የፈሳሽ ግፊት በመርከብ ስር እና ግድግዳ ላይ። የሃይድሮስታቲክ ግፊት ቀመር

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 17:40

የስበት ሃይል የሚሰራው በፈሳሽ ላይ ስለሆነ አንድ ፈሳሽ ነገር ክብደት አለው። ክብደት በድጋፉ ላይ የሚጫንበት ኃይል ማለትም በመርከቡ የታችኛው ክፍል ላይ በሚፈስስበት ቦታ ላይ ነው. የፓስካል ህግ እንዲህ ይላል: በፈሳሹ ላይ ያለው ግፊት ጥንካሬውን ሳይቀይር ወደ ማንኛውም ቦታ ይተላለፋል. ከታች እና በመርከቧ ግድግዳዎች ላይ ያለውን ፈሳሽ ግፊት እንዴት ማስላት ይቻላል? ምሳሌያዊ ምሳሌዎችን በመጠቀም ጽሑፉን እንረዳለን።

ተሞክሮ

እስቲ በፈሳሽ የተሞላ ሲሊንደሪክ ዕቃ እንዳለን እናስብ። የፈሳሹን ንጣፍ ቁመትን እናሳያለን h ፣ የመርከቧ የታችኛው ክፍል - S እና የፈሳሹን ጥንካሬ - ρ። የሚፈለገው ግፊት P. በ 90 ° አንግል ላይ የሚሠራውን ኃይል በዚህ ወለል ስፋት ላይ በማካፈል ይሰላል. በእኛ ሁኔታ, ወለሉ የእቃው የታችኛው ክፍል ነው. P=F/S.

በመርከቡ ስር ያለው የፈሳሽ ግፊት ሃይል ክብደቱ ነው። ከግፊት ኃይል ጋር እኩል ነው. የእኛ ፈሳሽ ቋሚ ነው, ስለዚህ ክብደቱ ከስበት ጋር እኩል ነው(F_strand) በፈሳሹ ላይ ይሰራል፣ እና ስለዚህ የግፊት ኃይል (F=F _ጥንካሬ)። F_{ከባድ የሚገኘው እንደሚከተለው ነው፡ የፈሳሹን ብዛት (ሜ) በነፃ ውድቀት (ሰ) ማባዛት። የፈሳሹ ጥንካሬ ምን እንደሆነ እና በመርከቧ ውስጥ ያለው መጠን ምን እንደሆነ ከታወቀ ጅምላው ሊገኝ ይችላል. m=ρ × ቪ. መርከቧ ሲሊንደራዊ ቅርጽ አለው፣ስለዚህ የሲሊንደሩን መሠረት ቦታ በፈሳሽ ንብርብር ቁመት (V=S×h) በማባዛት ድምጹን እናገኛለን።}

በመርከቧ ስር ያለው የፈሳሽ ግፊት ስሌት

እነዚሁ ልንሰላቸው የምንችላቸው መጠኖች V=S×h; m=ρ × V; F=m×g ወደ መጀመሪያው ቀመር እንተካቸዋለን እና የሚከተለውን አገላለጽ እናገኛለን፡- P=ρ×S×h×g/S። በቁጥር እና በክፍል ውስጥ ያለውን ቦታ S እንቀንስ። ከቀመርው ይጠፋል, ይህም ማለት ከታች ያለው ግፊት በመርከቧ አካባቢ ላይ የተመካ አይደለም. በተጨማሪም፣ በመያዣው ቅርፅ ላይ የተመካ አይደለም።

አንድ ፈሳሽ በመርከቧ ግርጌ ላይ የሚፈጥረው ግፊት ሀይድሮስታቲክ ግፊት ይባላል። "ሃይድሮ" "ውሃ" እና የማይለዋወጥ ፈሳሽ አሁንም ስለሆነ ነው. ከሁሉም ለውጦች በኋላ የተገኘውን ቀመር በመጠቀም (P=ρ × h × g) በመርከቡ የታችኛው ክፍል ላይ ያለውን ፈሳሽ ግፊት ይወስኑ. ፈሳሹ ጥቅጥቅ ባለ መጠን በመርከቧ የታችኛው ክፍል ላይ ያለው ጫና እንደሚጨምር ከገለጻው ሊታይ ይችላል። እሴቱ ምን እንደሆነ በበለጠ በዝርዝር እንመርምር።

