Zexta şilavê

Materyalê Zexta Şilavê

Di fîzîkê de, zext wekî hêz li ser yekîneya rûberê tê pênasekirin, ku rêça hêzê perpendîkular li ser rûberê ye. Ji hêla matematîkî ve, zext bi hevkêşeya P = F/A tê îfadekirin, ku P = zext, F = hêz û A = rûberê rûberê ye. Yekîneya hêzê (F) Newton (N) ye, yekîneya rûberê metreçargoşe (m) ye.²Ji ber ku zext hêzek li ser yekîneya rûberê ye, yekîneya zextê N/m ye.²Navekî din ji bo N/m² paskal (Pa) ye. Pascal wekî yekîneya zextê li ser navê Blaise Pascal tê bikaranîn.

Dema ku şilekek di rewşa bêçalaktiyê de ye, ew hêzek li ser tevahiya rûyê ku pê re têkilî datîne, perpendîkular dike. Bo nimûne, avê di qedehekê de bifikirin; her beşek avê hêzek li ser dîwarê qedehê perpendîkular dike. Ji ber vê yekê, her beşek avê hêzek li ser her yekîneya rûbera konteynerê ku ew dagir dike, perpendîkular dike. Ev taybetmendiyek girîng a şilekek statîk e, şilekek di rewşa bêçalaktiyê de. Dema ku şilekek hêzek li ser rûyek, ku hêz perpendîkular nîne, hêzek reaksiyonê, ew jî ne perpendîkular, dike. Ev ê bibe sedema herikîna şilekê. Lêbelê, di rastiyê de, şilek di rewşa bêçalaktiyê de dimîne. Ji ber vê yekê, di şilekek di rewşa bêçalaktiyê de, hêz her gav perpendîkular e li ser rûyê konteynerê ku ew dagir dike.

Taybetmendiyeke din a girîng a şilekeke di rewşa bêçalaktiyê de ew e ku ew her tim zextê li hemû aliyan dike. Ji bo ku hûn vê yekê çêtir fêm bikin, tiştekî ku diherike têxin nav konteynirek avê. Ger av bi tevahî bêçalak be, ew tişt dê bêçalak bimîne ji ber ku zexta ku li ser tevahiya rûyê wê tê kirin wekhev e. Ger zexta avê ne wekhev be, dê hêzek giştî hebe, ku dê bibe sedema tevgera wî tiştî.

Bandora kûrahiyê li ser zextê

Kûrahî an bilindahî çawa bandorê li zexta şilavê dike? Gelo zexta ava deryayê li kûrahiya 10 metreyan wekî zexta ava deryayê li kûrahiya 100 metreyan e? Werin em zexta avê di konteynirekê de wekî ku di wêneyê de tê xuyang kirin bifikirin. Bilindahiya stûna şilavê h û rûbera wê ya xaçerêyî A ye. Zeexta avê li binê konteynerê çi ye?

w = giraniya avê, h = bilindahiya stûna avê di konteynirek silindirî de, A = rûbera rûberê û P jî zext e.

Agahî:
w = kişandina erdê
ρ = dendik
m = giranî
g = lezandina ji ber giraniyê
V = hA = qebareya stûna şilavê (h = bilindahî, A = rûber)

Eger em wê têxin nav hevkêşeya zextê, ​​em dibînin:

p = ρgh → Hevkêşeya 1 (konteynirek girtî)
p = pa + ρgh → Hevkêşeya 2 (konteynirek vekirî)

Agahî:
pa = zexta atmosferê
ρgh = zexta hîdrostatîk

Di wêneyê jorîn de, zexta atmosferîk nehatiye nîşandan, lê di rastiyê de, heke konteynirê ku av tê de ye vekirî be, zexta atmosferîk dê li ser rûyê avê jî, ku ber bi jêr ve ye, bandor bike.

Li gorî hevkêşeya jorîn, xuya dike ku zext rasterast bi tîrbûn û kûrahiya şilavê ve girêdayî ye (lezgîniya gravîtasyonê sabît dimîne). Her ku kûrahiya şilavê zêde dibe, zext jî zêde dibe. Şilek ji ber giraniya şilava li jor wan hema hema nayên pêçandin, ji ber vê yekê tîrbûna şilavê sabît dimîne. Ger cudahiya bilindahiyê pir mezin be (mînakî, di ava deryayê ya pir kûr de), tîrbûn hinekî diguhere. Lêbelê, heke cudahiya bilindahiyê ne pir mezin be, tîrbûna şilavê bi bingehîn wekhev e an jî cudahî ew qas piçûk e ku dikare were paşguh kirin.

