Tlak je skalárne množstvo rovnajúce sa pomeru normálnej zložky sily pôsobiacej na elementárnu plochu vo vnútri kvapaliny k ploche tejto elementárnej plochy.
Tangenciálne zložky sily D F nie významné, pretože viesť k tekutosti kvapaliny, t.j. nerovnováha.
Jednotky tlaku. V SI – Pa (pascal): 1 Pa = 1 N/m 2 ;
v GHS – dyn/cm2.
Mimosystémové jednotky: fyzikálna (normálna) atmosféra (atm) sa rovná tlaku ortuťového stĺpca vysokého 760 mm;
milimeter ortuti (mmHg).
1 mm. Hg čl. = r Hg gh = (13,6 x 103 kg/m3) x (9,81 m/s2) x (10-3 m) = 133 Pa.
1 atm = 760 mm. Hg čl. = 1,01 x 105 Pa.
Vlastnosti kvapaliny (plynu) v pokoji.
1. Sila vyvolaná tlakom kvapaliny v pokoji pôsobí vždy kolmo na povrch, s ktorým je toto médium v kontakte.
2. Kvapaliny a plyny vytvárajú tlak vo všetkých smeroch.
Sily pôsobiace na častice kvapaliny alebo plynu sú jedného z dvoch typov.
1) Objemové sily- sú to sily dlhého dosahu, ktoré pôsobia na každý prvok objemu kvapaliny alebo plynu. Príkladom takejto sily je gravitačná sila.
2) Povrchové sily- sú to sily krátkeho dosahu, ktoré vznikajú v dôsledku priameho kontaktu medzi vzájomne pôsobiacimi prvkami kvapaliny, plynu a pevnej látky na ich spoločnej hranici. Príkladom povrchovej sily je sila atmosférického tlaku.
Pascalov zákon. Povrchové sily pôsobiace na stacionárnu kvapalinu (alebo plyn) vytvárajú tlak, ktorý je rovnaký vo všetkých bodoch kvapaliny (plynu). Veľkosť tlaku v akomkoľvek bode kvapaliny (plynu) nezávisí od smeru (t.j. od orientácie elementárnej plochy).
Dôkaz.
1. Dokážme, že tlak v danom bode kvapaliny je vo všetkých smeroch rovnaký.
Ryža. 5.1.1.a Obr. 5.1.1.b
Aby sme to dokázali, použijeme princíp vytvrdzovania: Akýkoľvek prvok tekutiny možno považovať za tuhú látku a na tento prvok možno aplikovať rovnovážne podmienky tuhej látky.
Vyberme mentálne v blízkosti daného bodu kvapaliny nekonečne malý stuhnutý objem v tvare trojstenného hranolu (obr. 5.1.1), ktorého jedna z plôch (čela OBCD) je umiestnená horizontálne. Plochy báz AOB a KDC sa budú považovať za malé v porovnaní s plochami bočných plôch. Potom bude objem hranola malý a následne aj gravitačná sila pôsobiaca na tento hranol bude malá.
Na každú stranu hranola pôsobia povrchové sily F 1 , F 2 a F 3. Z rovnováhy tekutín to vyplýva 
, t.j. vektory F 1 , F 2 a F 3 tvoria trojuholník (na obr. 5.1.1.b), podobný trojuholníku. Potom
.
Vynásobme menovateľov týchto zlomkov OD = BC = AK, Þ
, Þ 
, Þ .
teda tlak v stacionárnej kvapaline nezávisí od orientácie oblasti vo vnútri kvapaliny.
2. Dokážme, že tlak v ľubovoľných dvoch bodoch kvapaliny je rovnaký.
Uvažujme dva ľubovoľné body A a B tekutiny, oddelené od seba vzdialenosťou DL. Vyberme si ľubovoľne orientovaný valec v kvapaline, ktorého stredy sú nami zvolené body A a B (obr. 5.1.2). Budeme predpokladať, že plochy podstav valca DS sú malé, potom budú malé aj objemové sily v porovnaní s povrchovými silami.
Predpokladajme, že tlaky v bodoch A a B sú rôzne: , potom , čo znamená, že zvolený objem sa začne pohybovať. Výsledný rozpor to dokazuje tlak v ľubovoľných dvoch bodoch v kvapaline je rovnaký.
Príkladom povrchových síl, pre ktoré platí Pascalov zákon, je sila atmosférického tlaku.
Atmosférický tlak- to je tlak, ktorým atmosférický vzduch pôsobí na všetky telesá; rovná sa gravitačnej sile pôsobiacej na stĺpec vzduchu s jednotkovou základnou plochou.
Torricelliho skúsenosť preukázala prítomnosť atmosférického tlaku a umožnila ho prvýkrát zmerať. Táto skúsenosť bola opísaná v roku 1644.
Ryža. 5.1.3. Ryža. 5.1.4.
V tomto experimente sa dlhá sklenená trubica, na jednom konci utesnená, naplní ortuťou; potom sa jeho otvorený koniec upne, potom sa trubica prevráti, upnutý koniec sa spustí do nádoby s ortuťou a svorka sa odstráni. Ortuť v trubici o niečo klesne, t.j. Časť ortuti sa naleje do nádoby. Objem priestoru nad ortuťou v trubici nazývaná torrichelova prázdnota. (Tlak pár ortuti v dutine torrichelu pri 0 °C je 0,025 Pa.)
