладу для вимірювання щільності рідини (цукрометри, спиртометри і т.д.). При зануренні в рідину або газ вага тіла зменшується на величину сили Архімеда.

6. Закони сполучених посудин:

У сполучених посудинах однорідна рідина встановлюється на одному рівні.

Ставлення висот рівнів різнорідних рідин назад відношенню їх щільності.

H1. H2 = ρ 2. ρ 1. Висота вимірюється від рівня розділу рідин АВ.

Сполучені посудини використовуються в таких приладах і пристроях, як чайник, шлюзи, манометри, гідравлічні преси ...

7. При русі рідин і газів по трубах швидкість і тиск залежать від площі перетину труби. Ця залежність встановлена ​​законом Бернуллі: Чим більше площа перетину труби, тим менше швидкість течії. Тиск рідини і газу тим більше, чим більше площа перетину труби. Це узгоджується з законом збереження повної механічної енергії - зі збільшенням швидкості збільшується кінетична енергія, а потенційна енергія взаємодії рідини зі стінками труби зменшується, а значить зменшується тиск.

На малюнку показано вимірювання тиску в трубах за допомогою манометра. Чим більше висота в трубці, тим більше тиск.

Завдання.

  1. Щільність бамбука дорівнює 400 кг / м 3. Який найбільший тягар може перевозити бамбуковий пліт по річці, якщо його площа 1 м 2. і товщина 1 м? Відповідь: 600 кг.

Підказка. Найбільший вантаж відповідає максимальному зануренню плоту. На основі умови плавання тіл сумарна сила тяжіння вантажу і плота буде дорівнює силі Архімеда при повному зануренні плоту.

  1. При зважуванні вантажу в повітрі показання динамометра склали 3 Н. При опусканні вантажу в воду, показання динамометра зменшилися до 1,5 Н. Чому дорівнює виштовхує сила? Відповідь: 1,5 Н.

Підказка. Відповідь є в теоретичному описі сили Архімеда.

  1. На терезах урівноважений посудину з водою. Чи порушиться рівновага терезів, якщо в воду опустити палець так, щоб він не торкався дна і стінок посудини. Підказка. Порушиться, т. К. Палець тисне на воду ...

  2. Яка сила тиску гасу, що заповнює цистерну, на кран, що знаходиться на глибині 4 м. Площа крана 5 см 2. Атмосферний тиск не враховувати. Щільність гасу 800кг / м 3. Відповідь: 16 Н.

Підказка. Сила тиску дорівнює добутку тиску на площу.

  1. Теплохід переходить з гирла річки в дуже солоне Каспійське море. Як зміниться архимедова сила, що діє на теплохід. Підказка. Не зміниться. Чому?

  2. Човен, масою 120 кг пливе по річці. Чому дорівнює обсяг підводної частини човна? Відповідь: 0,12 м 3.

Підказка. Використовується умова плавання тел.

  1. За допомогою важеля піднімають вантаж масою 20 кг, прикладаючи силу 80 Н. У скільки разів довше плече більше короткого? Відповідь: в 2,5 рази. Підказка. Використовується умова рівноваги важеля. (Блок 2).

  2. Як змусити злетіти повітряна куля?

  3. Чому сталевий дріт тоне, а корабель, корпус якого зроблений з стали не тоне?

  4. У сполучені посудини налили однаковий обсяг води і соняшникової олії. Рівень якої рідини буде вище?

  5. Стрижень об'ємом 0. 1 куб.м. опустили під воду на тросі.

Знайти. 1. Вага рейки в повітрі.

2. Виштовхуючу силу.

3. Вага рейки в воді.

4. Силу натягу троса.

5. Зобразіть сили, що діють на стержень в воді

  1. Н ефтепровод знаходиться під водою на глибині 10 м.

Знайти: 1.Давленіе води на цій глибині.

2. Силу тиску води на засувку площею 0,002 кв.м.

13. Порівняйте: 1. Сили тиску цегли на стіл.

2. Тиск цегли на стіл.

14. Свинцевий куля масою 113 кг опустили в воду на ланцюзі.

Знайти: 1. Вага кулі в повітрі.

2. Обсяг кулі і силу Архімеда, що діє на нього в воді

3. Вага кулі в воді.

4. Силу натягу ланцюга.

5. Зобразіть сили, що діють на кулю в воді.
15. Пірнальник занурюється на глибину 20 м.

Знайти: 1. Тиск на цій глибині.

2. Силу тиску на водолаза, якщо площа його тіла 1,2 кв.м.
16. Порівняйте: 1. Силу Архімеда, що діє на 1 і 2 тіло.

2. Силу Архімеда, що діє на 2 і 3 тіла.

Блок 4. Будова речовини. Тепловий рух молекул. Броунівський рух. Дифузія. Внутрішня енергія. Температура. Теплове рівновагу. Способи зміни внутрішньої енергії. Закон збереження енергії. Теплові двигуни.



