Содержание

Давление (физика) - это... Что такое Давление (физика)?


Давление (физика)

Давле́ние (P) — физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе ~F, действующей на единицу площади поверхности ~S перпендикулярно этой поверхности. В простейшем случае анизотропной равновесной неподвижной среды (гидростатическое давление) или идеальной (не имеющей внутреннего трения и анизотропной) движущейся среды давление не зависит от ориентации поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади:

P=\frac{\Delta F}{\Delta S}..

Среднее давление по всей поверхности есть отношение силы к площади поверхности:

{P_{\rm{cp}}}=\frac{F}{S}.

Давление является интенсивной физической величиной. Давление в системе СИ измеряется в паскалях; применяются также следующие единицы:

Единицы давления
  Паскаль
(Pa, Па)
Бар
(bar, бар)
Техническая атмосфера
(at, ат)
Физическая атмосфера
(atm, атм)
Миллиметр ртутного столба
(мм рт.ст.,mmHg, torr, торр)
Метр водяного столба
(м вод. ст.,m H2O)
Фунт-сила
на кв. дюйм
(psi)
1 Па 1 Н/м2  10−5  10,197×10−6  9,8692×10−6 7,5006×10−3  1,0197×10−4  145,04×10−6
1 бар  105  1 ×106дин/см2  1,0197  0,98692  750,06  10,197  14,504
1 ат  98066,5  0,980665  1 кгс/см2  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/in2


Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, атмосферного давления — барометрами, артериального давления — тонометрами.

См. также

Иконка портала Физический портал — обзорные статьи по истории и разделам физики и биографии известных учёных.

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Давление (кровяное)
  • Давлекановский район

Смотреть что такое "Давление (физика)" в других словарях:

  • ФИЗИКА. — ФИЗИКА. 1. Предмет и структура физики Ф. наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиб. общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира. Вследствие этой общности не существует явлений природы, не имеющих физ. свойств …   Физическая энциклопедия

  • ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств …   Физическая энциклопедия

  • ФИЗИКА — ФИЗИКА, наука, изучающая совместно с химией общие законы превращения энергии и материи. В основе обеих наук лежат два основных закона естествознания закон сохранения массы (закон Ломоносова, Лавуазье) и закон сохранения энергии (Р. Майер, Джауль… …   Большая медицинская энциклопедия

  • Физика звёзд — Физика звезд  одна из отраслей астрофизики, изучающая физическую сторону звезд (масса, плотность, …). Содержание 1 Размеры, массы, плотность, светимость звезд 1.1 Масса звёзд …   Википедия

  • Физика —         I. Предмет и структура физики          Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… …   Большая советская энциклопедия

  • Давление высокое —         в широком смысле давление, превышающее атмосферное; в конкретных технических и научных задачах давление, превышающее характерное для каждой задачи значение. Столь же условно встречающееся в литературе подразделение Д. в. на высокие и… …   Большая советская энциклопедия

  • ФИЗИКА — (от древнегреч. physis природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина физика сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства… …   Энциклопедия Кольера

  • ФИЗИКА ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ — исследование влияния, оказываемого на вещество очень высокими давлениями, а также создание методов получения и измерения таких давлений. История развития физики высоких давлений удивительный пример необычайно быстрого прогресса в науке,… …   Энциклопедия Кольера

  • Физика твёрдого тела — Физика твёрдого тела  раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомарного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики.… …   Википедия

  • Физика низких температур — Содержание 1 Методы получения 1.1 Испарение жидкостей …   Википедия


dic.academic.ru

Единицы измерения давления

Единицы измерения давления

Программа КИП и А

Международная система единиц (СИ)

Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.
  т.е. P = F / S.

В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях:
  Па - русское обозначение.
  Pa - международное.
  1 Па = 1 Ньютон / 1 кв. метр (1 Н/м²)

Для практических измерений в КИП и А, 1 Па часто оказывается слишком маленькой величиной давления, и для оперирования реальными данными применяются умножающие приставки - (кило, Мега), умножающие значения в 1тыс. и 1млн. раз соответственно.
  1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па
  Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть непосредственно градуированы в величинах Ньютон / метр, или их производных:
  Килоньютон, Меганьютон / м², см², мм².