Hladina ortuti v trubici je rovnaká bez ohľadu na to, ako je trubica inštalovaná: vertikálne alebo pod uhlom k horizontále (obr. 5.1.3). Za normálnych normálnych podmienok je vertikálna výška ortuti v trubici h= 760 mm. Ak namiesto ortuti bola trubica naplnená vodou, potom výška h= 10,3 m.
Prístroje používané na meranie atmosférického tlaku sú tzv barometre. Najjednoduchším ortuťovým barometrom je Torricelliho trubica.
Aby sme vysvetlili, prečo Torricelliho trubica skutočne umožňuje merať atmosférický tlak, prejdeme k úvahe o objemových silách a výpočtu závislosti tlaku v kvapaline od hĺbky. h.
Tlak v kvapaline vytvorený objemovými silami, t.j. gravitácia sa nazýva hydrostatický tlak.
Získame vzorec pre tlak kvapaliny v hĺbke h. Aby sme to dosiahli, vyberieme v kvapaline stuhnutý hranol, ktorého jedna zo základov je umiestnená na povrchu kvapaliny a druhá v hĺbke h(obr. 5.1.4). V tejto hĺbke pôsobia sily znázornené na obrázku na rovnobežnosten.
Sily pôsobiace na rovnobežnosten pozdĺž osi X vyvážený. Zapíšme si podmienku rovnováhy síl pozdĺž osi r.
Kde p 0 – atmosférický tlak, – hmotnosť rovnobežnostena, r – hustota kvapaliny. Potom
, (5.1.3)
Prvý člen vo vzorci (5.1.3) je spojený s povrchovými silami a druhý člen 
, nazývaný hydrostatický tlak, je spojený so silami tela.
Ak sa nádoba s kvapalinou pohybuje so zrýchlením a, smeruje nadol, potom podmienka (5.1.2) nadobúda tvar: , Þ
V stave nulovej gravitácie ( a = g) hydrostatický tlak je nulový.
Príklady aplikácie Pascalovho zákona.
1. Hydraulický lis (obr. 5.1.5).
.
3. Hydrostatický paradox . (obr. 5.1.8).
Zoberme si tri nádoby rôznych tvarov, ale s rovnakou prierezovou plochou dna. Predpokladajme, že táto plocha je S = 20 cm2 = 0,002 m2. Hladina vody vo všetkých nádobách je rovnaká a rovná sa h = 0,1 m, vzhľadom na rôzne tvary nádob však obsahujú rôzne množstvá vody. Najmä nádoba A obsahuje vodu s hmotnosťou 3 N, nádoba B obsahuje vodu s hmotnosťou 2 N a nádoba C obsahuje vodu s hmotnosťou 1 N.
Hydrostatický tlak na dne vo všetkých nádobách je rovnaký 
Pa. Sila tlaku vody na dno nádob N je tiež rovnaká Ako môže voda s hmotnosťou 1 N v tretej nádobe vytvoriť tlakovú silu 2 N?
Uvažujme kvapalinu, ktorá je v nádobe pod piestom (obr. 1), keď sily pôsobiace na voľný povrch kvapaliny sú výrazne väčšie ako hmotnosť kvapaliny alebo kvapalina je v beztiažovom stave, t.j. že na kvapalinu pôsobia iba povrchové sily a hmotnosť kvapaliny možno zanedbať. Vyberme si v duchu nejaký malý valcový ľubovoľne orientovaný objem kvapaliny. Na základňu tohto objemu kvapaliny pôsobia tlakové sily a zvyšok kvapaliny a na bočnú plochu tlakové sily. Rovnovážny stav pre malý objem uvoľnený v kvapaline:
V projekcii na os Vôl:
tie. tlak vo všetkých bodoch beztiažovej stacionárnej tekutiny je rovnaký.
Keď sa zmení povrchová sila, hodnoty sa zmenia p 1 a p 2, ale ich rovnosť zostane zachovaná. Prvýkrát to založil B. Pascal.
Pascalov zákon: kvapalina (plyn) prenáša vonkajší tlak, ktorý je na ňu vytváraný chudými silami, vo všetkých smeroch bez zmeny.
Tlak vyvíjaný na kvapalinu alebo plyn sa prenáša nielen v smere sily, ale aj do každého bodu kvapaliny (plynu) v dôsledku pohyblivosti molekúl kvapaliny (plynu).
Tento zákon je priamym dôsledkom absencie statických trecích síl v kvapalinách a plynoch.
Pascalov zákon neplatí v prípade pohybujúcej sa kvapaliny (plynu), ako aj v prípade, keď je kvapalina (plyn) v gravitačnom poli; Je teda známe, že s nadmorskou výškou klesá atmosférický a hydrostatický tlak
Archimedov zákon: na teleso ponorené do kvapaliny (alebo plynu) pôsobí vztlaková sila rovnajúca sa hmotnosti kvapaliny (alebo plynu) vytlačenej týmto telesom (tzv. mocou Archimeda)
F A = ρ gV,
kde ρ je hustota kvapaliny (plynu), g je zrýchlenie voľného pádu, a V- objem ponoreného telesa (alebo časť objemu telesa nachádzajúca sa pod hladinou). Ak teleso pláva na povrchu alebo sa pohybuje rovnomerne nahor alebo nadol, potom sa vztlaková sila (tiež nazývaná Archimedova sila) rovná veľkosti (a opačného smeru) gravitačnej sile pôsobiacej na objem vytlačenej kvapaliny (plynu). telom a aplikuje sa na ťažisko tohto objemu .
