Vloeistofstatika – probleme en oplossings
Vloeistofdruk
1. Wat is die verskil tussen die hidrostatiese druk van bloed tussen die brein en die voetsole van ' n persoon wie se lengte 165 cm is (veronderstel die digtheid van bloed = 1.0 × 10³ kg /m³ , versnelling as gevolg van swaartekrag = 10 m/ s² )
Bekend:
Hoogte (h) = 165 cm = 165/100 m = 1.65 meter
Digtheid van bloed (ρ) = 1.0 × 10³ kg / m³
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ s²
Gesoek: vloeistof druk
oplossing:
P = ρ gh
P = (1.0 × 10³ ) (10)(1.65)
P = (1.0 × 10⁴ ) (1.65)
P = 1.65 x 10⁴ N / m²
U-pyp
2. 'n AU-pyp word aanvanklik met water gevul eerder as een pyp wat met olie gevul is, soos in die figuur hieronder getoon. Die digtheid van water is 1000 kg/m³ . As die hoogte van die olie 8 cm is en die hoogte van die water 5 cm, wat is die digtheid van die olie?
Bekend:
Digtheid van water = 1000 kg.m⁻³
Die hoogte van die water (h² ) = 5 cm
Die hoogte van die olie (h1 ) = 8 cm
Gesoek: digtheid van olie
oplossing:
ρ 1 gh 1 = ρ 2 gh 2
ρ 1 h 1 = ρ 2 h 2
(1000)(5) = (ρ² ) (8)
5000 = (ρ² ) (8)
ρ² = 625 kg.m⁻³
3. 'n Pyp is eers met paraffien gevul en toe water bygevoeg. As die massa paraffien 0.8 gram/cm³ is en die digtheid van water 1 gram/cm³ is en die deursnee-area 1.25 cm² is . Bepaal hoeveel water bygevoeg moet word sodat die hoogteverskil van die paraffienoppervlak 15 cm is.
A. 9 ml
B. 12 ml
C. 15 ml
D. 18 ml
Bekend:
Digtheid van keroseen (ρ1 ) = 0.8 gram/ cm3
Digtheid van water (ρ² ) = 1 gram/ cm³
Deursnee-oppervlakte van die pyp e = 1.25 cm²
Die hoogteverskil van die oppervlak van keroseen (h1 ) = 15 cm
Gesoek: Hoeveelheid water
oplossing:
Die hoogte van water (h² ) :
ρ 1 gh 1 = ρ 2 gh 2
(0,8)(15)(1)( u² )
h² = 12 cm
Watervolume:
V = ( Deursnee-oppervlakte van die pyp e ) ( hoogte van water)
V = (1.25 cm² ) (12 cm)
V = 15 cm³
1 liter = 1 dm³ = 10³ cm³
1 milliliter = 10⁻³ liter s = ( 10⁻³ )(10⁻³ ) cm³ = 1 cm³
Die volume water is 15 cm³ = 15 milliliter
Die korrekte antwoord is C.
4. 'n Pyp U gevul met water met 'n digtheid van 1000 kg/m³ . Een kolom van pyp U gevul met gliserien met 'n digtheid van 1200 kg/m³ . As die hoogte van die gliserien 4 cm is, bepaal die hoogteverskil van beide kolomme van die pyp.
A. 0.8 cm
B. 4 cm
C. 8 cm
D. 12 cm
Bekend:
Digtheid van water (ρ1 ) = 1000 kg/ m3
Digtheid van gliserien (ρ² ) = 1200 kg/ m³
Hoogte van gliserien (h² ) = 4 cm
Gewenste: Die hoogteverskil van beide kolomme van die pyp.
oplossing:
Die hoogte van die kolom van die pyp (h1 ) :
ρ 1 h 1 = ρ 2 h 2
(1000)(u1 ) = (1200)(4)
(1000)(h1 ) = 4800
h1 = 4.8 cm
Die hoogteverskil van beide kolomme van die pyp U = h 1 – h 2 = 4.8 cm – 4 cm = 0.8 cm
Die korrekte antwoord is A.
5. 'n Pyp U het twee oop punte gevul met water met 'n massa van 1 g/cm³ . Die deursnee-area langs die pyp is dieselfde, dit is 1 cm² . Iemand blaas aan die een punt van die voet van die pyp sodat die oppervlak van die water aan die ander voet 10 cm van sy oorspronklike posisie styg. As die versnelling as gevolg van swaartekrag gelyk is aan 10 m/s², bepaal dan die krag wat deur daardie persoon uitgeoefen word.
A. 20 kilodins
B. 10 kilodins
C. 2 kilodyne
D. 1 kilodyne
Bekend:
Verander alle eenhede na die Internasionale stelsel.
