Materyal sa Presyon sa Fluid
Sa pisika, ang presyur gihubit isip puwersa kada yunit sa gilapdon, diin ang direksyon sa puwersa patindog sa gilapdon sa nawong. Sa matematika, ang presyur gipahayag sa ekwasyon nga P = F/A, diin ang P = presyur, F = puwersa ug A = gilapdon sa nawong. Ang yunit sa puwersa (F) mao ang Newton (N), ang yunit sa gilapdon mao ang metro kwadrado (m² ) . Tungod kay ang presyur mao ang puwersa kada yunit sa gilapdon, ang yunit sa presyur mao ang N/m² . Laing ngalan sa N/m² mao ang pascal (Pa). Ang Pascal gigamit isip yunit sa presyur agig pasidungog kang Blaise Pascal.
Kon ang usa ka pluwido nagpahulay, kini mohatag og puwersa nga patindog sa tibuok nawong nga kini nakontak. Pananglitan, hunahunaa ang tubig sa usa ka baso; ang matag bahin sa tubig mohatag og puwersa nga patindog sa bungbong sa bildo. Busa, ang matag bahin sa tubig mohatag og puwersa nga patindog sa matag yunit sa gilapdon sa sudlanan nga giokupar niini. Kini usa ka importante nga kabtangan sa usa ka static fluid, usa ka pluwido nga nagpahulay. Kon ang usa ka pluwido mohatag og puwersa sa usa ka nawong, diin ang puwersa dili patindog, ang nawong mohatag og puwersa sa reaksyon, dili usab patindog. Kini ang hinungdan sa pag-agos sa pluwido. Apan, sa tinuod lang, ang pluwido magpabilin nga nagpahulay. Busa, sa usa ka pluwido nga nagpahulay, ang puwersa kanunay nga patindog sa nawong sa sudlanan nga giokupar niini.
Laing importanteng kinaiya sa usa ka pluwido nga nagpahulay mao nga kini kanunay nga mohatag og presyur sa tanang direksyon. Aron mas masabtan kini, ibutang ang usa ka naglutaw nga butang sa usa ka sudlanan sa tubig. Kung ang tubig hingpit nga wala molihok, ang butang magpabilin nga wala molihok tungod kay ang presyur nga gihatag sa tibuok nawong niini parehas. Kung ang presyur sa tubig dili parehas, adunay usa ka net nga puwersa, nga hinungdan sa paglihok sa butang.
Epekto sa giladmon sa presyur
Giunsa makaapekto ang giladmon o gitas-on sa presyur sa pluwido? Parehas ba ang presyur sa tubig sa dagat sa giladmon nga 10 metros sa presyur sa tubig sa dagat sa giladmon nga 100 metros? Atong tagdon ang presyur sa tubig sa usa ka sudlanan sama sa gipakita sa hulagway. Ang gitas-on sa kolum sa likido kay h ug ang cross-sectional area niini kay A. Unsa ang presyur sa tubig sa ilawom sa sudlanan?
w = gibug-aton sa tubig, h = gitas-on sa kolum sa tubig sa usa ka silindrong sudlanan, A = gilapdon sa nawong ug P ang presyur.
Impormasyon:
w = grabidad
ρ = densidad
m = masa
g = pagpadali tungod sa grabidad
V = hA = gidaghanon sa kolum sa likido (h = gitas-on, A = gilapdon sa nawong)
Kon atong idugang kini sa pressure equation, atong makuha:
p = ρ gh → Ekwasyon 1 (sirado nga sudlanan)
p = pa + ρ gh → Ekwasyon 2 (bukas nga sudlanan)
Impormasyon:
pa = Presyon sa atmospera
ρ gh = Presyon sa hidrostatiko
Sa hulagway sa ibabaw, ang presyur sa atmospera wala gipakita, apan sa tinuud, kung ang sudlanan nga adunay tubig bukas, ang presyur sa atmospera molihok usab sa ibabaw sa tubig, nga gipunting paubos.