Pokiaľ ide o teleso, ktoré je v plyne, napríklad vo vzduchu, na nájdenie zdvíhacej sily je potrebné nahradiť hustotu kvapaliny hustotou plynu. Napríklad héliový balón letí nahor, pretože hustota hélia je menšia ako hustota vzduchu.
Pri absencii gravitácie, teda v stave beztiaže, Archimedov zákon nefunguje. Astronauti tento jav dobre poznajú. Najmä pri nulovej gravitácii nedochádza k javu (prirodzenej) konvekcie, preto sa napríklad chladenie vzduchom a vetranie obytných priestorov kozmickej lode vykonáva násilne ventilátormi.
Stav plávajúcich telies
Správanie sa telesa nachádzajúceho sa v kvapaline alebo plyne závisí od vzťahu medzi modulmi gravitácie a Archimedovou silou, ktoré na toto teleso pôsobia. Možné sú tieto tri prípady:
Telo sa utopí;
Teleso pláva v kvapaline alebo plyne;
Telo sa vznáša hore, kým sa nezačne vznášať.
Iná formulácia (kde je hustota telesa, je hustota média, v ktorom je ponorené):
· - telo sa utopí;
· - telo pláva v kvapaline alebo plyne;
· - telo sa vznáša hore, kým sa nezačne vznášať.
Bernoulliho rovnica.
Bernoulliho zákon je dôsledkom zákona zachovania energie pre stacionárny tok ideálnej (teda bez vnútorného trenia) nestlačiteľnej tekutiny: 
, tu je hustota kvapaliny, je rýchlosť prúdenia, je výška, v ktorej sa nachádza príslušný kvapalný prvok, je tlak v bode v priestore, kde sa nachádza ťažisko príslušného kvapalného prvku, je gravitačné zrýchlenie. Konštanta na pravej strane sa zvyčajne nazýva tlak, alebo celkový tlak, ako aj Bernoulliho integrál. Rozmer všetkých členov je jednotka energie na jednotku objemu kvapaliny.
Podľa Bernoulliho zákona zostáva celkový tlak v ustálenom toku tekutiny pozdĺž toku konštantný. Celkový tlak pozostáva z hmotnosti (ρ gh), statický ( p) a dynamický tlak.
Z Bernoulliho zákona vyplýva, že so znižovaním prietokového prierezu v dôsledku zvyšovania rýchlosti, teda dynamického tlaku, klesá statický tlak. Bernoulliho zákon platí v čistej forme len pre kvapaliny, ktorých viskozita je nulová, teda kvapaliny, ktoré sa nelepia na povrch potrubia. V skutočnosti sa experimentálne zistilo, že rýchlosť kvapaliny na povrchu pevnej látky je takmer vždy presne nulová (okrem prípadu separácie prúdom za niektorých zriedkavých podmienok). Bernoulliho zákon možno aplikovať na prúdenie ideálnej nestlačiteľnej tekutiny cez malý otvor v bočnej stene alebo dne širokej nádoby.
Pre stlačiteľný ideálny plyn 
, (konštanta pozdĺž prúdnice alebo vírovej čiary), kde je adiabatická konštanta plynu, p- tlak plynu v bode, ρ - hustota plynu v bode, v- rýchlosť prúdenia plynu, g- gravitačné zrýchlenie, h- výška vzhľadom na pôvod. Pri pohybe v nerovnomernom poli gh je nahradený potenciálom gravitačného poľa.
Tlak v kvapaline. Pascalov zákon
V kvapalinách sú častice mobilné, takže nemajú svoj vlastný tvar, ale majú svoj vlastný objem a odolávajú stláčaniu a rozťahovaniu; neodolajú šmykovej deformácii (teková vlastnosť).
Existujú dva typy statického tlaku v kvapaline v pokoji: hydrostatický A externé. V dôsledku priťahovania k Zemi kvapalina vyvíja tlak na dno a steny nádoby, ako aj na telesá nachádzajúce sa v nej. Tlak spôsobený hmotnosťou stĺpca kvapaliny sa nazýva hydrostatický. Tlak tekutiny v rôznych výškach je rôzny a nezávisí od orientácie miesta, na ktoré sa aplikuje.
Nech je kvapalina vo valcovej nádobe s plochou prierezu S; výška stĺpca kvapaliny h. Potom
Hydrostatický tlak kvapaliny závisí od hustoty R kvapalina, od zrýchlenia g voľného pádu a od hĺbky h, v ktorej sa daný bod nachádza. Nezáleží na tvare stĺpca kvapaliny.
Hĺbka h sa meria vertikálne od uvažovaného bodu po hladinu voľného povrchu kvapaliny.
V podmienkach beztiaže nie je v kvapaline žiadny hydrostatický tlak, pretože za týchto podmienok sa kvapalina stáva beztiažovou. Vonkajší tlak charakterizuje stlačenie kvapaliny pod vplyvom vonkajšej sily. Rovná sa:
Príklad vonkajšieho tlaku: atmosférický tlak a tlak vytvorený v hydraulických systémoch. Francúzsky vedec Blaise Pascal (1623-1662) zistil: kvapaliny a plyny prenášajú tlak, ktorý na ne pôsobí, rovnako vo všetkých smeroch (Pascalov zákon). Na meranie tlaku použite tlakomery.
