Tsab xov xwm hais txog Kev Nyuaj Siab hauv cov kua dej
Hauv kev kawm txog physics, lub zog yog txhais tias yog lub zog ib cheeb tsam, qhov twg qhov kev coj ntawm lub zog yog perpendicular rau thaj chaw ntawm lub zog. Hauv lej, lub zog yog qhia los ntawm kab zauv P = F / A, qhov twg P = lub zog, F = lub zog thiab A = thaj chaw ntawm lub zog. Chav ntawm lub zog (F) yog Newton (N), chav ntawm thaj chaw yog lub 'meter' square (m2 ) . Vim tias lub zog yog lub zog ib cheeb tsam, chav ntawm lub zog yog N/m2 . Lwm lub npe rau N/m2 yog Pascal (Pa). Pascal tau siv ua chav siab los hwm Blaise Pascal.
Thaum cov kua dej nyob ntawm so, cov kua dej muab lub zog uas yog perpendicular rau tag nrho qhov chaw ntawm kev sib cuag. Piv txwv li, peb tshuaj xyuas cov dej hauv lub khob; txhua qhov ntawm cov dej muab lub zog nrog qhov kev taw qhia perpendicular rau phab ntsa iav. Yog li txhua qhov ntawm cov dej muab lub zog perpendicular rau txhua qhov chaw ntawm lub thawv uas nws nyob. Qhov no yog ib qho ntawm cov khoom tseem ceeb ntawm cov kua dej zoo li qub. Thaum cov kua dej ua rau lub zog ua haujlwm ntawm qhov chaw, qhov twg qhov kev taw qhia ntawm lub zog tsis perpendicular, qhov chaw yuav muab lub zog teb uas nws qhov kev taw qhia tsis perpendicular. Qhov no yuav ua rau cov kua dej ntws. Tab sis tus kab mob khaub thuas, id yog nyob ntawm so. Yog li qhov xaus lus yog, hauv cov kua dej ruaj khov, qhov kev taw qhia ntawm lub zog yeej ib txwm perpendicular rau qhov chaw ntawm lub thawv.
Lwm yam tseem ceeb ntawm cov kua dej uas tsis txav mus los yog tias cov kua dej ib txwm muaj zog rau txhua qhov kev taw qhia. Yuav kom nkag siab zoo dua qhov kev piav qhia no, muab ib yam khoom uas tuaj yeem ntab rau hauv dej tso rau hauv lub thawv. Yog tias cov dej so, ces yam khoom ntawd tsis txav vim tias tib lub zog ua haujlwm rau tag nrho saum npoo ntawm yam khoom. Yog tias lub zog dej tsis zoo ib yam, ces yuav muaj lub zog tag nrho, uas yuav ua rau yam khoom txav mus los.
[irp]
Cov nyhuv ntawm qhov tob rau ntawm qhov siab
Qhov tob lossis qhov siab cuam tshuam li cas rau lub zog ntawm cov kua dej? Lub zog ntawm dej hiav txwv ntawm qhov tob 10 meters puas zoo ib yam li lub zog ntawm dej hiav txwv ntawm qhov tob 100 meters? Cia peb rov xyuas lub zog ntawm dej hauv lub thawv raws li pom hauv daim duab. Qhov siab ntawm cov kem kua dej yog h thiab thaj chaw hla A. Lub zog ntawm dej nyob hauv qab ntawm lub thawv yog dab tsi?
w = qhov hnyav ntawm dej, h = qhov siab ntawm cov dej hauv lub thawv cylindrical, A = thaj chaw ntawm qhov chaw, thiab P yog qhov siab.
