Cov Khoom Siv Siab
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. Lub chav ntawm lub zog (F) yog Newton (N), lub chav ntawm thaj chaw yog square meters (m2 ) . Vim tias lub zog yog lub zog ib cheeb tsam, lub chav ntawm lub zog yog N/m2 . Lwm lub npe rau N/m2 yog pascal (Pa). Pascal yog siv ua chav ntawm lub zog los hwm Blaise Pascal.
Thaum cov kua dej so, nws siv lub zog perpendicular rau tag nrho qhov chaw uas nws kov. Piv txwv li, xav txog dej hauv lub khob; txhua feem ntawm cov dej siv lub zog perpendicular rau phab ntsa iav. Yog li ntawd, txhua feem ntawm cov dej siv lub zog perpendicular rau txhua thaj chaw ntawm lub thawv uas nws nyob. Qhov no yog ib qho tseem ceeb ntawm cov kua dej zoo li qub, cov kua dej so. Thaum cov kua dej siv lub zog rau ntawm qhov chaw, qhov twg lub zog tsis perpendicular, qhov chaw yuav siv lub zog teb, tsis perpendicular. Qhov no yuav ua rau cov kua dej ntws. Txawm li cas los xij, qhov tseeb, cov kua dej tseem so. Yog li ntawd, hauv cov kua dej so, lub zog yeej ib txwm perpendicular rau qhov chaw ntawm lub thawv uas nws nyob.
Lwm yam tseem ceeb ntawm cov kua dej uas so yog tias nws ib txwm tso siab rau txhua qhov kev taw qhia. Yuav kom nkag siab zoo dua qhov no, muab ib yam khoom uas ntab rau hauv ib lub thawv dej. Yog tias cov dej nyob twj ywm kiag li, yam khoom ntawd yuav nyob ruaj khov vim tias qhov siab uas tso rau ntawm nws tag nrho saum npoo yog sib npaug. Yog tias qhov siab ntawm dej tsis sib npaug, yuav muaj lub zog net, uas yuav ua rau yam khoom txav mus los.
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 xav txog lub zog ntawm dej hauv lub thawv raws li pom hauv daim duab. Qhov siab ntawm cov kem kua dej yog h thiab nws thaj chaw hla yog 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 nto thiab P yog qhov siab.
Cov Ntaub Ntawv:
w = lub ntiajteb txawj nqus
ρ = qhov ceev
m = pawg
g = kev nrawm vim yog lub ntiajteb txawj nqus
V = hA = ntim ntawm cov kua dej (h = qhov siab, A = thaj chaw nto)
Yog tias peb ntsaws nws rau hauv qhov kev sib npaug ntawm lub zog, peb tau txais:
p = ρ gh → Kab zauv 1 (lub thawv kaw)
p = pa + ρ gh → Kab zauv 2 (lub thawv qhib)
Cov Ntaub Ntawv:
pa = Lub zog cua
ρ gh = Lub zog hydrostatic
Hauv daim duab saum toj no, lub zog cua tsis tau piav qhia, tab sis qhov tseeb, yog tias lub thawv uas muaj dej qhib, lub zog cua kuj yuav ua rau ntawm qhov chaw ntawm dej, uas yog taw qhia rau hauv qab.
Raws li qhov sib npaug saum toj no, nws zoo li tias qhov siab yog sib npaug ncaj qha rau qhov ceev thiab qhov tob ntawm cov kua (qhov nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus tseem ruaj khov). Thaum qhov tob ntawm cov kua nce ntxiv, qhov siab kuj nce ntxiv. Cov kua yuav luag tsis tuaj yeem nias vim qhov hnyav ntawm cov kua saum toj no lawv, yog li qhov ceev ntawm cov kua tseem ruaj khov. Yog tias qhov siab sib txawv loj heev (piv txwv li, hauv dej hiav txwv tob heev), qhov ceev sib txawv me ntsis. Txawm li cas los xij, yog tias qhov siab sib txawv tsis loj dhau, qhov ceev ntawm cov kua yog qhov zoo ib yam lossis qhov sib txawv me me uas nws tuaj yeem tsis quav ntsej.