Digtheid van water (ρ1 ) = 1 gr/cm3 = 10⁻³ kg / 10⁻⁶ m3 = 10⁻³ kg / m3
Dwarssnitoppervlakte van pyp (A) = 1 cm² = 10⁻⁴ m²
Die verandering van kolom van pyp (h) = 10 cm = 1 dm = 10-1 m
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 ms -2 = 10 1 ms -2
Volume van bewegende water (V) = (A)(h) = (1 cm² ) (10 cm) = 10 cm³ = ( 10¹ ) ( 10⁻⁶ m³ ) = 10⁻⁶ m³
Gewenste : Krag (F) wat deur die persoon uitgeoefen word.
oplossing:
Die krag wat deur daardie persoon uitgeoefen is = gewig van water met 'n hoogte van 10 cm
F = w
F = mg —–> Vergelyking van digtheid: m = ρ V
F = ρ V g
F = (10³ ) (10⁻⁴ )( 10⁻⁴ )( 10⁻¹ )
F = (10⁴ ) ( 10⁻⁴ )
F = 10 -1 Newton —–> 1 Newton = 10 5 dyn
F = (10-1 ) (10 5 dyn)
F = 10⁴ dyne
F = 10 kilodyne
Die korrekte antwoord is B.
6. 'n Y-vormige buis word onderstebo geplaas sodat die linker- en regtervoet in twee soorte vloeistof gedompel word. Nadat beide voete in die vloeistof gedompel is, word die bokant van die Y-pyp met die vinger toegemaak en opwaarts getrek, sodat die twee bene van die Y-pyp gevul word met 'n kolom van verskillende hoëdigtheidvloeistowwe. As die digtheid van die eerste vloeistof 0.80 gram.cm -3 is en die tweede digtheid 0.75 gram.cm -3 is , en die onderste vloeistofkolom 8 cm is, bepaal dan die hoogteverskil tussen die twee vloeistofkolomme op die U-pyp.
A. 1.0666 cm
B. 0.9375 cm
C. 0.3533 cm
D. 0.5333 cm
Bekend:
Digtheid van eerste vloeistof (ρ1 ) = 0,80 gram.cm⁻³
Digtheid van tweede vloeistof (ρ² ) = 0,75 gram.cm⁻³
Die hoogte van die onderste vloeistof (h1 ) = 8 cm
Gesoek: Die hoogteverskil tussen die twee vloeistofkolomme op U- pyp
oplossing:
Die hoogte van die hoër vloeistowwe (h² ) :
ρ 1 h 1 = ρ 2 h 2
(0.80)(8) = (0.75)( h² )
6.4 = 0.75 ( u² )
h² = 6.4 / 0.75
h² = 8.5 cm
Die hoogteverskil van vloeistowwe = h² – h¹ = 8.5333 cm – 8 cm = 0.5333 cm
Die korrekte antwoord is D.
7. 'n Klip met 'n volume van 0.5 m³ word in 'n vloeistof met 'n digtheid van 1.5 gr cm⁻³ geplaas . Die versnelling as gevolg van swaartekrag is 10 ms⁻² . Wat is die dryfkrag?
Bekend:
Volume van klip (V) = 0.5 m³
Digtheid van water (ρ) = 1.5 gr cm⁻³ = 1500 kg m⁻³
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 ms -2
Gewenste: dryfkrag ( FA )
oplossing:
Die vergelyking van die dryfkrag:
F A = ρ g V = (1500 kg m⁻³ ) (10 ms⁻² ) (0.5 m³ ) = 7500 kg m/s² = 7500 Newton
float
8. 'n Blok ys dryf in die see soos in die figuur hieronder getoon. Die digtheid van die see is 1.2 gr cm⁻³ en die digtheid van ys is 0.9 gr c⁻³ . Die volume ys in seewater = ……. x die volume ys in die lug.
Bekend:
Digtheid van see (ρ see ) = 1.2 gr cm⁻³
Digtheid van ys (ρ ys ) = 0.9 gr c –3
Gewenste: Die volume ys in seewater = ……. x die volume ys in die lug.
oplossing:
Die volume ys in die see = 0.75
Die volume ys in lug = 0.25
Die volume ys in seewater = 3 x die volume ys in lug (3 x 0.25 = 0.75).
9. 'n Voorwerp dryf in 'n vloeistof waar 2/3 van die voorwerp in die vloeistof is. As die digtheid van die voorwerp 0.6 gr cm³ is , wat is dan die digtheid van water?