Base sa equation sa ibabaw, makita nga ang pressure direktang proporsyonal sa density ug giladmon sa likido (ang gravitational acceleration nagpabilin nga makanunayon). Samtang motaas ang giladmon sa likido, motaas usab ang pressure. Ang mga likido halos dili mapilit tungod sa gibug-aton sa likido sa ibabaw nila, busa ang density sa likido magpabilin nga makanunayon. Kung ang kalainan sa gitas-on dako kaayo (pananglitan, sa lawom kaayo nga tubig sa dagat), ang density gamay ra ang kalainan. Bisan pa, kung ang kalainan sa gitas-on dili kaayo dako, ang density sa likido halos parehas ra o ang kalainan gamay ra kaayo nga mahimo kini nga ibaliwala.
Mahimo usab natong gamiton ang ekwasyon sa ibabaw aron makalkulo ang kalainan sa presyur sa lainlaing giladmon. Ang ekwasyon sa ibabaw mahimong isulat pag-usab sama sa:
Presyon sa Atmospera
Kon mosalom kita sa ilalom sa tubig, ang atong tibuok lawas maputos sa tubig. Kon mas lawom ang atong pagsalom, mas dako ang presyur nga atong mabati. Sa tinuod lang, matag adlaw kita maputos usab sa atmospera, nga kanunay nga mopilit sa tanang bahin sa atong lawas, sama sa atong pagkanaa sa ilalom sa tubig. Sama sa tubig sa dagat, ang nawong sa Yuta mahimong ikatandi sa "salog sa dagat" sa atmospera. Kon tinuod nga ang atmospera mopilit usab sa tanang bahin sa atong lawas sa tanang panahon, nganong dili man nato kini mabati, nga daw naa kita sa ilawom sa dagat? Ang mga selula sa atong lawas nagmintinar og internal nga presyur nga halos parehas sa external nga presyur. Mao kini ang hinungdan nganong dili nato mabati ang mga epekto niining kalainan sa presyur.
Ang presyur sa atmospera sa Yuta mausab usab uban sa kataas. Bisan pa, ang presyur sa atmospera gamay ra ang kalainan gikan sa presyur sa mga likido. Ang pagbag-o sa densidad sa mga likido gamay ra kaayo alang sa gagmay nga kalainan sa giladmon, busa ang densidad sa mga likido giisip nga parehas. Lahi kini sa densidad sa atmospera sa Yuta. Ang densidad sa atmospera sa Yuta managlahi pag-ayo uban sa kataas. Ang densidad sa hangin sa lainlaing mga kataas managlahi, busa dili nato makalkulo ang presyur sa atmospera gamit ang equation nga nakuha sa ibabaw. Dugang pa, walay klaro nga utlanan sa atmospera diin masukod ang kataas. Ang presyur sa atmospera managlahi usab uban sa panahon. Aron mahibal-an ang presyur sa atmospera, mohimo kita og mga sukod.
Pagsukod sa Presyon
Si Evangelista Torricelli (1608–1647), usa ka estudyante ni Galileo, nakaugmad og pamaagi sa pagsukod sa presyur sa atmospera niadtong 1643 gamit ang iyang mercury barometer. Ang barometer gilangkoban sa usa ka taas nga tubo nga bildo nga puno sa mercury. Ang tubo nga bildo nga puno sa mercury gibaliktad sa usa ka plato nga puno usab sa mercury.
Kon ang usa ka tubo nga bildo nga adunay mercury balihon, ang tumoy sa tubo dili mapuno sa mercury, kini adunay mercury vapor lamang kansang presyur gamay ra kaayo nga wala tagda (p2 = 0). Sa ibabaw sa mercury sa plato, adunay presyur sa atmospera nga gipunting paubos (ang atmospera mopilit sa mercury sa plato). Kini nga presyur sa atmospera nagsuporta sa kolum sa mercury sa tubo nga bildo. Sa hulagway, ang presyur sa atmospera gisimbolo sa po Ang gidak-on sa presyur sa atmospera mahimong makalkulo gamit ang ekwasyon:
p o = ρ gh
Base sa mga resulta sa pagsukod, ang aberids nga presyur sa atmospera sa lebel sa dagat kay 1,013 x 105 N /m2 . Ang gidak-on sa presyur sa atmospera sa lebel sa dagat gigamit sa pagtino sa laing yunit sa presyur, nga mao ang atm (atmospera). Busa 1 atm = 1,013 x 105 N /m2 = 101,3 kPa (kPa = kilo pascal). Ang laing yunit sa presyur mao ang bar (kasagarang gigamit sa meteorolohiya). 1 bar = 1,00 x 105 N /m2 = 100 kPa.