Тогда получаем следующее соответствие:
  1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 кН/м² = 1000 кПа = 1000000 Н/м² = 1000000 Па

В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы

бар (bar) и кгс/м² (kgf/m²), а также их производные (mbar, кгс/см²).
  1 бар - это внесистемная единица, равная 100000 Па.
  1 кгс/см² - это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.
  1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 0.980665 бар = 98066.5 Па

Атмосфера

Атмосфера - это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана.
  Существует два понятия атмосферы для измерения давления:

  • Физическая (атм) - равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0° C. 1 атм = 101325 Па
  • Техническая (ат) - равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см²

В России для использования в измерениях допущена только техническая атмосфера, и срок ее действия ограничен по некоторым данным 2016 годом.

Водяной столб

Метр водяного столба — внесистемная единица измерения давления, применяемая в ряде производств.
  Физически он равен давлению столба воды высотой в 1 м при температуре около 4° C и стандартном для калибровки ускорении свободного падения - 9,80665 м/сек².

  м вод. ст. - русское обозначение.
  mH2O - международное.

Производными единицами являются см вод. ст. и мм вод. ст.
  1 м вод. ст. = 100 см вод. ст. = 1000 мм вод. ст.
  Соотносится к другим единицам измерения давления соответствующим образом:
  1 м вод. ст. = 1000 кгс/м² = 0.0980665 бар = 9.80665 Па = 73.55592400691 мм рт. ст.

Ртутный столб

Миллиметр ртутного столба - внесистемная единица измерения давления, равная 133.3223684 Па. Синоним - Торр (Torr).
  мм рт. ст. - русское обозначение.
  mmHg. - международное.
  Использование в России - не ограничено, но не рекомендовано. Применяется в ряде областей техники.
  Соотношение к водному столбу: 1 мм рт. ст. = 13.595098063 мм вод. ст.

Единицы США и Британии

В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.

  Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах.
  Примеры некоторых из них:
  • Дюйм водного столба
      Обозначение: inH2O = 249.08891 Па.
  • Фут водного столба
      Обозначение: ftH2O = 2989.006692 Па.
  • Дюйм ртутного столба
      Обозначение: inHg = 3386.38815789474 Па.
  • Фунт на квадратный дюйм
      Обозначение: psi = 6894.757293178 Па.
  • 1000 фунтов на квадратный дюйм
      Обозначение: ksi = 6894757.2931783 Па.
  • Фунт на квадратный фут
      Обозначение: psf = 47.8802589803 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм
      Обозначение: tsi = 13789514.58633672267344 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный фут
      Обозначение: tsf = 95760.51796067168523226 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм
      Обозначение: br.
    tsi
    = 15444256.3366971 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный фут
      Обозначение: br.tsf = 107251.780115952 Па.

Приборы для измерения давления

Для измерения давления применяются манометры, дифманометры (разность давлений), вакуумметры (измерение разряжения).

 

www.axwap.com

В чем измеряется давление в физике — Давление и всё о нём

Никому не нравится быть под давлением. И не важно, под каким. Об этом спела еще группа Queen вместе с Дэвидом Боуи в своем знаменитом сингле «Under pressure». Что такое давление? Как понять давление? В чем оно измеряется, какими приборами и методами, куда направлено и на что давит. Ответы на эти и другие вопросы – в нашей статье про давление в физике и не только.

Давление в физике

Если преподаватель давит на вас, задавая каверзные задачки, мы сделаем так, чтобы вы смогли верно на них ответить. Ведь понимание самой сути вещей – ключ к успеху! Итак, что такое давление в физике?

По определению:

Давление – скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.

В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления – 1 Паскаль. Русское обозначение – Па, международное – Pa.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

Любая жидкость или газ, помещенный в сосуд, оказывает на стенки сосуда давление. Например, борщ в кастрюле действует на ее дно и стены с некоторым давлением. Формула определения давления жидкости:

где g – ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h – высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро» – плотность борща.

Одно из важнейших свойств жидкостей — изотропность. Это значит, что по закону Паскаля во всех направлениях жидкости производимое ею давление передается одинаково. Кстати, подробнее о жидкостях, их свойствах и движении читайте в нашем материале про уравнение Бернулли.