Qhov hnyav ntawm cov kua dej yog:
ρ = m / V
m = ρ V
m = ρ h A
Qhov hnyav ntawm cov kua dej yog:
w = mg = ρ h A g
w = qhov hnyav, ρ = qhov ceev, m = pawg, g = kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus, V = h A = ntim ntawm cov kua (h = qhov siab, A = thaj chaw saum npoo)
Yog tias qhov sib npaug saum toj no raug ntxig rau hauv qhov sib npaug ntawm qhov siab:
p = ρ gh → Kab zauv 1 (lub thawv kaw)
p = pa + ρ gh → Kab zauv 2 (lub thawv qhib)
pa = lub zog siab ntawm huab cua, ρ gh = lub zog siab hydrostatic
Yog tias lub thawv qhib muaj dej, lub zog cua yuav raug coj mus rau hauv qab ntawm cov dej.
Raws li qhov sib npaug saum toj no, qhov siab yog ncaj qha proportional rau qhov ceev thiab qhov tob ntawm cov kua (lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus yog tas li).
Yog tias qhov siab sib txawv loj heev (piv txwv li hauv dej hiav txwv tob heev), qhov ceev yuav txawv me ntsis. Tab sis yog tias qhov siab sib txawv tsis loj dhau, qhov ceev ntawm cov kua dej zoo ib yam, lossis qhov sib txawv me me heev uas nws raug tsis quav ntsej.
Peb kuj siv tau cov qauv saum toj no los xam qhov sib txawv ntawm lub siab ntawm txhua qhov tob sib txawv. Cov qauv saum toj no tau sau dua:
Δp = ρg Δh
Δp = qhov sib txawv ntawm qhov siab, Δh = qhov siab
[irp]
Atmospheric Siab
Thaum peb dhia dej, txhua qhov ntawm peb lub cev raug dej npog. Qhov peb dhia tob dua, qhov siab dua peb hnov. Txhua hnub peb kuj raug npog los ntawm huab cua uas ib txwm tswj txhua qhov ntawm peb lub cev zoo li thaum peb nyob hauv dej. Ib yam li hauv dej hiav txwv, qhov chaw ntawm lub ntiaj teb tuaj yeem piv rau huab cua "hauv hiav txwv". Yog tias huab cua tswj txhua qhov ntawm peb lub cev txhua lub sijhawm, vim li cas peb tsis hnov nws, zoo li peb nyob ntawm lub hauv paus ntawm hiav txwv? Peb lub cev cov hlwb tswj hwm qhov siab sab hauv uas yuav luag zoo ib yam li qhov siab sab nraud. Qhov no ua rau peb tsis hnov cov teebmeem ntawm qhov sib txawv ntawm qhov siab no.
Lub ntiaj teb lub siab ntawm huab cua kuj hloov pauv raws li qhov siab. Tab sis lub ntiaj teb lub siab ntawm huab cua txawv ntawm cov kua. Kev hloov pauv ntawm qhov ceev ntawm cov kua yog me me heev rau qhov sib txawv ntawm qhov tob uas tsis loj heev yog li qhov ceev ntawm cov kua raug suav tias zoo ib yam. Qhov no txawv ntawm qhov hnyav ntawm lub ntiaj teb huab cua. Qhov hnyav ntawm lub ntiaj teb huab cua txawv ntau nrog qhov siab. Qhov ceev ntawm huab cua ntawm txhua qhov siab txawv yog li peb tsis tuaj yeem xam qhov siab ntawm huab cua siv cov qauv uas tau muab los saum toj no. Tsis tas li ntawd, tsis muaj kev txwv rau huab cua uas qhov siab tuaj yeem ntsuas tau. Qhov siab ntawm huab cua kuj txawv nrog huab cua. Txhawm rau txiav txim siab qhov siab ntawm huab cua, peb ntsuas.
Kev Ntsuas Siab
Evangelista Torricelli (1608-1647), ib tug tub kawm ntawm Galileo, tau ua ib txoj hauv kev los ntsuas qhov siab ntawm huab cua hauv xyoo 1643 siv lub ntsuas kub ntawm mercury ntawm nws txoj haujlwm. Lub ntsuas kub yog ib lub raj iav ntev, uas lub raj puv nrog mercury. Zoo, lub raj iav uas muaj mercury raug tig rov qab hauv lub tais uas kuj tau puv nrog mercury.