Ich dizajn je veľmi rôznorodý. Ako príklad uvažujme zariadenie na meranie tlaku kvapaliny. Skladá sa z trubice v tvare U, ktorej jeden koniec je spojený so zásobníkom, v ktorom sa meria tlak. Podľa rozdielu stĺpcov v kolenách tlakomeru možno určiť tlak.
Žiadne dvojky
Je známe, že plyn vypĺňa celý objem, ktorý je mu poskytnutý. Zároveň tlačí na dno a steny nádoby. Tento tlak je spôsobený pohybom a zrážkou molekúl plynu so stenami nádoby. Tlak na všetky steny bude rovnaký, pretože všetky smery sú rovnaké.
Tlak plynu závisí od:
Z hmotnosti plynu - čím viac plynu v nádobe, tým väčší tlak,
-v závislosti od objemu nádoby - čím menší objem s plynom určitej hmotnosti, tým väčší tlak,
- na teplote - so zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje rýchlosť pohybu molekúl, ktoré intenzívnejšie interagujú a narážajú do stien nádoby, a preto sa zvyšuje tlak.
Na skladovanie a prepravu plynov sú silne stlačené, čo spôsobuje veľké zvýšenie ich tlaku. Preto sa v takýchto prípadoch používajú špeciálne, veľmi odolné oceľové valce. Takéto valce napríklad skladujú stlačený vzduch v ponorkách.
Francúzsky fyzik Blaise Pascal zaviedol zákon, ktorý popisuje tlak kvapalín alebo plynov. Pascalov zákon: Tlak pôsobiaci na kvapalinu alebo plyn sa prenáša nezmenený do každého bodu kvapaliny alebo plynu.
Kvapaliny, rovnako ako všetky telesá na Zemi, sú ovplyvnené gravitáciou. Preto každá vrstva kvapaliny v nádobe tlačí svojou hmotnosťou na ostatné vrstvy a tento tlak sa podľa Pascalovho zákona prenáša všetkými smermi. To znamená, že vo vnútri kvapaliny je tlak a na rovnakej úrovni je rovnaký vo všetkých smeroch. S hĺbkou sa tlak tekutiny zvyšuje. Tlak kvapaliny závisí aj od vlastností kvapaliny, t.j. na jeho hustote.
Keďže tlak tekutiny rastie s hĺbkou, potápač môže pracovať v hĺbkach až 100 metrov v bežnom ľahkom potápačskom obleku. Vo veľkých hĺbkach je potrebná špeciálna ochrana. Na výskum v hĺbke niekoľkých kilometrov sa používajú batysféry a batyskafy, ktoré odolajú výraznému tlaku.
xn—-7sbfhivhrke5c.xn--p1ai
Tlak v kvapaline. Pascalov zákon. Závislosť tlaku v kvapaline od hĺbky
Tento videonávod je k dispozícii na základe predplatného
Máte už predplatné? Vstúpiť
V tejto lekcii sa pozrieme na rozdiel medzi kvapalnými a plynnými telesami a pevnými telesami. Ak chceme zmeniť objem kvapaliny, budeme musieť vyvinúť veľkú silu porovnateľnú s tou, ktorou pôsobíme pri zmene objemu pevnej látky. Dokonca aj na zmenu objemu plynu je potrebná veľmi vážna sila, ako sú čerpadlá a iné mechanické zariadenia. Ale ak chceme zmeniť tvar kvapaliny alebo plynu a urobiť to dostatočne pomaly, potom nebudeme musieť vynaložiť žiadne úsilie. Toto je hlavný rozdiel medzi kvapalinou a plynom od pevnej látky.
Tlak tekutiny
Aký je dôvod tohto účinku? Faktom je, že keď sú rôzne vrstvy kvapaliny voči sebe posunuté, nevznikajú v nej žiadne sily spojené s deformáciou. V kvapalnom a plynnom prostredí nedochádza k žiadnym posunom ani deformáciám, ale v pevných telesách pri pokuse o pohyb jednej vrstvy proti druhej vznikajú značné elastické sily. Preto hovoria, že kvapalina má tendenciu vyplniť spodnú časť objemu, v ktorom je umiestnená. Plyn má tendenciu vyplniť celý objem, do ktorého je umiestnený. Ale to je vlastne mylná predstava, keďže ak sa pozrieme na našu Zem zvonku, uvidíme, že plyn (atmosféra Zeme) klesá a má tendenciu zapĺňať určitú oblasť na zemskom povrchu. Horná hranica tejto oblasti je celkom plochá a hladká, ako povrch kvapaliny, ktorá napĺňa moria, oceány a jazerá. Ide o to, že hustota plynu je oveľa menšia ako hustota kvapaliny, takže ak by bol plyn veľmi hustý, spadol by rovnakým spôsobom a videli by sme hornú hranicu atmosféry. V dôsledku skutočnosti, že v kvapalinách a plynoch nedochádza k žiadnym posunom alebo deformáciám, všetky sily pôsobia medzi rôznymi oblasťami kvapalného a plynného média, sú to sily smerujúce pozdĺž normálneho povrchu oddeľujúceho tieto časti. Takéto sily, smerujúce vždy pozdĺž normálového povrchu, sa nazývajú tlakové sily. Ak veľkosť tlakovej sily na určitom povrchu vydelíme plochou tohto povrchu, dostaneme hustotu tlakovej sily, ktorá sa jednoducho nazýva tlak (alebo sa niekedy pridáva hydrostatický tlak), a to aj v plynnom prostredí. , keďže z hľadiska tlaku sa plynné médium prakticky nelíši od kvapalného prostredia.