Наиболее распространенный в быту прибор для определения давления – барометр. Но в чем измеряют давление? Кроме паскаля существуют и другие внесистемные единицы измерения:

  • атмосфера;
  • миллиметр ртутного столба;
  • миллиметр водяного столба;
  • метр водяного столба;
  • килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях.  Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133 Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер.

Давление в шинах — это давление газа. Оно обусловлено столкновениями молекул воздуха с поверхностью шины

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100 километров.

Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа.  Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Артериальное давление – это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае – артерий.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120 на 80, то все хорошо. Если 90 на 50 или 240 на 180, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Артериальное давление — давление крови на стенки артерий

Тем не менее, возникает вопрос:  120 на 80 чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Кровь оказывает давление на сосуды и тем самым компенсирует действие атмосферного давления. Будь иначе, нас бы просто раздавило огромной массой воздуха над нами.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим давлением.

При измерении фиксируются значения систолического и диастолического давлений. Например, для здорового человека типичное значение артериального давления составляет 120 на 80 миллиметров ртутного столба. Это означает, что систолическое давление равно 120 мм. рт. ст., а диастолическое – 80 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.

Физический вакуум

Вакуум – это отсутствие давления. Точнее, практически полное его отсутствие. Абсолютный вакуум является приближением, как идеальный газ в термодинамике и материальная точка в механике.

В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум.  Наилучшее приближение к физическому вакууму – космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.

В космосе наблюдается почти полное отсутствие давления

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики. А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

Source: zen.yandex.ru

Читайте также

feedjc.org

В чем измеряется давление физика — Давление и всё о нём

Никому не нравится быть под давлением. И не важно, под каким. Об этом спела еще группа Queen вместе с Дэвидом Боуи в своем знаменитом сингле «Under pressure». Что такое давление? Как понять давление? В чем оно измеряется, какими приборами и методами, куда направлено и на что давит. Ответы на эти и другие вопросы – в нашей статье про давление в физике и не только.

Давление в физике

Если преподаватель давит на вас, задавая каверзные задачки, мы сделаем так, чтобы вы смогли верно на них ответить. Ведь понимание самой сути вещей – ключ к успеху! Итак, что такое давление в физике?

По определению:

Давление – скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.

В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления – 1 Паскаль. Русское обозначение – Па, международное – Pa.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

Любая жидкость или газ, помещенный в сосуд, оказывает на стенки сосуда давление. Например, борщ в кастрюле действует на ее дно и стены с некоторым давлением. Формула определения давления жидкости:

где g – ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h – высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро» – плотность борща.

Одно из важнейших свойств жидкостей — изотропность. Это значит, что по закону Паскаля во всех направлениях жидкости производимое ею давление передается одинаково. Кстати, подробнее о жидкостях, их свойствах и движении читайте в нашем материале про уравнение Бернулли.

Наиболее распространенный в быту прибор для определения давления – барометр. Но в чем измеряют давление? Кроме паскаля существуют и другие внесистемные единицы измерения:

  • атмосфера;
  • миллиметр ртутного столба;
  • миллиметр водяного столба;
  • метр водяного столба;
  • килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях.  Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133 Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер.

Давление в шинах — это давление газа. Оно обусловлено столкновениями молекул воздуха с поверхностью шины

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100 километров.

Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа.  Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Артериальное давление – это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае – артерий.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120 на 80, то все хорошо. Если 90 на 50 или 240 на 180, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Артериальное давление — давление крови на стенки артерий

Тем не менее, возникает вопрос:  120 на 80 чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Кровь оказывает давление на сосуды и тем самым компенсирует действие атмосферного давления. Будь иначе, нас бы просто раздавило огромной массой воздуха над нами.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим давлением.

При измерении фиксируются значения систолического и диастолического давлений. Например, для здорового человека типичное значение артериального давления составляет 120 на 80 миллиметров ртутного столба. Это означает, что систолическое давление равно 120 мм. рт. ст., а диастолическое – 80 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.

Физический вакуум

Вакуум – это отсутствие давления. Точнее, практически полное его отсутствие. Абсолютный вакуум является приближением, как идеальный газ в термодинамике и материальная точка в механике.

В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум.  Наилучшее приближение к физическому вакууму – космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.