Em dikarin hevkêşeya jorîn jî bikar bînin da ku cudahiya zextê li kûrahiyên cûda hesab bikin. Hevkêşeya jorîn dikare wiha were nivîsandin:

Zeexta Atmosferîk

Dema ku em di bin avê de noq dibin, tevahiya laşê me bi avê dorpêç dibe. Her ku em kûrtir noq dibin, em zextê jî mezintir hîs dikin. Bi rastî, her roj em di atmosferê de jî dorpêç dibin, ku her tim li ser hemû beşên laşê me zextê dike, mîna ku em di bin avê de ne. Mîna ava deryayê, rûyê Erdê dikare bi "binî" ya atmosferê were şibandin. Ger rast be ku atmosfer her tim li ser hemû beşên laşê me zextê dike, çima em wê hîs nakin, mîna ku em li binê deryayê bin? Şaneyên laşê me zextek navxweyî diparêzin ku hema hema wekî zexta derve ye. Ji ber vê yekê em bandorên vê cûdahiya zextê hîs nakin.

Zexta atmosferê ya Erdê jî bi bilindahiyê re diguhere. Lêbelê, zexta atmosferê ji ya şilekan hinekî diguhere. Guhertina tîrbûna şilekan ji bo cûdahiyên piçûk ên kûrahiyê pir piçûk e, ji ber vê yekê tê texmîn kirin ku tîrbûna şilekan yek e. Ev ji tîrbûna atmosferê ya Erdê cuda ye. Tîrbûna atmosferê ya Erdê bi bilindahiyê re pir diguhere. Tîrbûna hewayê li bilindahiyên cûda cûda ye, ji ber vê yekê em nikarin zexta atmosferê bi karanîna hevkêşeya ku li jor hatî derxistin hesab bikin. Wekî din, sînorek zelal a atmosferê tune ku bilindahî jê were pîvandin. Zexta atmosferê jî bi hewayê re diguhere. Ji bo destnîşankirina zexta atmosferê, em pîvanan digirin.

Pîvandina Zextê

Evangelista Torricelli (1608–1647), xwendekarekî Galileo, di sala 1643an de rêbazek ji bo pîvandina zexta atmosferê bi karanîna barometreya xwe ya ciwa pêşxist. Barometre ji lûleyek cam a dirêj a ku bi ciwa tijî bû pêk dihat. Lûleya cam a ku bi ciwa tijî bû, di taseke ku ew jî bi ciwa tijî bû de dihat berevajîkirin.

Dema ku lûleyeke cam a ku tê de ciwa heye serûbinî were kirin, serê lûleyê bi ciwa nayê dagirtin, tenê buxara ciwa heye ku zexta wê ewqas piçûk e ku nayê paşguh kirin (p₂ = 0). Li ser rûyê ciwayê di nav plakayê de, zexta atmosferîk heye ku ber bi jêr ve tê rêve kirin (atmosfer li ser ciwayê di nav plakayê de zext dike). Ev zexta atmosferîk stûna ciwayê di lûleya cam de piştgirî dike. Di wêneyê de, zexta atmosferîk bi p tê sembolîzekirin._o Mezinahiya zexta atmosferîk dikare bi karanîna hevkêşeya jêrîn were hesab kirin:

p_o = ρgh

Li gorî encamên pîvandinê, zexta navînî ya atmosferê li asta deryayê 1,013 x 10 ye.⁵ N / m²Mezinahiya zexta atmosferîk li asta deryayê ji bo pênasekirina yekîneyeke din a zextê, ​​ango atm (atmosfer), tê bikaranîn. Ji ber vê yekê 1 atm = 1,013 x 10⁵ N / m² = 101,3 kPa (kPa = kîlo paskal). Yekîneyeke din a zextê bar e (pir caran di meteorolojiyê de tê bikar anîn). 1 bar = 1,00 x 10⁵ N / m² = 100 kPa.