Thaum lub yeeb nkab iav uas muaj mercury raug tig rov qab, qhov kawg ntawm lub raj tsis muaj mercury puv; cov ntsiab lus tsuas yog cov pa mercury xwb, qhov siab me me heev uas nws tsis quav ntsej (p2 = 0). Ntawm qhov chaw ntawm mercury uas nyob hauv lub phaj, muaj qhov siab ntawm huab cua uas raug coj mus rau hauv qab (qhov huab cua nias lub mercury rau ntawm lub phaj). Qhov siab ntawm huab cua tuav lub kem mercury hauv lub yeeb nkab iav. Hauv daim duab, qhov siab ntawm huab cua yog sawv cev los ntawm po. Qhov ntau ntawm qhov siab ntawm huab cua tuaj yeem suav tau siv cov qauv:
p₂ = ρ₂ gh
Raws li cov txiaj ntsig ntawm kev ntsuas, qhov nruab nrab ntawm lub zog cua ntawm theem dej hiav txwv yog 1.013 x 105 N /m2 . Qhov ntau ntawm lub zog cua ntawm theem dej hiav txwv yog siv los txhais lwm cov chav ntsuas siab, uas yog atm (cua). Yog li 1 atm = 1.013 x 105 N /m2 = 101.3 kPa (kPa = kilo pascals). Lwm chav ntsuas siab yog ib lub bar (feem ntau siv hauv kev kawm txog huab cua). 1 bar = 1.00 x 105 N /m2 = 100 kPa.
[irp]
Yuav ua li cas thiaj tau txais qhov siab ntawm huab cua saum toj no?
Qhov kev ntsuas siv cov ntsiab cai uas Torricelli tau qhia saum toj no. Qhov siab ntawm kab mercury siv yog 76 cm (qhov siab ntawm huab cua tsuas yog tuav tau kab mercury uas tsuas yog ncav cuag 76.0 cm siab), qhov twg qhov kub ntawm mercury siv raws nraim 0 o C thiab qhov loj ntawm qhov nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus yog 9.8 m / s 2. Qhov hnyav ntawm mercury hauv qhov xwm txheej no yog 13.6 x 10 3 kg / m 3. Qhov siab ntawm huab cua:
p₂ = ρ₂ gh
pO = (13.6 x 103 kg /m3 ) (9.8 m/s2 ) (76 cm)
pO = (13.6 x 103 kg /m3 ) (9.8 m/s2 ) (76 x 10 -2 m)
pO = 101.3 x 10 3 N / m2
pO = 1.013 x 10 5 N / m2
pO = 1 atm
Cov cuab yeej siv siab
Muaj ntau yam cuab yeej siv los ntsuas qhov siab, suav nrog cov raj qhib manometers.
Hauv lub raj qhib manometer, qhov twg lub raj zoo li tus U, qee lub raj puv nrog kua (mercury lossis dej). Lub siab ntsuas tau cuam tshuam nrog qhov sib txawv ntawm ob qhov siab ntawm cov kua uas tau puv rau hauv lub raj. Qhov ntau ntawm lub siab tau suav los ntawm kev siv cov qauv:
p = p a + ρ gh
p = lub zog ntawm huab cua
ρ gh = ntsuas qhov siab
ρ = qhov ceev ntawm cov kua
Feem ntau tsis yog cov khoom ρ gh raug suav tab sis qhov siab ntawm cov kua (h) vim tias qhov siab qee zaum muab rau hauv millimeters ntawm mercury (mm Hg) lossis millimeters ntawm dej (mm H 2 O). Lwm lub npe mm hg yog torr (hauv kev hwm ntawm Evangelista Torricelli).
Ntxiv rau manometers, kuj tseem muaj lwm yam ntsuas xws li aneroid barometers, ob qho tib si mechanical thiab electrical, suav nrog lub log tsheb siab gauges, thiab lwm yam. Lub cuab yeej siv los ntawm Torricelli los ntsuas qhov siab ntawm huab cua kuj hu ua mercury barometer, uas lub raj iav puv nrog mercury.