Bekend:
Die deel van die voorwerp in vloeistof = 2/3
Digtheid van voorwerp = 0.6 gr cm³ = 600 kg m³
Gewenste: die digtheid van die vloeistof (x)
oplossing:
Die digtheid van die vloeistof is 900 kg m³
10. Hout dryf in water, waar 3/5 van die hout in die water is. As die digtheid van water 1 × 10³ kg/m³ is , wat is die digtheid van hout?
Bekend:
Deel van voorwerp in water = 3/5
Digtheid van water = 1×10³ kg /m³ = 1000 kg/ m³
Gewenste: Die digtheid van hout (x)
oplossing:
Die digtheid van hout is 600 kg/m³ = 6 x 10² kg / m³
- Wat is vloeistofstatika?
- Antwoord: Vloeistatika, ook bekend as hidrostatika, is die tak van vloeistofmeganika wat vloeistowwe in rus bestudeer en die kragte wat deur statiese vloeistowwe op ondergedompelde voorwerpe en houerwande uitgeoefen word.
- Hoe wissel druk in 'n vloeistof met diepte?
- Antwoord: In 'n statiese vloeistof neem druk lineêr toe met diepte as gevolg van die gewig van die vloeistofkolom bo enige gegewe diepte. Die verandering in druk met diepte word gegee deur , Waar is die vloeistofdigtheid, is die gravitasieversnelling, en ℎ is die diepte.
- Wat is Pascal se beginsel?
- Antwoord: Pascal se beginsel bepaal dat 'n verandering in druk wat op 'n ingeslote vloeistof toegepas word, onverminderd na alle dele van die vloeistof en na die wande van sy houer oorgedra word.
- Hoe werk 'n hidrouliese hysbak gebaseer op vloeistofstatika-beginsels?
- Antwoord: 'n Hidrouliese hysbak gebruik Pascal se beginsel. Wanneer 'n klein krag op 'n klein suier toegepas word, skep dit druk in die vloeistof. Hierdie druk word onverminderd deur die vloeistof oorgedra en oefen 'n baie groter krag op 'n groter suier uit, wat die hysbak in staat stel om swaar voorwerpe met relatief min moeite op te lig.
- Wat is dryfkrag en hoe hou dit verband met vloeistofstatika?
- Antwoord: Die dryfkrag is die opwaartse krag wat deur 'n vloeistof op enige ondergedompelde voorwerp uitgeoefen word. Volgens Archimedes se beginsel is die dryfkrag op 'n voorwerp gelyk aan die gewig van die vloeistof wat deur die voorwerp verplaas word.
- Waarom dryf of sink voorwerpe in vloeistowwe?
- Antwoord: Of 'n voorwerp dryf of sink, hang af van die verhouding tussen die dryfkrag en die voorwerp se gewig. As die dryfkrag (as gevolg van die verplaasde vloeistof) groter is as die voorwerp se gewig, sal dit dryf. As die voorwerp se gewig groter is, sal dit sink.
- Wat is die konsep van hidrostatiese druk?
- Antwoord: Hidrostatiese druk is die druk wat deur 'n vloeistof in rus uitgeoefen word as gevolg van die swaartekrag. Dit neem lineêr toe met diepte in die vloeistof en word bereken as , Waar is die druk op die oppervlak, is die vloeistofdigtheid, is die gravitasieversnelling, en ℎ is die diepte.
- Hoe hou atmosferiese druk verband met vloeistofstatika?
- Antwoord: Die atmosfeer kan as 'n vloeistof beskou word. Atmosferiese druk is die druk wat uitgeoefen word deur die gewig van die lug bo 'n gegewe punt. Dit neem af met hoogte, soortgelyk aan hoe die druk in 'n vloeistof afneem soos 'n mens opwaarts in die vloeistofkolom beweeg.
- Watter rol speel die vorm van 'n houer in die drukverspreiding van 'n statiese vloeistof daarin?
- Antwoord: In vloeistofstatika hang die druk op 'n gegewe diepte slegs af van die hoogte van die vloeistofkolom bo daardie diepte, nie van die vorm van die houer nie. Dus is druk op 'n spesifieke diepte dieselfde ongeag die houer se vorm.
- Wat is die betekenis van die hidrostatiese paradoks?
- Antwoord: Die hidrostatiese paradoks beklemtoon dat in vloeistofstatika, die krag wat deur 'n statiese vloeistof op die bodem van 'n houer uitgeoefen word, slegs afhang van die hoogte van die vloeistofkolom, nie die volume of die vorm van die houer nie. Dus oefen baie verskillende houers met dieselfde vloeistofhoogte dieselfde druk by hul basis uit, selfs al hou hulle verskillende hoeveelhede vloeistof.