В космосе наблюдается почти полное отсутствие давления

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики. А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

Source: zen.yandex.ru

Читайте также

feedjc.org

просто и понятно о том, как определяется давление

Давление

Содержание:

  • Определение давления в физике

  • Общая формула давления

  • Единицы давления

  • Формула гидростатического давления

  • Парциальное давление и его формула

  • Формула давления идеального газа

  • Приборы для измерения давления

  • Рекомендованная литература и полезные ссылки

  • Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда, видео
  • Давление – очень важная физическая величина, играющая огромную роль, как в окружающей природе, так и жизни человека. Внешне незаметное человеческому глазу давление может очень хорошо ощущаться каждым из нас. Особенно хорошо это усвоили люди в возрасте, часто страдающие от повышенного давления (или наоборот от пониженного). Но в нашей статье мы больше поговорим именно о давлении в физике, о том, как оно измеряется и рассчитывается, какие есть формулы для расчетов давления разных субстанций: воздуха, жидкости или твердого тела.

    Определение давления в физике

    Под давлением в физике понимается термодинамическая величина, выраженная соотношением перпендикулярной силы давления на площадь поверхности, на которую она воздействует. При этом согласно закону Паскаля если система находится в состоянии равновесия, то давление на нее будет одинаковым для всех точек системы.

    В физике, как впрочем и химии, давление обозначают большой буквой Р, идущей от латинского слова «pressura» – давление. (В английском языке давление так и осталось почти без изменения – pressure).

    Общая формула давления

    Из классического определения того, что такое давление можно вывести общую формулу для его расчета. Выглядеть она будет таким образом:

    P = F/S

    Где F – это сила давления, а S – площадь поверхности на которую она действует. То есть иными словами формула нахождения давления – это сила, воздействующая на определенную поверхность, разделенная на площадь этой самой поверхности.

    Как видно из формулы, при расчете давления всегда действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила, тем большее количество давящей силы на него приходится и наоборот.

    Это можно проиллюстрировать простым жизненным примером: хлеб легче всего порезать острым ножом, потому что у острого ножа заточенное лезвие, то есть площадь поверхности S из формулы у него минимальна, а значит, давление ножа на хлеб будет максимально равно приложенной силе F того кто держит нож. А вот тупым ножом порезать хлеб уже сложнее, так как у его лезвия большая площадь поверхности S, и давление ножа на хлеб будет меньшим, и значит, чтобы отрезать себе кусок хлеба нужно приложить большее количество силы F.

    Резать хлеб

    Общая формула давления, по сути, отлично описывает формулу давления твердого тела.

    Единицы давления

    Согласно стандартам Международной метрической системы давление измеряется в паскалях. Один паскаль из классической формулы равен одному Ньютону (Как мы знаем, Ньютон у нас единица измерения силы) разделенному на один квадратный метр.

    Но увы на практике паскаль оказывается очень маленькой единицей и использовать его для измерения давления не всегда удобно, поэтому часто для измерения давления применяют другие единицы:

    • Бары – один бар равен 105 паскалей
    • Миллиметры водяного столпа
    • Метры водяного столпа
    • Технические и физические атмосферы

    Формула гидростатического давления

    Как мы знаем, разные агрегатные состояния вещества, имеют разные физические свойства. Жидкости своими свойствами отличаются от твердых тел, а газы в свою очередь отличаются от них всех. Поэтому вполне логично, что способы определения давления для жидкостей, твердых тел и газов также будут разными. Так, например, формула давления воды (или гидростатического давления) будет иметь следующий вид:

    P = p*g*h

    Где маленькая p – плотность вещества, g – ускорение свободного падения, h – высота.

    В частности эта формула объясняет, почему при погружении водолазов (или батискафа или подводной лодки) на глубину все больше возрастает давление окружающей воды. Также из этой формулы понятно, почему на предмет, погруженный в какой-нибудь кисель, будет воздействовать большее давление, чем на предмет, погруженный просто в воду, так как плотность киселя (p) выше, чем у воды, а чем выше плотность жидкости, тем выше ее гидростатическое давление.

    Приведенная нами формула гидростатического давления справедлива не только для жидкостей, но и для газов. Поэтому поднимаясь высоко в горы (где воздух более разрежен, а значит меньшее давление), как и спускаясь в подводные глубины, человек, водолаз или альпинист должен пройти специальную адаптацию, привыкнуть к тому, что на него будет воздействовать другое давление.