Pascalov zákon
Vlastnosti rozloženia tlaku v kvapalnom a plynnom prostredí sa skúmali od začiatku 17. storočia prvým, kto stanovil zákony rozloženia tlaku v kvapalnom a plynnom prostredí, bol francúzsky matematik Blaise Pascal.
Veľkosť tlaku nezávisí od smeru normály k povrchu, na ktorý tento tlak pôsobí, to znamená, že rozloženie tlaku je izotropné (rovnaké) vo všetkých smeroch.
Tento zákon bol stanovený experimentálne. Predpokladajme, že v určitej kvapaline je obdĺžnikový hranol, ktorého jedna z nôh je umiestnená vertikálne a druhá - horizontálne. Tlak na zvislú stenu bude P2, tlak na vodorovnú P3, tlak na ľubovoľnú stenu P1. Tri strany tvoria pravouhlý trojuholník, tlakové sily pôsobiace na tieto strany smerujú kolmo na tieto plochy. Keďže zvolený objem je v stave rovnováhy, pokoja a nikam sa nepohybuje, súčet síl naň pôsobiacich je teda rovný nule. Sila pôsobiaca kolmo na preponu je úmerná ploche povrchu, to znamená, že sa rovná tlaku krát plocha povrchu. Sily pôsobiace na zvislé a vodorovné steny sú tiež úmerné plochám týchto plôch a smerujú tiež kolmo. To znamená, že sila pôsobiaca na vertikálu smeruje horizontálne a sila pôsobiaca na horizontálu smeruje vertikálne. Tieto tri sily tvoria nulu, preto tvoria trojuholník, ktorý je úplne podobný tomuto trojuholníku.
Ryža. 1. Rozloženie síl pôsobiacich na objekt
Vzhľadom na podobnosť týchto trojuholníkov a sú podobné, pretože strany, ktoré ich tvoria, sú na seba kolmé, vyplýva, že koeficient úmernosti medzi plochami strán tohto trojuholníka by mal byť rovnaký pre všetky strany, tj. P1 = P2 = P3.
Potvrdzujeme tak Pascalov experimentálny zákon, ktorý hovorí, že tlak je nasmerovaný ľubovoľným smerom a má rovnakú veľkosť. Takže sme zistili, že podľa Pascalovho zákona je tlak v danom bode v kvapaline rovnaký vo všetkých smeroch.
Teraz dokážeme, že tlak na rovnakej úrovni v kvapaline je všade rovnaký.
Ryža. 2. Sily pôsobiace na steny valca
Predstavme si, že máme valec naplnený kvapalinou s hustotou ρ , tlak na steny valca je P 1 a P 2, keďže hmotnosť kvapaliny je v pokoji, sily pôsobiace na steny valca budú rovnaké, pretože ich plochy sú rovnaké, to znamená P 1 = P 2. Takto sme dokázali, že v kvapaline na rovnakej úrovni je tlak rovnaký.
Závislosť tlaku v kvapaline od hĺbky
Uvažujme tekutinu nachádzajúcu sa v gravitačnom poli. Gravitačné pole pôsobí na kvapalinu a snaží sa ju stlačiť, ale kvapalina je stlačená veľmi slabo, pretože nie je stlačiteľná a pri akomkoľvek vplyve je hustota kvapaliny vždy rovnaká. Toto je vážny rozdiel medzi kvapalinou a plynom, takže vzorce, ktoré budeme uvažovať, sa týkajú nestlačiteľnej kvapaliny a nie sú použiteľné v plynnom prostredí.
Ryža. 3. Položka s kvapalinou
Uvažujme objekt s plochou kvapaliny S = 1, výškou h, hustotou kvapaliny ρ, ktorý je v gravitačnom poli s tiažovým zrýchlením g. Je tam tlak tekutiny P 0 hore a tlak P h dole, keďže objekt je v rovnovážnom stave, súčet síl naň pôsobiacich bude rovný nule. Gravitačná sila sa bude rovnať hustote kvapaliny na gravitačné zrýchlenie a objem Ft = ρ g V, pretože V = h S a S = 1, dostaneme Ft = ρ g h.
Celková tlaková sila sa rovná tlakovému rozdielu vynásobenému plochou prierezu, ale keďže ju máme rovnú jednotke, potom P = P h - P 0
Keďže sa tento objekt nepohybuje, tieto dve sily sú si navzájom rovné Ft = P.
Dostaneme závislosť tlaku tekutiny od hĺbky alebo zákon hydrostatického tlaku. Tlak v hĺbke h sa líši od tlaku v nulovej hĺbke o hodnotu ρ g h: P h = P 0 + (ρ g h).
Zákon komunikujúcich nádob
Pomocou dvoch odvodených výrokov môžeme odvodiť ďalší zákon – zákon komunikujúcich nádob.
Ryža. 4. Komunikačné nádoby
Do týchto nádob nalejeme kvapalinu s hustotou ρ. Zákon o komunikujúcich nádobách hovorí: hladiny v týchto nádobách budú úplne rovnaké. Dokážme toto tvrdenie.