  1. Фізика - наука про Природу. Природа складається з матерії. Матерія буває двох видів: поле і речовина. З речовини складаються фізичні тіла. Єдиної структурою речовини є молекула. Молекула - дрібна частка речовини, що зберігає властивості даної речовини. Молекули складаються з атомів. Атоми - найменша частинка хімічного елемента. Атомос в перекладі означає неподільність.

2. Всі тіла складаються з молекул; молекули постійно рухаються; молекули взаємодію один з одним.

Те, що тіла складаються з молекул - очевидний факт. Форма і будова молекул різних речовин визначені Великі молекули людина побачила за допомогою електронного мікроскопа. Молекули одного і того ж речовини абсолютно однакові.

Молекули постійно рухаються.

Доказом цього положення є дифузія - явище проникнення молекул однієї речовини в іншу. Дифузія відбувається і в газах, і в рідинах, і в твердих тілах. Зі збільшенням температури швидкість дифузії збільшується. Відкрите Броуном рух частинок фарби в розчині названо броунівським рухом і теж доводить рух молекул.

Молекули взаємодіють один з одним. Доказом цього положення є здатність тіл зберігати свою форму. Молекули притягуються один до одного при видаленні і відштовхуються при наближенні.

4. Швидкість руху молекул тим більше, чим вище температура тіла. Тому рух молекул, з яких складається тіло, називають тепловим. Температура визначає ступінь нагретости тіла. Температура головна характеристика тіл, що знаходяться в тепловій рівновазі. Теплове рівновагу встановлюється, коли між тілами немає теплообміну.

Температура - міра середньої кінетичної енергії молекул газу. Зі збільшенням температури зростає швидкість молекул і їх кінетична енергія, росте швидкість дифузії, збільшується швидкість броунівського руху. Температура вимірюється в градусах Цельсія. Прилад для вимірювання температури - термометр.

5. Внутрішня енергія тіла - кінетична енергія руху молекул і потенційна енергія їх взаємодії. Вона не залежить ні від механічного руху тіла, ні від його положення відносно інших тіл. Способи зміни внутрішньої енергії - здійснення роботи і теплопередача. Якщо тіло саме робить роботу, то його внутрішня енергія зменшується (пар в каструлі з киплячою рідиною, здійснює роботу, піднімаючи кришку). Якщо робота виконується над тілом, то його внутрішня енергія збільшується (потріть аркуш паперу об поверхню столу).

Теплообмін або теплопередача - передача енергії від одного тіла до іншого без здійснення роботи. Способи теплопередачі: 1. Теплопровідність - передача енергії за рахунок руху молекул. 2. Конвекція - передача енергії при русі шарів рідини або газу. 3. Випромінювання - передача енергії променями.

При теплопередачі внутрішня енергія тіла або збільшується, або зменшується, т. Е. Тіло отримує, або втрачає кількість теплоти. Кількість теплоти - енергія, що отримується тілом в результаті теплообміну. Теплота нагрівання (охолодження) знаходиться за формулою. Q = mc (t2-t1). де c - питома теплоємність тіла (кількість теплоти, необхідне для нагрівання 1 кг речовини на 1оС).

Джерелом енергії є паливо. Теплота згоряння палива Q = qm, де q-питома теплота згоряння палива - кількість теплоти, що виділяється при згорянні 1 кг палива, а m - маса палива.

6. Закон збереження і перетворення енергії: У всіх явищах, що відбуваються в Природі, енергія не виникає і не зникає. Вона тільки перетворюється з одного виду в інший, або передається від одного тіла до іншого. При цьому її значення зберігається.

7. Теплові двигуни. Розвиток технічного прогресу залежить від уміння використовувати величезні запаси внутрішньої енергії, що містяться в паливі, тобто використовувати внутрішню енергію для здійснення роботи в усіх видах транспорту, при роботі верстатів, при виконанні будівельних робіт і т.д. Пристрої, в яких внутрішня енергія палива перетворюється в механічну енергію, називаються тепловими двигунами. Це парові і газові турбіни, парова машина, двигун внутрішнього згоряння, реактивний двигун.

Двигун внутрішнього згоряння ще називають чотиритактним, тому що один його робочий цикл відбувається за чотири ходи поршня: впуск, стиснення, робочий хід, випуск. Основні частини двигуна: циліндр, поршень, впускний і випускний клапани. Рух поршня за допомогою шатуна і колінчастого вала передається колесам ..

Ставлення корисної роботи двигуна до енергії, виділеної при згорянні палива, називають коефіцієнтом корисної дії двигуна. ККД = А / Q1, ККД = (Q1-Q2) /Q1.А -Корисні робота, Q1-енергія, отримана від нагрівача (теплота згоряння палива), аQ2-кількість теплоти, віддане холодильника (викинуте в атмосферу).

Q = mc (t2 - t1) - теплота нагрівання та охолодження.

Q = qm - теплота згоряння палива

Закон Паскаля. Закон Архімеда. Закони сполучених посудин

Схожі статті