    Резкая смена давления может привести к кессоной болезни (в случае с водолазами) или к «горной» болезни (в случае с альпинистами). И «кесонка» и «горняшка», как их сленгово называют водолазы и альпинисты, вызвана резкой сменной давления окружающей среды. То есть, если не подготовленный человек начнет вдруг подниматься на Эверест, то он быстро словит «горняшку», а если этот же человек начнет опускаться на дно Мариинской впадины, то гарантировано получит «кесонку». В первом случае причиной будет не адаптация организма к пониженному давлению, а во втором – к повышенному.

    Декомпрессионая камера

    Американские водолазы в декомпрессионой камере, призванной подготовить их к глубоководным погружениям и адаптировать организм к высокому давлению океанских глубин.

    Парциальное давление и его формула

    Хотя формула гидростатического давления применима для газов, но давления для них удобнее вычислять по другой формуле, формуле парциального давления.

    Дело в том, что в природе редко встречаются абсолютно чистые вещества, причем это касается как жидкостей, так и газов. Обычно на практике в окружающем мире преобладают различные смеси, и логично, что каждый из компонентов такой смеси может оказывать разное давление, такое разное давление и называют парциальным. Определить парциальное давление просто – оно равно суме давлений каждого компонента рассматриваемой смеси. Отсюда формула парциального давления будет иметь следующий вид:

    P = P1+P2+P3

    Где P1, P2 и P3 – давления каждого из компонентов газовой смеси, так званный «идеальный газ».

    К примеру, чтобы определить давления воздуха обычной формулы гидростатического давления проделанной только с кислородом недостаточно, так как воздух в реальности представляет собой смесь разных газов, где помимо основного компонента кислорода, которым мы все дышим, есть и другие: азот, аргон и т. д.

    Такие расчеты нужно проделывать при помощи формулы парциального давления.

    Формула давления идеального газа

    Также стоит заметить, что давление идеального газа, то есть каждого отдельного из компонентов газовой смеси удобно посчитать по формуле молекулярно-кинетической теории.

    P = n*k*T

    Где n – концентрация молекул газа, T – абсолютная температура газа, k – постоянная Больцмана (указывает на взаимосвязь между кинетической энергией частицы газа и ее абсолютной температурой), она равна 1,38*10-23 Дж/К.

    Приборы для измерения давления

    Разумеется, человечество изобрело многие приборы, позволяющие быстро и удобно измерять уровень давления. Для измерения давления окружающей среды, оно же атмосферное давление используют такой прибор как манометр или барометр.

    барометр

    Так выглядит классический барометр для измерения атмосферного давления.

    Чтобы узнать артериальное давление у человека, часто служащее причиной недомоганий используется прибор известный большинству под названием неинвазивный тонометр. Таких приборов существует множество разновидностей.

    Также биологи в своих исследованиях занимаются расчетами осмотического давления – это давление внутри и снаружи клетки. А метеорологи, в частности по перепадам давления в окружающей среде предсказывают нам погоду.

    Рекомендованная литература и полезные ссылки

    • Кузнецов В. Н. Давление. Большая Российская Энциклопедия. Дата обращения 27 августа 2016.
    • E.R. Cohen et al, «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry», IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008). — p. 14.

    Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда, видео


    www.poznavayka.org

    Давление


    По определению, давление – это сила, приходящаяся на единицу площади поверхности. Если речь идет о давлении некоторой силы на некоторую поверхность – то берут составляющую силы, направленную перпендикулярно поверхности, если говорят о давлении жидкостей и газов – то по закону Паскаля давление в этих средах передается во все стороны одинаково.

    Давление измеряется в Паскалях –  [Па], [Па]=[Н/м^2]. Эта единица измерения является единицей СИ. Также давление (атмосферное) измеряют в мм рт. ст., а большие давления – в атмосферах или барах. Нормальное атмосферное давление – это давление величиной 10^5 Па, или 760 мм рт.ст.