Tlak na vrchu menšej nádoby P 0 bude menší ako tlak na dne nádoby o hodnotu ρ g h, rovnakým spôsobom bude tlak P 0 menší ako tlak na dne väčšej nádoby. o rovnaké množstvo ρ g h, pretože ich hustota a hĺbka sú rovnaké, preto budú tieto hodnoty pre nich rovnaké.
Ak sa do nádob nalejú kvapaliny s rôznou hustotou, ich hladiny budú odlišné.
Záver. Hydraulický lis
Zákony hydrostatiky zaviedol Pascal na začiatku 17. storočia a odvtedy na základe týchto zákonov funguje obrovské množstvo rôznych hydraulických strojov a mechanizmov. Pozrieme sa na zariadenie nazývané hydraulický lis.
Ryža. 5. Hydraulický lis
V nádobe pozostávajúcej z dvoch valcov s prierezovými plochami S 1 a S 2 je naliata kvapalina inštalovaná v rovnakej výške. Umiestnením piestov do týchto valcov a pôsobením sily F 1 dostaneme F 1 = P 0 S 1.
Vzhľadom na skutočnosť, že tlaky aplikované na piesty sú rovnaké, je ľahké vidieť, že sila, ktorá musí byť aplikovaná na veľký piest, aby ho udržal v pokoji, prekročí silu, ktorá je aplikovaná na malý piest, pomer týchto síl je plocha veľkého piesta delená plochou malého piesta.
Pôsobením ľubovoľne malej sily na malý piest vyvinieme veľmi veľkú silu na väčší piest – presne tak funguje hydraulický lis. Sila, ktorá bude pôsobiť na väčší lis alebo na časť umiestnenú na tomto mieste, bude ľubovoľne veľká.
Ďalšou témou sú Archimedove zákony pre nehybné telesá.
Domáca úloha
- Definujte Pascalov zákon.
- Čo hovorí zákon o komunikujúcich nádobách?
- Odpovedzte na otázky zo stránky (Zdroj).
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základná úroveň) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fyzika 10. ročník. – M.: Ilexa, 2005.
- Gromov S.V., Rodina N.A. Fyzika 7. ročník, 2002.
Pascalov zákon pre kvapaliny a plyny
Kvapaliny a plyny prenášajú tlak, ktorý na ne pôsobí, rovnako vo všetkých smeroch.
Tento zákon objavil v polovici 14. storočia francúzsky vedec B. Pascal a následne dostal svoje meno.
Skutočnosť, že kvapaliny a plyny prenášajú tlak, sa vysvetľuje vysokou pohyblivosťou častíc, z ktorých sú zložené, to ich výrazne odlišuje od pevných telies, ktorých častice sú neaktívne a môžu len oscilovať okolo svojich rovnovážnych polôh. Povedzme, že plyn je v uzavretej nádobe s piestom, jeho molekuly rovnomerne vypĺňajú celý objem, ktorý je mu poskytnutý. Pohneme piestom, čím znížime objem nádoby, vrstva plynu susediaca s piestom sa stlačí, molekuly plynu budú umiestnené hustejšie ako v určitej vzdialenosti od piestu. Po určitom čase sa však častice plynu, ktoré sa podieľajú na chaotickom pohybe, zmiešajú s inými časticami, hustota plynu sa vyrovná, ale bude väčšia ako pred pohybom piestu. V tomto prípade sa zvyšuje počet nárazov na dno a steny nádoby, preto sa tlak piestu prenáša plynom vo všetkých smeroch rovnako a v každom bode sa zvyšuje o rovnakú hodnotu. Podobné úvahy možno použiť aj na kvapaliny.
Formulácia Pascalovho zákona
Tlak vytvorený vonkajšími silami na kvapalinu (plyn) v pokoji prenáša látka vo všetkých smeroch bez zmeny do ktoréhokoľvek bodu kvapaliny (plynu) a stien nádoby.
Pascalov zákon platí pre nestlačiteľné a stlačiteľné kvapaliny a plyny, ak sa stlačiteľnosť zanedbá. Tento zákon je dôsledkom zákona zachovania energie.
Hydrostatický tlak kvapalín a plynov
Kvapaliny a plyny prenášajú nielen vonkajší tlak, ale aj tlak, ktorý vzniká existenciou gravitácie. Táto sila vytvára tlak vo vnútri kvapaliny (plynu), ktorý závisí od hĺbky ponorenia, pričom aplikované vonkajšie sily zvyšujú tento tlak v ktoromkoľvek bode látky o rovnakú hodnotu.
Tlak vyvíjaný kvapalinou (plynom) v pokoji sa nazýva hydrostatický. Hydrostatický tlak ($p$) v akejkoľvek hĺbke vo vnútri kvapaliny (plynu) nezávisí od tvaru nádoby, v ktorej sa nachádza, a rovná sa:
kde $h$ je výška stĺpca kvapaliny (plynu); $\rho$ je hustota látky. Zo vzorca (1) pre hydrostatický tlak vyplýva, že vo všetkých miestach kvapaliny (plynu), ktoré sú v rovnakej hĺbke, je tlak rovnaký. S rastúcou hĺbkou sa zvyšuje hydrostatický tlak. V hĺbke 10 km je teda tlak vody približne $ ^8 Pa$.