Peb kuj siv tau cov qauv saum toj no los xam qhov sib txawv ntawm qhov siab ntawm qhov tob sib txawv. Cov qauv saum toj no tuaj yeem sau dua li no:
Kev Nyuaj Siab Hauv Huab Cua
Thaum peb dhia dej hauv qab dej, peb lub cev tag nrho raug dej npog. Qhov peb dhia tob dua, qhov kev nyem ntau dua peb hnov. Qhov tseeb, txhua hnub peb kuj raug huab cua npog, uas pheej nias rau txhua qhov ntawm peb lub cev, ib yam li thaum peb nyob hauv qab dej. Ib yam li hauv dej hiav txwv, lub ntiaj teb nto zoo li "hauv qab dej hiav txwv" ntawm huab cua. Yog tias nws yog qhov tseeb tias huab cua kuj nias rau txhua qhov ntawm peb lub cev txhua lub sijhawm, vim li cas peb tsis hnov nws, zoo li peb nyob hauv qab dej hiav txwv? Peb lub cev cov hlwb tswj hwm qhov kev nyem sab hauv uas yuav luag zoo ib yam li qhov kev nyem sab nraud. Qhov no yog vim li cas peb tsis hnov cov teebmeem ntawm qhov sib txawv ntawm qhov kev nyem no.
Lub ntiaj teb lub siab ntawm huab cua kuj hloov pauv raws li qhov siab. Txawm li cas los xij, lub siab ntawm huab cua txawv me ntsis ntawm cov kua. Qhov kev hloov pauv ntawm qhov ceev ntawm cov kua yog me me heev rau qhov sib txawv me me ntawm qhov tob, yog li qhov ceev ntawm cov kua yog xav tias zoo ib yam. Qhov no txawv ntawm qhov ceev ntawm huab cua ntawm lub ntiaj teb. Qhov ceev ntawm huab cua ntawm lub ntiaj teb sib txawv ntau nrog qhov siab. Qhov ceev ntawm huab cua ntawm qhov siab sib txawv, yog li peb tsis tuaj yeem xam qhov siab ntawm huab cua siv cov qauv uas tau los saum toj no. Ntxiv mus, tsis muaj ciam teb huab cua meej uas qhov siab tuaj yeem ntsuas tau. Lub siab ntawm huab cua kuj txawv nrog huab cua. Txhawm rau txiav txim siab qhov ceev ntawm huab cua, peb ntsuas.
Kev Ntsuas Siab
Evangelista Torricelli (1608–1647), ib tug tub kawm ntawm Galileo, tau tsim ib txoj kev los ntsuas qhov siab ntawm huab cua hauv xyoo 1643 siv nws lub ntsuas kub mercury. Lub ntsuas kub muaj ib lub raj iav ntev uas muaj mercury puv. Lub raj iav uas muaj mercury puv tau tig rov qab rau hauv ib lub tais uas kuj muaj mercury puv.
Thaum lub raj iav uas muaj mercury raug tig rau sab saud, qhov kawg ntawm lub raj tsis muaj mercury puv, nws tsuas muaj cov pa mercury uas nws lub siab me me heev uas nws tsis quav ntsej (p2 = 0). Ntawm qhov chaw ntawm lub mercury hauv lub phaj, muaj lub zog cua uas raug coj mus rau hauv qab (lub zog cua nias rau ntawm lub mercury hauv lub phaj). Lub zog cua no txhawb nqa lub kem ntawm mercury hauv lub raj iav. Hauv daim duab, lub zog cua yog lub cim los ntawm po Qhov loj ntawm lub zog siab ntawm huab cua tuaj yeem suav tau los ntawm kev siv cov qauv:
p₂ = ρ₂ gh
Raws li cov txiaj ntsig ntsuas, qhov nruab nrab ntawm lub zog cua ntawm dej hiav txwv yog 1,013 x 105 N /m2 . Qhov loj ntawm lub zog cua ntawm dej hiav txwv yog siv los txhais lwm chav ntawm lub zog, uas yog atm (cua). Yog li 1 atm = 1,013 x 105 N /m2 = 101,3 kPa (kPa = kilo pascal). Lwm chav ntawm lub zog yog lub bar (feem ntau siv hauv kev kawm txog huab cua). 1 bar = 1,00 x 105 N /m2 = 100 kPa.
Tus nqi ntawm lub zog cua saum toj no tau txais li cas?