[irp]
Gauge Siab thiab Absolute Siab
Lub siab kiag = lub siab huab cua + lub siab ntsuas. Yog li ntawd, kom tau lub siab kiag, peb ntxiv lub siab ntsuas nrog lub siab huab cua. Hauv lwm lo lus, lub siab kiag = tag nrho lub siab. Hauv lej, peb sau tau li no:
p = pa + pg
Piv txwv li, yog tias lub log tsheb siab peb ntsuas = 100 kPa, ces qhov siab tag nrho yog:
p = p a + p g
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Qhov siab ntawm qhov tseeb = 201 kPa
Piv txwv teeb meem 1:
Ib lub nkoj hauv qab dej dhia mus rau qhov tob txog 200 meters. Lub zog siab uas lub nkoj hauv qab dej ntsib yog dab tsi? g = 10 m/s 2
Paub:
Qhov tob (h) = 200 m
Qhov Ceev ntawm dej hiav txwv (ρ) = 1.03 x 10 3 kg/m3 = 1030 kg/ m3
Lub zog siab ntawm huab cua (pa) = 1 atm = 1 x 105 N /m2 = 1 x 105 ( Kg m/s2 ) /m2 = 1 x 105 Kg / ms2
Kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s 2
Xav tau:
Tshuaj:
p = pa + ρgh
p = 1 x 10 5 kg/ms2 + (1030 kg/m3 ) (10 m/s2 ) (200 m)
p = 1 x 10 5 kg/ms2 + 2060000 kg/ ms2
p = 1 x 10 5 kg/ms2 + 20.6 x 10 5 kg/ ms2
p = 21.6 x 10 5 kg/ms 2
p = 21.6 x 10 5 N/ m2
p = 21.6 x 10 5 Pa
Lub thawv qhib lawm yog li ntawd qhov siab ntawm huab cua tsis suav nrog rau hauv kev xam.
Piv txwv teeb meem 2:
Ib lub thawv dej puv nkaus uas siab txog 10 meters puv nrog dej. Yog tias qhov chaw ntawm lub thawv dej kaw, lub zog dej nyob hauv qab ntawm lub thawv yog dab tsi? g = 10 m/s 2
Paub:
Qhov siab (h) = 10 m
Qhov Ceev ntawm dej (ρ) = 1,00 x 10 3 kg/m3 = 1000 kg/ m3
Lub zog siab ntawm huab cua (pa) = 1 atm = 1 x 105 N /m2 = 1 x 105 ( kg m/s2 ) / m2 = 1 x 105 Kg / ms2
Kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s 2
Xav tau: Siab
Tshuaj:
p = ρgh
p = (1000 kg/m3 ) (10 m/s2 ) (200 m)
p = 2000,000 kg/ ms2
p = 20 x 10 5 kg/ms 2
p = 20 x 10 5 N/ m2
p = 20 x 10 5 Pa
Lub thawv kaw lawm kom tsis txhob muaj qhov siab ntawm huab cua suav nrog rau hauv kev xam.
Piv txwv teeb meem 3:
Qhov siab ntawm cov kem dej (sab xis) = 50 cm, thaum qhov siab ntawm lwm cov kem kua (sab laug) = 30 cm. Qhov ceev ntawm lwm cov kua yog dab tsi?
Paub:
Kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s 2
Qhov siab ntawm dej (h 1 ) = 50 cm
Qhov Ceev ntawm dej (ρ 1 ) = 1 x 10 3 kg/m3 = 1000 kg/ m3
Qhov siab ntawm lwm cov kua (h2 ) = 30 cm
Xav tau: Qhov ceev ntawm lwm cov kua
Tshuaj:
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
ρ 1 h 1 = ρ 2 h 2
ρ 2 = ρ 1 h 1 / h 2
ρ 2 = (50 cm)(1000 kg/m3 ) / 30 cm
ρ 2 = 1666.7 kg/ m3
[irp]