Dôsledok Pascalovho zákona: tlak v ktoromkoľvek bode na rovnakej horizontálnej úrovni kvapaliny (plynu) v rovnovážnom stave má rovnakú hodnotu.
Príklady problémov s riešeniami
Cvičenie. Uvedené sú tri nádoby rôznych tvarov (obr. 1). Plocha dna každej nádoby je $ S $. V ktorej z nádob je tlak tej istej kvapaliny na dne najväčší?
Riešenie. Tento problém sa zaoberá hydrostatickým paradoxom. Dôsledkom Pascalovho zákona je, že tlak kvapaliny nezávisí od tvaru nádoby, ale je určený výškou stĺpca kvapaliny. Keďže podľa podmienok problému je plocha dna každej nádoby rovná S, z obr. 1 vidíme, že výška stĺpcov kvapaliny je rovnaká, napriek rozdielnej hmotnosti kvapaliny, sila „váhového“ tlaku na dno vo všetkých nádobách je rovnaká a rovná sa hmotnosti kvapaliny vo valcovej nádobe. Vysvetlenie tohto paradoxu spočíva v tom, že sila tlaku kvapaliny na naklonené steny má vertikálnu zložku, ktorá v nádobe, ktorá sa zužuje k vrchu, smeruje nadol a v rozširujúcej sa nahor.
Cvičenie. Obrázok 2 zobrazuje dve spojené nádoby s kvapalinou. Prierez jednej z nádob je $n\$ krát menší ako druhej. Nádoby sú uzavreté piestami. Na malý piest pôsobí sila $F_2.\ $Aká sila musí pôsobiť na veľký piest, aby bol systém v rovnovážnom stave?
Riešenie.Úloha predstavuje schému hydraulického lisu, ktorý pracuje na základe Pascalovho zákona. Tlak, ktorý vytvára prvý piest na kvapalinu, je:
Druhý piest vyvíja tlak na kvapalinu:
Ak je systém v rovnováhe, $p_1$ a $p_2$ sú rovnaké, píšeme:
Poďme zistiť veľkosť sily pôsobiacej na veľký piest:
Tlak v kvapalinách Pascalov zákon
§ 11. Pascalov zákon. Komunikačné nádoby
Nechajte kvapalinu (alebo plyn) uzavrieť v uzavretej nádobe (obr. 17).
Tlak vyvíjaný na kvapalinu v ktoromkoľvek mieste na jej hranici, napríklad piestom, sa prenáša bez zmien na všetky body kvapaliny - Pascalov zákon.
Pascalov zákon platí aj pre plyny. Tento zákon možno odvodiť zvážením rovnovážnych podmienok ľubovoľných valcových objemov mentálne identifikovaných v kvapaline (obr. 17), pričom sa berie do úvahy skutočnosť, že kvapalina tlačí na akýkoľvek povrch len kolmo na ňu.
Použitím rovnakej techniky je možné ukázať, že v dôsledku prítomnosti rovnomerného gravitačného poľa je rozdiel tlakov na dvoch úrovniach kvapaliny, ktoré sú od seba výškovo vzdialené vo vzdialenosti `H`, daný vzťahom `Deltap= rhogH`, kde `rho` je hustota kvapaliny . to znamená
v spojených nádobách naplnených homogénnou kvapalinou je tlak vo všetkých bodoch kvapaliny umiestnených v rovnakej horizontálnej rovine rovnaký, bez ohľadu na tvar nádob.
V tomto prípade sú povrchy kvapaliny v komunikujúcich nádobách nastavené na rovnakú úroveň (obr. 18).
Tlak, ktorý vzniká v kvapaline vplyvom gravitačného poľa, sa nazýva hydrostatický. V kvapaline v hĺbke "H", počítané od povrchu kvapaliny, je hydrostatický tlak "p=rhogH". Celkový tlak v kvapaline je súčtom tlaku na povrchu kvapaliny (zvyčajne atmosférického tlaku) a hydrostatického tlaku.
- Prednáška 1. Medzinárodné právo súkromné v systéme ruského práva 1.3. Systém medzinárodného práva súkromného Medzinárodné právo súkromné sa podobne ako mnohé odvetvia práva delí na dve časti: všeobecnú a špeciálnu. Všeobecná časť pojednáva o […]
- Téma 1: Všeobecné ustanovenia trestného práva 1.7. Pojem, druhy a štruktúra noriem trestného práva výkonného Norma trestného práva výkonného je všeobecne záväzné, formálne definované pravidlo správania zamerané na […]
- Miniencyklopédia o pravidlách bezpečného správania Prezentácia lekcie Pozor! Ukážky snímok slúžia len na informačné účely a nemusia predstavovať všetky funkcie prezentácie. Ak […]
- Aké sú formy a typy vlastníctva predmetov zo sveta zvierat? Podľa federálneho zákona „o faune“ (článok 4) je fauna na území Ruskej federácie majetkom štátu. Na kontinentálnej […]
- Ak ste si zabudli poistku doma AK STE ZABUDLI DOMA POISTKU, AKO DOKÁŽETE INŠPEKTOROVI, ŽE EXISTUJE VOZIDLO BYLO KÚPENÉ V MARCI V MARCI A ZAREGISTRUJTE V MARCI BEZ POISTENIA NIE SÚ REGISTROVANÉ Odpovede od dobrých právnikov (10) poobede, Vlad! zodpovednosť za […]
- Poskytovanie finančnej pomoci na financovanie špecifických účelových výdavkov Jednou z charakteristických čŕt poskytovania finančnej pomoci vo forme dotácií alebo dotácií je ich adresnosť a adresnosť. V […]
Pascalov zákon - Tlak vyvíjaný na kvapalinu (plyn) v ktoromkoľvek mieste na jej hranici, napríklad piestom, sa prenáša bez zmeny na všetky body kvapaliny (plynu).