Qhov kev ntsuas siv lub hauv paus ntsiab lus uas Torricelli tau ua piv txwv saum toj no. Qhov siab ntawm cov kab mercury siv yog 76 cm (qhov siab ntawm huab cua tsuas yog txhawb nqa cov kab mercury uas tsuas yog 76,0 cm siab), qhov twg qhov kub ntawm cov mercury siv yog 0. oC thiab qhov loj ntawm qhov nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus yog 9,8 m/s2Qhov ceev ntawm mercury hauv qhov xwm txheej no yog 13,6 x 103 kg / m3. Lub zog cua:
Lub ntsuas siab
Muaj ntau yam cuab yeej siv los ntsuas qhov siab, suav nrog lub raj qhib manometer.
Hauv lub tshuab ntsuas qhov qhib uas muaj lub raj mis qhib, qhov twg lub raj mis zoo li tus U, lub raj mis puv nrog cov kua (mercury lossis dej). Lub zog ntsuas tau cuam tshuam nrog qhov sib txawv ntawm ob qhov siab ntawm cov kua uas ntxig rau hauv lub raj mis. Lub zog ntsuas tau suav los ntawm kev siv cov qauv:
Feem ntau, nws tsis yog cov khoom ntawm ρ gh uas raug suav tab sis qhov siab ntawm cov kua (h) vim tias qee zaum qhov siab tau qhia hauv millimeters ntawm mercury (mm hg) lossis millimeters ntawm dej (mm H 2 O). Lwm lub npe rau mm hg yog torr (ua kev nco txog Evangelista Torricelli).
Ntxiv rau cov manometers, kuj tseem muaj lwm cov cuab yeej ntsuas, uas yog aneroid barometers, ob qho tib si mechanical thiab electrical, suav nrog cov log tsheb siab gauges, thiab lwm yam. Cov cuab yeej siv los ntawm Torricelli los ntsuas qhov siab ntawm huab cua kuj hu ua mercury barometer, qhov twg lub raj iav puv nrog mercury thiab tom qab ntawd tig mus rau hauv lub phaj uas kuj muaj mercury.
Kev Ntsuas Siab, Kev Ntsuas Siab thiab Kev Ntsuas Siab Tag Nrho
Thaum muab cua rau hauv lub log tsheb, feem ntau siv lub ntsuas cua. Qhov no ua kom lub log tsheb tsis qis dhau lossis siab dhau. Thaum muab cua rau hauv lub log tsheb, tsuas yog ntsuas lub cua hauv lub log tsheb xwb. Lub siab ntawm huab cua tsis raug coj los xav. Tsis yog thaum ntsuas lub siab ntawm lub log tsheb xwb, tab sis kuj tseem muaj feem ntau lwm yam kev ntsuas siab, lub siab ntawm huab cua tsis raug ntsuas. Lub siab ntsuas no hu ua lub siab ntsuas. Yog li, qhov txawv ntawm qhov no thiab lub siab tiag tiag yog dab tsi?
Lub zog siab tag nrho = lub zog siab hauv huab cua + lub zog ntsuas. Yog li ntawd, kom tau lub zog siab tag nrho, peb ntxiv lub zog ntsuas rau lub zog siab hauv huab cua. Hauv lwm lo lus, lub zog siab tag nrho = lub zog siab tag nrho. Hauv lej, qhov no tuaj yeem sau ua:
p = pa + p ntsuas
Piv txwv li, yog tias lub log tsheb siab peb ntsuas = 100 kPa, ces lub siab kiag li yog:
p = pa + p ntsuas
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Lub zog siab = 201 kPa.
Muaj lwm lo lus: gauge pressure, tseem hu ua gauge pressure. Gauge pressure yog qhov siab tshaj qhov siab ntawm huab cua. Piv txwv li, xav txog qhov siab ntawm lub log tsheb maus taus. Thaum lub log tsheb maus taus raug cua tshuab, qhov siab hauv lub log sib npaug rau qhov siab ntawm huab cua (Atmospheric pressure = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Thaum lub log puv cua, qhov siab ntawm lub log tsheb yuav nce ntxiv. Thaum lub log tsheb siab tshaj 101 kPa, qhov siab tshaj kuj hu ua gauge pressure.