    Галилео Галилей изобрел насос для полива и обнаружил, что столб воды в трубке никогда не поднимается выше 10 м, и не мог объяснить этот факт. Потом Торичелли, ученик Галилео, проводил опыты со ртутью, и ртуть поднималась в запаянной трубке на 760 мм. Торичелли доказал, что воздух имеет вес, и атмосфера, таким образом, давит на поверхность планеты с определенной силой. Это вызвано силой гравитации. Именно давление окружающего воздуха и заставляет ртуть из чашки подниматься вверх по трубке на определенную высоту. Высота этого столба зависит от плотности жидкости: чем она плотнее, тем столбик ниже.  Далее Блез Паскаль доказал, что, чем выше поднимаешься над поверхностью земли, тем меньше  атмосферное давление.

    Отто фон Герике,  бургомистр Магдебурга, наглядно доказал существование атмосферного давления, поставив свой опыт с магдебургскими полушариями (под таким названием мы теперь их и знаем). Плотно прижав полушария друг к другу, он откачал воздух изнутри, и даже две восьмерки лошадей не смогли разъединить их.

    Задача 1. Выразить давление 1 мм рт. ст. в единицах СИ.


     

    Известно, что нормальное давление может быть выражено в мм рт.ст., и тогда оно равно 760 мм  рт.ст., или в Паскалях – единицах СИ, и тогда нормальным считают давление в 10^5 Па.

    Приравняем эти две величины: 760 мм рт.ст =10^5 Па, откуда 1 мм рт.ст =133 Па.

    давление

    Сила давления

    Задача 2.  Определить давление, которое оказывает шило на брусок, если оно действует с силой 100 Н и площадь его острия равна S=0,04 мм^2


     

    Давление – это сила, приходящаяся на единицу площади: P=\frac{F}{S}. Сила дана в единицах СИ – ньютонах, а площадь – нет, поэтому выразим площадь в квадратных метрах: в одном метре – 1000 мм, следовательно, в одном квадратном метре – 1000 \cdot 1000 мм^2, или 10^6 мм^2. У нас площадь – всего четыре сотых мм^2, или 0,04 из миллиона:

        \[\frac{0,04}{10^6}=4 \cdot {10^{-8}}\]

    Теперь найдем давление:

        \[P=\frac{F}{S}=\frac{100}{4 \cdot {10^{-8}}}=2,5 \cdot 10^9\]

    Мы определили давление в Па, а давление, равное 10^5 Па, еще называют одной атмосферой или баром. Тогда ответ этой задачи можно выразить еще в атмосферах (барах): 2,5 \cdot 10^4, или 25000 атмосфер.

     

     

    Задача 3. Цилиндрические сосуды уравновешены на весах. В сосуды наливают одинаковую массу воды. Нарушится ли равновесие весов? Одинаково ли будет давление воды на дно сосудов?


     

    давление

    Сосуды с водой на весах

    Так как весы были уравновешены, то после добавления на обе их чаши одинаковой массы они из равновесия не выйдут. Поскольку из картинки понятно, что сосуды разного диаметра, то понятно, что одна и та же масса воды, имеющая один и тот же объем, при разных диаметрах образует разной высоты слои в этих сосудах. То есть высота столба жидкости будет больше в узком сосуде, чем в широком. Так как давление воды прямо зависит от высоты столба P=\rho g h, то в широком сосуде давление воды на дно меньше, чем в узком.

     

    Задача 4. Рассчитать давление воды на самой большой глубине Тихого океана – 11035 м, на наибольшей глубине Азовского моря – 14 м. Принять плотность воды в Азовском море равной 1020 кг/м^3.  Атмосферное давление считать нормальным.


     

    Давление в открытых сосудах (к ним можно отнести и моря с океанами) равно сумме атмосферного давления и давления столба жидкости. Таким образом, давление на самой большой глубине океана равно (с учетом плотности морской воды 1030 кг/м^3):

        \[P=P_0+ \rho g h=10^5+ 1030 \cdot 10 \cdot 11035=1137,6 \cdot 10^5\]

    Это давление в Па, а в атмосферах – 1137,6 атм.

    То есть каждые 10 метров водяного столба создают давление ровно в 1 атмосферу – вот почему в изобретенном Галилеем насосе вода не поднималась выше 10 метров, как он ни старался.

    Давление в Азовском море:

        \[P=P_0+ \rho g h=10^5+ 1020 \cdot 10 \cdot 14=2,42 \cdot 10^5\]

    Или 2,42 атмосферы.