Giunsa pagkuha ang balor sa presyur sa atmospera sa ibabaw?
Ang pagsukod naggamit sa prinsipyo nga gipakita ni Torricelli sa ibabaw. Ang gitas-on sa mercury column nga gigamit kay 76 cm (ang presyur sa atmospera makasuporta lang sa mercury column nga 76,0 cm lang ang gitas-on), diin ang temperatura sa mercury nga gigamit kay eksaktong 0. oC ug ang gidak-on sa pagpadali sa grabidad kay 9,8 m/s2Ang densidad sa mercury niini nga kondisyon kay 13,6 x 103 kg / m3Presyon sa atmospera:
Sukod sa presyur
Daghang mga himan nga gigamit sa pagsukod sa presyur, lakip na ang open tube manometer.
Sa usa ka open-tube manometer, diin ang tubo pormag U, ang tubo partially nga napuno sa likido (mercury o tubig). Ang nasukod nga presyur may kalabutan sa kalainan sa duha ka gitas-on sa mga likido nga gisulod sa tubo. Ang presyur gikalkulo gamit ang equation:
Sa kinatibuk-an, dili ang produkto sa ρ gh ang gikalkulo kondili ang gitas-on sa likido (h) tungod kay ang presyur usahay gipahayag sa milimetro sa mercury (mm hg) o milimetro sa tubig (mm H 2 O). Laing ngalan sa mm hg mao ang torr (agig handumanan ni Evangelista Torricelli).
Gawas sa mga manometer, adunay uban pang mga instrumento sa pagsukod, nga mao ang aneroid barometer, mekanikal ug elektrikal, lakip ang mga gauge sa presyur sa ligid, ug uban pa. Ang instrumento nga gigamit ni Torricelli sa pagsukod sa presyur sa atmospera gitawag usab nga mercury barometer, diin ang usa ka tubo nga bildo gipuno sa mercury ug dayon balihon ngadto sa usa ka plato nga adunay sulod usab nga mercury.
Rated Pressure, Gauge Pressure ug Absolute Pressure
Kon pun-an og hangin ang mga ligid sa sakyanan, kasagarang gamiton ang air pressure gauge. Kini makasiguro nga ang presyur sa ligid dili kaayo ubos o taas. Kon pun-an og hangin ang mga ligid, ang presyur sa hangin lang sa sulod sa ligid ang gisukod. Ang presyur sa atmospera wala gikonsiderar. Dili lang kon mosukod sa presyur sa ligid, apan sa kadaghanan sa ubang mga pagsukod sa presyur, ang presyur sa atmospera wala gisukod. Kini nga gisukod nga presyur gitawag og gisukod nga presyur. Busa, unsa ang kalainan tali niini ug sa hingpit nga presyur?
Ang hingpit nga presyur = presyur sa atmospera + nasukod nga presyur. Busa aron makuha ang hingpit nga presyur, atong idugang ang nasukod nga presyur sa presyur sa atmospera. Sa ato pa, ang hingpit nga presyur = kinatibuk-ang presyur. Sa matematika, kini mahimong isulat sama sa:
p = pa + p nga sukod
Pananglitan, kon ang presyur sa ligid nga atong gisukod = 100 kPa, nan ang hingpit nga presyur mao ang:
p = pa + p nga sukod
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Ang hingpit nga presyur = 201 kPa.
Adunay laing termino: gauge pressure, nailhan usab nga gauge pressure. Ang gauge pressure mao ang sobra nga presyur nga labaw sa presyur sa atmospera. Pananglitan, hunahunaa ang presyur sa ligid sa motorsiklo. Kung ang ligid sa motorsiklo nahubas, ang presyur sa sulod sa ligid katumbas sa presyur sa atmospera (Presyon sa atmospera = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Kung ang ligid mapuno sa hangin, ang presyur sa ligid natural nga motaas. Kung ang presyur sa ligid molapas sa 101 kPa, ang sobra nga presyur gitawag usab nga gauge pressure.