በፈሳሽ አምድ ውስጥ ያለው ግፊት

የመርከቧን ታች በተወሰነ መጠን ጨምረናል፣ ለፈሳሹ ተጨማሪ ቦታ ጨምረናል እንበል። ዓሣን በእቃ ማጠራቀሚያ ውስጥ ብናስቀምጠው, በእሱ ላይ ያለው ጫና በመርከቡ ውስጥ ካለፈው ሙከራ እና በሁለተኛው ውስጥ, አንድ ትልቅ ይሆናል? ግፊቱ አሁንም ከዓሣው በታች ካለው ይለወጣል?ውሃ አለ? የለም, ምክንያቱም በላዩ ላይ የተወሰነ የፈሳሽ ንብርብር ስላለ, የስበት ኃይል በእሱ ላይ ይሠራል, ይህም ማለት ውሃ ክብደት አለው. ከታች ያለው አግባብነት የለውም። ስለዚህ, በፈሳሹ ውፍረት ውስጥ ያለውን ግፊት እናገኛለን, እና h ጥልቀት ነው. የግድ ወደ ታች ያለው ርቀት አይደለም፣ የታችኛው ዝቅተኛ ሊሆን ይችላል።

አሳውን ወደ 90° አዙረን በዚያው ጥልቀት ላይ እንደተወነው እናስብ። ይህ በእሷ ላይ ያለውን ጫና ይለውጠዋል? አይደለም, ምክንያቱም በጥልቀት በሁሉም አቅጣጫዎች ተመሳሳይ ነው. ዓሣውን ወደ መርከቡ ግድግዳ ላይ ካመጣን, እዚያው ጥልቀት ላይ ቢቆይ በእሱ ላይ ያለው ጫና ይቀየራል? አይ. በሁሉም ሁኔታዎች, ጥልቀት h ውስጥ ያለው ግፊት ተመሳሳይ ቀመር በመጠቀም ይሰላል. ይህ ማለት ይህ ፎርሙላ የፈሳሹን ግፊት እና የመርከቧን ግድግዳዎች በጥልቅ h ማለትም በፈሳሽ ውፍረት ውስጥ እንድናገኝ ያስችለናል. ጠለቅ ያለ፣ ትልቅ ይሆናል።

በገፋ መርከብ ውስጥ ያለው ጫና

1 ሜትር ርዝመት ያለው ቱቦ እንዳለን እናስብ ሙሉ በሙሉ እንዲሞላ ፈሳሽ ወደ ውስጥ እናስገባዋለን። በትክክል አንድ አይነት ቱቦ እንውሰድ, እስከ ጫፉ ድረስ ተሞልተን በአንድ ማዕዘን ላይ እናስቀምጠው. መርከቦቹ ተመሳሳይ እና ተመሳሳይ በሆነ ፈሳሽ የተሞሉ ናቸው. ስለዚህ, በሁለቱም የመጀመሪያ እና ሁለተኛ ቱቦዎች ውስጥ ያለው ፈሳሽ ክብደት እና ክብደት እኩል ነው. በእነዚህ መያዣዎች ግርጌ ላይ በሚገኙት ቦታዎች ላይ ግፊቱ ተመሳሳይ ይሆናል? በመጀመሪያ ሲታይ የፈሳሾቹ ብዛት ተመሳሳይ ስለሆነ ግፊቱ P₁ ከ P_{2 ጋር እኩል የሆነ ይመስላል። ጉዳዩ ይህ ነው ብለን እናስብ እና እሱን ለማረጋገጥ አንድ ሙከራ እናድርግ።}

የእነዚህን ቱቦዎች የታችኛውን ክፍል በትንሽ ቱቦ ያገናኙ። ከሆነየእኛ ግምት P₁ =P_{2 ነው፣ ፈሳሹ ወደ አንድ ቦታ ይፈስሳል? አይደለም፣ ምክንያቱም ክፍሎቹ በተቃራኒ አቅጣጫ ባሉ ኃይሎች ስለሚነኩ እርስ በርሳቸው ይካሳሉ።}