    Ответ: в океане 1137,6 \cdot 10^5 Па, или 1137,6 атм, в Азовском море 2,42 \cdot 10^5 Па, или 2,42 атмосферы.

    Задача 5. Определить высоту уровня воды в водонапорной башне, если манометр,  установленный у ее основания, показывает давление p=220000 Па. Атмосферное давление считать нормальным.


     

    Существенное отличие этой задачи от предыдущей в том, что башня – не открытый сосуд, то есть манометр будет показывать только давление столба жидкости. Отсюда, зная плотность воды, находим высоту столба:

        \[P= \rho g h\]

        \[220000=\rho g h=1000 \cdot 10 \cdot h\]

        \[h=\frac{220000}{10^4}=22,4\]

    Ответ: 22,4 метра

     

     

    Задача 6. Желоб, до краев наполненный водой, имеет высоту h=12 см, ширину нижнего основания b_1=8 см и верхнего H=24 см. Определить силу давления воды на l=1 м длины боковой стенки. Атмосферное давление считать нормальным.


     

    давление

    Желоб с водой

    Так как желоб открыт, то давление будет складываться из атмосферного давления и давления столба жидкости. Причем на верхний край боковой стенки жидкость не давит совсем (глубина равна 0, или, что то же самое – высота столба), а на нижний край жидкость давит как раз полной высотой столба. Поэтому, для того чтобы рассчитать давление, при расчете возьмем среднее давление – то есть давление на половине глубины желоба.

    Сила давления F=P S, рассчитаем давление и площадь боковой стенки:

        \[P=P_0+\rho g {\frac{h}{2}}=10^5+10^3 \cdot 10 \cdot 0,06=1,006\cdot 10^5\]

        \[S=l \cdot a=l\cdot {\sqrt{h^2+b^2}}\]

    b=\frac{24-8}{2} см или 0,08 м, тогда

        \[S=1\cdot {\sqrt{{0,12}^2+{0,08}^2}}=0,144\]

    давление

    Желоб: детализация

    Наконец, определяем силу:

        \[F=PS=1,006\cdot 10^5 \cdot 0,144=14400\]

    Ответ: 14400 Н

     

     

    Задача 7. Шар перекрывает отверстие радиусом r  в плоской стенке, разделяющей жидкости, давление которых 3p  и p. С какой силой жидкость прижимает шар к отверстию?


     

    Силу, зная  давление, можно найти как произведение давления на площадь:  F=P \cdot S.

    давление

    Шарик, закрывающий отверстие

    На шарик будут давить обе жидкости, но, поскольку их давления разные, то и давить они будут по-разному. Первая будет давить с силой F_1=3p \cdot {\pi r^2}, и  сила эта направлена вниз. Вторая будет давить с силой F_2=p \cdot {\pi r^2}, и эта сила направлена уже вверх. Тогда суммарная сила давления на шарик будет: F_1-F_2=3p \cdot {\pi r^2}- p \cdot {\pi r^2}={\pi r^2}(3p-p)=2p\cdot {\pi r^2}, направлена вниз.

    Ответ: 2p\cdot {\pi r^2}, направлена вниз.

     

    Задача 8. Коническая пробка перекрывает сразу два отверстия в плоском сосуде, заполненном жидкостью с давлением p. Радиусы отверстий r  и R. С какой силой  жидкость действует на пробку?


     

    давление

    Треугольная пробка в двух отверстиях

    Аналогично предыдущей задаче, жидкость будет давить на пробку во всех направлениях, но давление на боковую поверхность «справа» будет компенсировать давление на боковую поверхность «слева», в результате чего различие будет только в давлении, которое оказывает жидкость на «верх» и «низ» пробки. На верхнее основание пробки – то есть на площадь пробки в отверстии – \pi R^2 – жидкость будет давить вверх, пытаясь эту пробку вытолкнуть, с силой F_1=p \cdot {\pi R^2}. На нижнее основание пробки – то есть на площадь пробки в отверстии – \pi r^2 – жидкость будет давить вниз, пытаясь эту пробку втолкнуть поглубже, с силой F_2=p \cdot {\pi к^2}. Суммарная сила давления жидкости на пробку – разность этих двух сил, и, так как верхнее основание пробки больше нижнего, то в итоге жидкость больше будет давить вверх, чем вниз: F_1-F_2=p \cdot {\pi R^2} - p \cdot {\pi r^2}=p({\pi R^2}-{\pi r^2}), направлена вверх.