Mga Pananglitan nga Pangutana sa Presyon sa Fluid
Pananglitan nga pangutana 1:
Usa ka submarino ang milubog hangtod sa giladmon nga 200 metros. Unsa ang presyur nga nasinati sa submarino?
ang pag-dive? g = 10 m/s2
Panaghisgot
Nasayran nga:
Giladmon (h) = 200 m
Densidad sa tubig dagat (ρ) = 1,03 x 103 kg / m3 = 1030 kg / m3 (tan-awa ang talaan sa densidad)
Presyon sa atmospera (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 = 1x105 (Kg m/s)2)/m2 = 1x105 Kg/ms2
Pagpadali tungod sa grabidad (g) = 10 m/s2
Nangutana: Presyon
Tubag:
Bukas ang sudlanan busa wala gilakip ang presyur sa atmospera sa mga kalkulasyon.
Pananglitan nga pangutana 2:
Usa ka 10-metros nga gihabogon nga tangke sa tubig ang napuno sa tubig. Kon ang ibabaw sa tangke sa tubig
kon sirado, unsa ang presyur sa tubig sa ilawom sa sudlanan? g = 10 m/s2
Panaghisgot
Nasayran nga:
Gitas-on (h) = 10 m
Densidad sa tubig (ρ) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
Presyon sa atmospera (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 = 1x105 (kg m/s)2) / m2 = 1x105 Kg/ms2
Pagpadali tungod sa grabidad (g) = 10 m/s2
Nangutana: Presyon
Tubag:
Sirado ang sudlanan busa ang presyur sa atmospera wala iapil sa mga kalkulasyon.
Pananglitan nga pangutana 3:
Ang gitas-on sa kolum sa tubig (tuo) = 50 cm, samtang ang gitas-on sa pikas kolum sa likido (wala) = 30 cm. Unsa ang densidad sa pikas nga likido?
Panaghisgot
Nasayran nga:
Pagpadali tungod sa grabidad (g) = 10 m/s2
Lebel sa tubig (h)1) = 50 sentimetros
Densidad sa tubig (ρ1) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
Ubang gitas-on sa pluwido (h)2) = 30 sentimetros
Densidad sa ubang mga likido (ρ2) = ?
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
Ang presyur sa atmospera (Pa) ug ang pagpadali sa grabidad (g) parehas, busa kini dili magkatugma.
Pananglitan nga pangutana 4:
Sulod sa usa ka tubo nga bildo adunay likido nga 10 cm ang gitas-on. Ang presyur sa tubig sa ilawom sa tubo kay 1200 N/m.2Kon g = 10 m/s2. Balewalaa ang presyur sa hangin. Unsa ang densidad sa likido?
A. 800 kg/m3
B. 900 kg/m3
C. 1000 kg/m3
D. 1200 kg/m3
E. 1300 kg/m3
Panaghisgot:
Nailhan kini :
Ketinggian likido (h) = 10 cm = 0,1 metros
Presyon sa tubig (P) sa base sa tubo = 1200 N/m2
Pagpadali sa Grabidad (g) = 10 m/s2
Nangutana :
Densidad likido?
tubag :
Densidad ang likido kay 1200 kg/m3.
Ang saktong tubag kay D.
Pananglitan nga pangutana 5:
Ang mercury sa konektadong mga sudlanan adunay kalainan sa nawong nga 3 cm. Ang densidad sa mercury = 13,6 gr/cm3Ang gitas-on sa likido sa tubo sa wala kay 10 cm. Unsa ang densidad sa likido?
A. 800 kg/m3
B. 1030 kg/m3
C. 1080 kg/m3
D. 1300 kg/m3
E. 1360 kg/m3
Panaghisgot:
Nailhan kini :
Gitas-on (h) sa Mercury = 3 cm = 0,03 m
Densidad sa mercury = 13,6 gr/cm3 = 13600 kg / m3
Gitas-on (h) sa likido = 10 cm = 0,1 m
Nangutana :
Densidad likido?
Tubag:
Ang sistema anaa sa estado sa static equilibrium busa ang presyur sa likido (wala nga tubo) = presyur sa mercury (tuo nga tubo)
Phangin + Plikido =Phangin + Pmercury
Parehas ra ang presyur sa hangin busa kini giwagtang gikan sa equation
P likido = P hangin
Ang saktong tubag kay C.