Ale zvyčajne sa používa takto:
Povedzme si niečo o Pascalovom zákone:
Každá častica kvapaliny nachádzajúca sa v gravitačnom poli Zeme je ovplyvnená gravitačnou silou. Pod vplyvom tejto sily tlačí každá vrstva kvapaliny na vrstvy umiestnené pod ňou. V dôsledku toho je tlak vo vnútri kvapaliny na rôznych úrovniach nebude rovnaký. Preto je v kvapalinách tlak v dôsledku ich hmotnosti.
Z toho môžeme usúdiť: Čím hlbšie sa ponoríme pod vodu, tým silnejší bude na nás tlak vody pôsobiť
Tlak spôsobený hmotnosťou kvapaliny sa nazýva hydrostatický tlak.
Graficky je závislosť tlaku od hĺbky ponorenia do kvapaliny znázornená na obrázku.
Na základe Pascalov zákon Ovládajú sa rôzne hydraulické zariadenia: brzdové systémy, lisy, čerpadlá, čerpadlá atď.
Pascalov zákon neuplatňuje sa v prípade pohybujúcej sa kvapaliny (plynu), ako aj v prípade, keď sa kvapalina (plyn) nachádza v gravitačnom poli; Je teda známe, že s nadmorskou výškou klesá atmosférický a hydrostatický tlak.
Vo vzorci sme použili:
Tlak
Okolitý tlak
Hustota kvapaliny
Blaise Pascal bol francúzsky matematik, fyzik a filozof, ktorý žil v polovici 17. storočia. Študoval správanie kvapalín a plynov a skúmal tlak.
Všimol si, že tvar nádoby nemá žiadny vplyv na tlak kvapaliny v nej. Sformuloval aj princíp: Kvapaliny a plyny prenášajú tlak, ktorý na ne pôsobí, rovnako vo všetkých smeroch.
Tento princíp sa nazýva Pascalov zákon pre kvapaliny a plyny.
Je potrebné pochopiť, že tento zákon nezohľadnil gravitačnú silu pôsobiacu na kvapalinu. V skutočnosti, Tlak tekutiny sa zvyšuje s hĺbkou v dôsledku priťahovania k Zemi, a to je hydrostatický tlak.
Na výpočet jeho hodnoty použite vzorec: 
- tlak v stĺpci kvapaliny.
- ρ - hustota tekutiny;
- g - zrýchlenie voľného pádu;
- h - hĺbka (výška stĺpca kvapaliny).
Celkový tlak tekutiny v akejkoľvek hĺbke je súčtom hydrostatického tlaku a tlaku spojeného s vonkajšou kompresiou: 
kde p0 je vonkajší tlak, napríklad piestu v nádobe s vodou.
Aplikácia Pascalovho zákona v hydraulike
Hydraulické systémy používajú nestlačiteľné kvapaliny, ako je olej alebo voda, na prenos tlaku z jedného bodu do druhého v kvapaline so zvýšenou silou. Hydraulické zariadenia sa používajú na drvenie pevných látok v lisoch. Lietadlá majú hydrauliku nainštalovanú v brzdových systémoch a podvozku.
Keďže Pascalov zákon platí aj pre plyny, existujú v technike pneumatické systémy, ktoré využívajú tlak vzduchu.
Archimedova sila. Stav plávajúcich telies
Poznanie Archimedovskej sily (tiež známej ako vztlaková sila) je dôležité pri snahe pochopiť, prečo sa niektoré telesá vznášajú, zatiaľ čo iné sa potápajú.
Pozrime sa na príklad. Muž je v bazéne. Keď je úplne ponorený pod vodou, môže ľahko vykonať salto, salto alebo vyskočiť veľmi vysoko. Na súši je vykonávanie takýchto kúskov oveľa náročnejšie.
Táto situácia v bazéne je možná vďaka tomu, že na človeka vo vode pôsobí Archimedova sila. V kvapaline sa tlak zvyšuje s hĺbkou (to platí aj pre plyn). Keď je teleso úplne pod vodou, prevládne tlak kvapaliny zdola nad tlakom zhora a teleso sa začne vznášať.
Archimedov zákon
Na teleso v kvapaline (plyne) pôsobí vztlaková sila rovnajúca sa hmotnosti množstva kvapaliny (plynu), ktorú vytlačí ponorená časť telesa.
- Ft - gravitácia;
- Fa - Archimedova sila;
- ρl - hustota kvapaliny alebo plynu;
- Vv. a. - objem vytlačenej kvapaliny (plynu) rovný objemu ponorenej časti telesa;
- Pv. a. - hmotnosť vytlačenej kvapaliny.
Stav plavby
- FT>FA - telo sa topí;
- FT< FA - тело поднимается к поверхности до тех пор, пока не окажется в положении равновесия и не начнёт плыть;
- FT = FA - teleso je v rovnováhe vo vodnom alebo plynnom prostredí (pláva).