Cov Lus Nug Piv Txwv Txog Kev Ntsuas Dej
Piv txwv lo lus nug 1:
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?
qhov dhia dej? g = 10 m/s2
Kev Sib Tham
Nws paub tias:
Qhov tob (h) = 200 m
Qhov Ceev ntawm dej hiav txwv (ρ) = 1,03 x 103 kg / m3 = 1030 kg/m m3 (saib lub rooj qhia qhov ceev)
Lub zog siab ntawm huab cua (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 Luas = 1 x 105 (Kg m/s)2)/m2 Luas = 1 x 105 Kg/ms2
Kev nrawm vim lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s2
Nug: Siab
Lus teb:
Lub thawv qhib lawm yog li ntawd qhov siab ntawm huab cua tsis suav nrog rau hauv kev xam.
Piv txwv lo lus nug 2:
Ib lub pas dej loj 10 meters puv nrog dej. Yog tias qhov saum npoo ntawm lub pas dej loj
kaw lawm, lub zog dej nyob hauv qab lub thawv yog dab tsi? g = 10 m/s2
Kev Sib Tham
Nws paub tias:
Qhov siab (h) = 10 m
Qhov Ceev ntawm dej (ρ) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg/m m3
Lub zog siab ntawm huab cua (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 Luas = 1 x 105 (kg m/s)2) / m2 Luas = 1 x 105 Kg/ms2
Kev nrawm vim lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s2
Nug: Siab
Lus teb:
Lub thawv kaw lawm yog li ntawd qhov siab ntawm huab cua tsis suav nrog rau hauv kev xam.
Piv txwv lo lus nug 3:
Qhov siab ntawm cov dej kem (sab xis) = 50 cm, thaum qhov siab ntawm lwm cov kua kem (sab laug) = 30 cm. Qhov ceev ntawm lwm cov kua yog dab tsi?
Kev Sib Tham
Nws paub tias:
Kev nrawm vim lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s2
Qib dej (h1) = 50 cm
Qhov ceev ntawm dej (ρ)1) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg/m m3
Qhov siab ntawm lwm cov kua dej (h)2) = 30 cm
Qhov ceev ntawm lwm cov kua (ρ)2) = ?
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
Lub zog siab ntawm huab cua (Pa) thiab lub zog nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (g) zoo ib yam, yog li lawv txiav tawm.
Piv txwv lo lus nug 4:
Sab hauv ib lub raj iav muaj ib qho kua dej siab 10 cm. Lub zog dej ntawm qab ntawm lub raj yog 1200 N/m2Yog tias g = 10 m/s2Tsis txhob xav txog qhov cua siab. Qhov ceev ntawm cov kua dej yog dab tsi?
A. 800 kg/m23
B. 900 kg/m23
C. 1000 kg/m23
D. 1200 kg/m23
E. 1300 kg/m23
Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
Ketinggian kua (h) = 10 cm = 0,1 meters
Lub zog dej (P) ntawm lub hauv paus ntawm lub raj = 1200 N / m2
Kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (g) = 10 m/s2
Nug :
Qhov Ceev kua?
Jawb :
Qhov Ceev cov kua yog 1200 kg / m33.
Cov lus teb yog D.
Piv txwv lo lus nug 5:
Mercury nyob rau hauv cov hlab ntsha txuas nrog muaj qhov sib txawv ntawm qhov chaw ntawm 3 cm. Qhov ceev ntawm mercury = 13,6 gr/cm23Qhov siab ntawm cov kua hauv lub raj sab laug yog 10 cm. Qhov ceev ntawm cov kua yog dab tsi?
A. 800 kg/m23
B. 1030 kg/m23
C. 1080 kg/m23
D. 1300 kg/m23
E. 1360 kg/m23
Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
Qhov siab (h) ntawm Mercury = 3 cm = 0,03 m
Qhov ceev ntawm mercury = 13,6 gr/cm33 = 13600 kg/m m3
Qhov siab (h) ntawm cov kua = 10 cm = 0,1 m
Nug :
Qhov Ceev kua?
Lus teb:
Lub kaw lus nyob rau hauv lub xeev ntawm qhov sib npaug zoo li qub yog li ntawd lub siab ntawm cov kua (lub raj sab laug) = lub siab ntawm cov mercury (lub raj sab xis)
Pcua + P.kua = Pcua + P.mercury
Lub zog cua zoo ib yam li ntawd nws raug tshem tawm ntawm qhov sib npaug
P kua = P cua
Cov lus teb yog C.