ከተዳፋው ቱቦ ጫፍ ላይ ፈንጣጣ እናያይዝ። እና በቋሚው ቱቦ ላይ አንድ ቀዳዳ እንሰራለን, ቱቦውን ወደ ውስጥ አስገባን, ወደ ታች የሚታጠፍ. በቀዳዳው ደረጃ ላይ ያለው ግፊት ከላይ ካለው ይበልጣል. ይህ ማለት ፈሳሹ በቀጭኑ ቱቦ ውስጥ ይፈስሳል እና ፈሳሹን ይሞላል. በተያዘው ቱቦ ውስጥ ያለው የፈሳሽ መጠን ይጨምራል፣ ፈሳሹ ከግራ ቱቦ ወደ ቀኝ ይፈስሳል፣ ከዚያም ተነስቶ በክበብ ውስጥ ይሰራጫል።

አሁን ደግሞ ተርባይን በፋኑ ላይ እንጭነዋለን፣ ይህም ከኤሌክትሪክ ጀነሬተር ጋር እናገናኘዋለን። ከዚያ ይህ ስርዓት ምንም ጣልቃ ሳይገባ በራሱ ኤሌክትሪክ ያመነጫል. ያለማቋረጥ ትሰራለች። ይህ “የዘላለም እንቅስቃሴ ማሽን” ይመስላል። ይሁን እንጂ በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ የፈረንሳይ የሳይንስ አካዳሚ እንደነዚህ ያሉትን ፕሮጀክቶች ለመቀበል ፈቃደኛ አልሆነም. የኢነርጂ ቁጠባ ህግ "ዘላለማዊ ተንቀሳቃሽ ማሽን" መፍጠር እንደማይቻል ይናገራል. ስለዚህ የእኛ ግምት P₁ =P₂ የተሳሳተ ነው። በእውነቱ P₁< P_{2። እንግዲያውስ አንግል ላይ በሚገኝ ቱቦ ውስጥ ከታች እና በመርከቧ ግድግዳዎች ላይ ያለውን የፈሳሽ ግፊት እንዴት ማስላት ይቻላል?}

የፈሳሽ ዓምድ ቁመት እና ግፊት

ለማወቅ፣ የሚከተለውን የአስተሳሰብ ሙከራ እናድርግ። በፈሳሽ የተሞላ ዕቃ ይውሰዱ. ከእሱ ውስጥ ሁለት ቱቦዎችን እናስቀምጣለንየብረት ሜሽ. አንዱን በአቀባዊ እናስቀምጠዋለን ፣ ሌላኛው ደግሞ - በግድየለሽነት ፣ የታችኛው ጫፍ ከመጀመሪያው ቱቦ በታች ካለው ጥልቀት ጋር ተመሳሳይ ይሆናል። እቃዎቹ በተመሳሳይ ጥልቀት h ውስጥ ስለሚሆኑ የፈሳሹ የታችኛው እና የመርከቧ ግድግዳዎች ላይ ያለው ግፊት እንዲሁ ተመሳሳይ ይሆናል.

አሁን በቧንቧው ውስጥ ያሉትን ሁሉንም ቀዳዳዎች ይዝጉ። ጠንከር ያሉ በመሆናቸው በታችኛው ክፍሎቻቸው ውስጥ ያለው ግፊት ይቀየራል? አይ. ግፊቱ ተመሳሳይ ቢሆንም, መርከቦቹ በመጠን እኩል ቢሆኑም, በቋሚ ቱቦ ውስጥ ያለው ፈሳሽ መጠን ያነሰ ነው. የቧንቧው የታችኛው ክፍል የሚገኝበት ጥልቀት የፈሳሽ ዓምድ ቁመት ይባላል. ለዚህ ፅንሰ-ሃሳብ ፍቺ እንስጥ፡- ከነጻው ገጽ እስከ ፈሳሽ ውስጥ እስከ አንድ ነጥብ ድረስ በአቀባዊ የሚለካው ርቀት ነው። በምሳሌአችን, የፈሳሽ ዓምድ ቁመት ተመሳሳይ ነው, ስለዚህ ግፊቱ ተመሳሳይ ነው. በቀድሞው ሙከራ, በትክክለኛው ቱቦ ውስጥ ያለው የፈሳሽ ዓምድ ቁመት ከግራ በኩል ይበልጣል. ስለዚህ፣ ግፊቱ P₁ ከP_{2። ያነሰ ነው።}