Nirxa zexta atmosferê ya li jor çawa tê bidestxistin?
Pîvandin prensîba ku Torricelli li jor nîşan daye bi kar tîne. Bilindahiya stûna cîvayê ya ku tê bikar anîn 76 cm ye (fişara atmosferê tenê dikare stûnek cîvayê ku tenê 76,0 cm bilind e hilgire), ku germahiya cîvayê ya ku tê bikar anîn tam 0 e. ^oC û mezinahiya lezandina gravîtasyonê 9,8 m/s ye²Tîrbûna cîvayê di vê rewşê de 13,6 x 10 e.³ kg / m³Zexîreya atmosferê:

Pîvana zextê

Ji bo pîvandina zextê gelek amûr têne bikar anîn, di nav wan de manometreya lûleya vekirî jî heye.

Di manometreyek lûleya vekirî de, ku lûle şiklê U ye, lûle qismî bi şilekê (cîva an av) tijî ye. Zeexta pîvandî bi cudahiya di navbera du bilindahiyên şilekên ku dikevin nav lûleyê ve girêdayî ye. Zeext bi karanîna hevkêşeya jêrîn tê hesibandin:

Bi gelemperî, ne berhema ρgh tê hesibandin, lê bilindahiya şilavê (h) tê hesibandin, ji ber ku zext carinan bi mîlîmetreyên cîvayê (mm Hg) an jî bi mîlîmetreyên avê (mm Hg) tê îfadekirin.₂Navekî din ji bo mm hg torr e (ji bo bîranîna Evangelista Torricelli).

Ji bilî manometreyan, amûrên pîvandinê yên din jî hene, ango barometreyên aneroid, hem mekanîkî û hem jî elektrîkî, di nav de pîvanên zexta lastîkan û hwd. Amûra ku Torricelli ji bo pîvandina zexta atmosferê bikar tîne jî wekî barometreya zîv tê binavkirin, ku tê de lûleyek cam bi zîv tê dagirtin û dûv re vediguhere plakeyek ku ew jî zîv tê de heye.

Zexta Nirxandî, Zexta Pîvanê û Zexta Mutleq

Dema ku lastîkên wesayîtan bi hewayê tên dagirtin, bi gelemperî pîvanek zexta hewayê tê bikaranîn. Ev piştrast dike ku zexta lastîkan ne pir kêm e û ne jî pir zêde ye. Dema ku lastîk bi hewayê tên dagirtin, tenê zexta hewayê ya di hundirê lastîkê de tê pîvandin. Zexta atmosferê nayê hesibandin. Ne tenê dema pîvandina zexta lastîkan, lê di piraniya pîvandinên din ên zextê de jî, zexta atmosferê nayê pîvandin. Ev zexta pîvandî wekî zexta pîvandî tê binavkirin. Ji ber vê yekê, ferqa di navbera vê û zexta mutleq de çi ye?

Zexta mutleq = zexta atmosferîk + zexta pîvandî. Ji bo ku em zexta mutleq bistînin, em zexta pîvandî li zexta atmosferîk zêde dikin. Bi gotineke din, zexta mutleq = zexta tevahî. Bi awayekî matematîkî, ev dikare wiha were nivîsandin:

p = pa + pîvana p

Bo nimûne, eger zexta lastîka ku em dipîvin = 100 kPa be, wê demê zexta mutleq ev e:
p = pa + pîvana p
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Zeexta mutleq = 201 kPa.

Peyveke din jî heye: zexta pîvanê, ku wekî zexta pîvanê jî tê zanîn. Zeexta pîvanê zexta zêde ya li ser zexta atmosferê ye. Mînakî, zexta lastîkên motorsîkletê bifikirin. Dema ku lastîkek motorsîkletê tê defkirin, zexta di hundurê lastîkê de wekhevî zexta atmosferê ye (Zexta atmosferê = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Dema ku lastîk bi hewayê tijî dibe, zexta lastîkê bi xwezayî zêde dibe. Dema ku zexta lastîkê ji 101 kPa derbas bibe, zexta zêde jî wekî zexta pîvanê tê binavkirin.