    Ответ: p({\pi R^2}-{\pi r^2}), направлена вверх.

     

    Задача 8. Плоскодонная баржа получила пробоину в дне площадью S=200 см^2. С какой силой нужно давить на пластырь, которым закрывают отверстие, чтобы сдержать напор воды  на глубине h=1,8 м? Вес пластыря не учитывать.


    давление

    Пробоина в барже

    Так как баржа, как и водонапорная башня – сосуд, закрытый сверху, то атмосферное давление не учитываем. Таким образом, вода будет давить  на пробоину с силой, равной произведению давления столба воды на глубине пробоины на площадь пробоины. Давление столба воды на такой глубине равно P=\rho g h=1000 \cdot 10 \cdot 1,8=18 кПа, а сила, с которой надо будет удерживать пластырь, по  третьему закону Ньютона равна силе давления воды:

        \[F=PS=18 \cdot 10^3\cdot 200\cdot10^{-4}=360\]

    Ответ: 360 Н

    easy-physic.ru

    Давление и сила давления | Физика

    Проделаем опыт. Возьмем небольшую доску, в углы которой вбиты четыре гвоздя, и поместим ее остриями вверх на песок. Сверху на нее положим гирю (рис. 81). Мы увидим, что шляпки гвоздей лишь незначительно вдавятся в песок. Если же мы перевернем доску и снова поставим ее (вместе с гирей) на песок, то теперь гвозди войдут в него значительно глубже (рис. 82). В обоих случаях вес доски был одним и тем же, однако эффект оказался разным. Почему?Изменение давления в зависимости от площади поверхностиВся разница в рассматриваемых случаях заключалась в том, что площадь поверхности, на которую опирались гвозди, в одном случае была больше, а в другом меньше. Ведь сначала песка касались шляпки гвоздей, а затем их острия.

    Мы видим, что результат воздействия зависит не только от силы, с которой тело давит на поверхность, но и от площади этой поверхности. Именно по этой причине человек, способный скользить по рыхлому снегу на лыжах, сразу же проваливается в него, как только их снимет (рис. 83).Следствие изменения площади поверхностиНо дело не только в площади. Важную роль играет и величина прикладываемой силы. Если, например, на ту же. доску (см. рис. 81) положить еще одну гирю, то гвозди (при той же площади опоры) погрузятся в песок еще глубже.

    Силу, прикладываемую перпендикулярно поверхности, называют силой давления на эту поверхность.

    Силу давления не следует путать с давлением. Давление — это физическая величина, равная отношению силы давления, приложенной к данной поверхности, к площади этой поверхности:

    Давление равно силе давления деленной на площадь,(32.1)

    где

    р — давление, F — сила давления, S — площадь.

    Итак, чтобы определить давление, надо силу давления разделить на площадь поверхности, на которую оказывается давление.

    При одной и той же силе давление больше в том случае, когда площадь опоры меньше, и, наоборот, чем больше площадь опоры, тем давление меньше.

    В тех случаях, когда силой давления является вес находящегося на поверхности тела (F = P = mg), давление, оказываемое телом, можно найти по формуле

    Давление тела на поверхность

    Если давление р и площадь S известны, то можно определить силу давления F; для этого надо давление умножить на площадь:

        F = pS    (32.2)

    Сила давления (как и любая другая сила) измеряется в ньютонах. Давление же измеряется в паскалях. Паскаль (1 Па) — это такое давление, которое производит сила давления в 1 Н, будучи приложенной к поверхности площадью 1 м2:

    1 Па = 1 Н/м2.

    Используются также другие единицы давления — гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа):

    1 гПа = 100 Па, 1 кПа = 1000 Па.

    1. Приведите примеры, показывающие, что результат действия силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила. 2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег? 3. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая? 4. Что называют давлением? 5. Какие вы знаете единицы давления? 6. Чем отличается давление от силы давления? 7. Как можно найти силу давления, зная давление и площадь поверхности, к которой приложена сила?

    phscs.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о