Pirsên Nimûne yên Zexta Şilavê

Nimûneya pirsa 1:

Keştiyeke binavî heta kûrahiya 200 metreyan noq dibe. Keştiya binavî çi zextê dijî?
noqbûn? g = 10 m/s²
Nîqaş
Tê zanîn ku:
Kûrahî (h) = 200 m
Tîrbûna ava deryayê (ρ) = 1,03 x 10³ kg / m³ = 1030 kg/m³ (li tabloya dendikê binêre)
Zextîya atmosferê (pa) = 1 atm = 1 x 10⁵ N / m² = 1 x 10⁵ (Kg m/s²)/m² = 1 x 10⁵ Kg/ms²
Lezkirina ji ber giraniyê (g) = 10 m/s²
Pirsî: Zext
Bersiv:

Konteyner vekirî ye, ji ber vê yekê zexta atmosferîk di nav hesaban de nayê hesibandin.

Nimûneya pirsa 2:

Depoyek avê ya 10 metre bilind bi avê tijî dibe. Ger rûyê depoya avê
girtî be, zexta avê li binê konteynerê çi ye? g = 10 m/s²
Nîqaş
Tê zanîn ku:
Bilindahî (h) = 10 m
Tîrbûna avê (ρ) = 1,00 x 10³ kg / m³ = 1000 kg/m³
Zextîya atmosferê (pa) = 1 atm = 1 x 10⁵ N / m² = 1 x 10⁵ (kg m/s²) / m² = 1 x 10⁵ Kg/ms²
Lezkirina ji ber giraniyê (g) = 10 m/s²
Pirsî: Zext
Bersiv:

Konteynir girtî ye, ji ber vê yekê zexta atmosferîk di nav hesaban de nayê hesibandin.

Nimûneya pirsa 3:

Bilindahiya stûna avê (rast) = 50 cm ye, lê bilindahiya stûna şileya din (çep) = 30 cm ye. Tîrbûna şileya din çi ye?

Nîqaş
Tê zanîn ku:
Lezkirina ji ber giraniyê (g) = 10 m/s²
Asta avê (h)₁) = 50 cm
Tîrbûna avê (ρ₁) = 1,00 x 10³ kg / m³ = 1000 kg/m³
Bilindahiya şilava din (h)₂) = 30 cm
Tîrbûna şilekên din (ρ₂) =?

pa + ρ₁ gh₁ = pa + ρ₂ gh₂

Zextîya atmosferê (Pa) û lezandina gravîtasyonê (g) wek hev in, ji ber vê yekê ew hevdu betal dikin.

Nimûneya pirsa 4:

Di hundirê lûleyeke cam de şilekek bi bilindahiya 10 cm heye. Zexta avê li binê lûleyê 1200 N/m ye.²Eger g = 10 m/s². Zexta hewayê paşguh bike. Tîrbûna şilekê çi ye?
A. 800 kg/m³
B. 900 kg/m³
C. 1000 kg/m³
D. 1200 kg/m³
E. 1300 kg/m³
Gotûbêj:
Tê zanîn :
Ketinggian şilek (h) = 10 cm = 0,1 metre
Zeexta avê (P) li binê lûleyê = 1200 N/m²
Lezkirina Gravîtasyonê (g) = 10 m/s²
Pirsî :
Tîrbûn herrik?
Jawab :

Tîrbûn şilek 1200 kg/m² ye³.
Bersiva rast D ye.

Nimûneya pirsa 5:

Cûdahiya rûbera Cîwayê di damarên girêdayî de 3 cm ye. Tîrbûna Cîwayê = 13,6 gr/cm³Bilindahiya şilavê di lûleya çepê de 10 cm ye. Tîrahiya şilavê çi ye?
A. 800 kg/m³
B. 1030 kg/m³
C. 1080 kg/m³
D. 1300 kg/m³
E. 1360 kg/m³

Gotûbêj:
Tê zanîn :
Bilindahiya (h) ya Merkurê = 3 cm = 0,03 m
Tîrbûna cîvayê = 13,6 gr/cm³ = 13600 kg/m³
Bilindahiya (h) şilekê = 10 cm = 0,1 m
Pirsî :
Tîrbûn herrik?
Bersiv:
Sîstem di rewşek hevsengiya statîk de ye, ji ber vê yekê zexta şilavê (lûleya çepê) = zexta ciwê (lûleya rastê)
P_lêdixe +P_herrik = P_lêdixe +P_ciwre
Zexta hewayê wek hev e, ji ber vê yekê ew ji hevkêşeyê tê derxistin.

P_herrik = P_lêdixe

Bersiva rast C ye.