Fitaovana fanerena ranoka
Ao amin'ny fizika, ny tsindry dia faritana ho hery isaky ny velaran-tany, izay mifanitsy amin'ny velaran-tany ny fitarihan'ny hery. Amin'ny matematika, ny tsindry dia aseho amin'ny alalan'ny fampitoviana P = F/A, izay P = tsindry, F = hery ary A = velaran-tany. Ny singa mamaritra ny hery (F) dia Newton (N), ny singa mamaritra ny velaran-tany dia metatra toradroa (m² ) . Koa satria ny tsindry dia hery isaky ny velaran-tany, ny singa mamaritra ny tsindry dia N/m² . Anarana hafa ho an'ny N/m² dia pascal (Pa). Pascal dia ampiasaina ho singa mamaritra ny tsindry ho fanomezam-boninahitra an'i Blaise Pascal.
Rehefa mijanona ny ranoka dia mampihatra hery mifanitsy amin'ny velarana manontolo ifandraisana aminy. Ohatra, diniho ny rano ao anaty vera; ny ampahany tsirairay amin'ny rano dia mampihatra hery mifanitsy amin'ny rindrin'ny fitaratra. Noho izany, ny ampahany tsirairay amin'ny rano dia mampihatra hery mifanitsy amin'ny velaran-tany tsirairay ao amin'ny fitoeran-javatra misy azy. Toetra manan-danja amin'ny ranoka tsy mihetsika izany, ranoka tsy mihetsika. Rehefa mampihatra hery amin'ny velarana ny ranoka, izay tsy mifanitsy amin'ny velarana ny hery, dia hampihatra hery mihetsika ny velarana, izay tsy mifanitsy amin'ny velarana ihany koa. Izany dia hahatonga ny ranoka hikoriana. Na izany aza, raha ny marina, dia mijanona tsy mihetsika ny ranoka. Noho izany, ao amin'ny ranoka tsy mihetsika, dia mifanitsy amin'ny velaran'ny fitoeran-javatra misy azy foana ny hery.
Toetra manan-danja iray hafa an'ny ranoka tsy mihetsika ny fanerena azy hatrany amin'ny lafiny rehetra. Mba hahatakarana bebe kokoa izany, apetraho ao anaty fitoeran-drano ny zavatra mitsingevana. Raha tsy mihetsika tanteraka ny rano, dia hijanona tsy mihetsika ilay zavatra satria mitovy ny tsindry mihatra amin'ny velarany manontolo. Raha tsy mitovy ny tsindrin'ny rano, dia hisy hery miasa mangina, izay hahatonga ilay zavatra hihetsika.
Fiantraikan'ny halaliny amin'ny tsindry
Ahoana no fiantraikan'ny halaliny na ny haavony amin'ny tsindrin'ny ranoka? Mitovy ve ny tsindrin'ny ranomasina amin'ny halaliny 10 metatra sy ny tsindrin'ny ranomasina amin'ny halaliny 100 metatra? Andeha hojerentsika ny tsindrin'ny rano ao anaty fitoeran-javatra araka ny aseho amin'ny sary. H ny haavon'ny tsanganana ranoka ary A ny velaran-tany. Inona ny tsindrin'ny rano eo amin'ny faran'ny fitoeran-javatra?
w = lanjan'ny rano, h = haavon'ny tsanganana rano ao anaty fitoeran-drano boribory, A = velaran-tany ary P ny tsindry.
Information:
w = hery misintona
ρ = hakitroky
m = lanja
g = hafainganana vokatry ny hery misintona
V = hA = haben'ny tsanganana ranoka (h = haavo, A = velaran-tany)
Raha ampidirina ao amin'ny equation pressure izany dia mahazo:
p = ρ gh → Equation 1 (fitoeran-javatra mihidy)
p = pa + ρ gh → Equation 2 (fitoeran-javatra misokatra)
Information:
pa = Tsindrin'ny atmosfera
ρ gh = Tsindry hidrostatika
Amin'ny sary etsy ambony, tsy aseho ny tsindrin'ny atmosfera, fa raha ny marina, raha misokatra ny fitoeran-drano, dia hisy fiantraikany amin'ny velaran'ny rano koa ny tsindrin'ny atmosfera, izay midina.
Mifototra amin'ny fampitoviana etsy ambony, toa mifanandrify mivantana amin'ny hakitroky sy ny halalin'ny ranoka ny tsindry (mijanona ho tsy miova ny hafainganana ateraky ny hery misintona). Rehefa mitombo ny halalin'ny ranoka dia mitombo ihany koa ny tsindry. Saika tsy azo tsindriana ny ranoka noho ny lanjan'ny ranoka eo amboniny, ka mijanona ho tsy miova ny hakitroky ny ranoka. Raha lehibe dia lehibe ny fahasamihafan'ny haavony (ohatra, amin'ny rano an-dranomasina lalina dia lalina), dia miovaova kely ny hakitroky. Na izany aza, raha tsy lehibe loatra ny fahasamihafan'ny haavony, dia mitovy amin'ny hakitroky ny ranoka na kely loatra ny fahasamihafana ka azo tsinontsinoavina.
Azontsika ampiasaina ihany koa ny fampitoviana etsy ambony mba hikajiana ny fahasamihafan'ny tsindry amin'ny halaliny samihafa. Azo soratana indray toy izao ny fampitoviana etsy ambony:
Tsindrin'ny atmosfera
Rehefa mitsoraka anaty rano isika dia voahodidin'ny rano ny vatantsika manontolo. Arakaraka ny itsorahantsika lalina no vao mainka mitombo ny tsindry tsapantsika. Raha ny marina, isan'andro isika dia voahodidin'ny atmosfera, izay manery tsy tapaka ny faritra rehetra amin'ny vatantsika, toy ny rehefa ao anaty rano isika. Toy ny any an-dranomasina, ny velaran'ny Tany dia azo ampitahaina amin'ny "fanambanin'ny ranomasina" amin'ny atmosfera. Raha marina fa manery ny faritra rehetra amin'ny vatantsika amin'ny fotoana rehetra ny atmosfera, nahoana isika no tsy mahatsapa izany, toy ny hoe any amin'ny fanambanin'ny ranomasina isika? Ny selan'ny vatantsika dia mitazona tsindry anatiny izay saika mitovy amin'ny tsindry ivelany. Izany no mahatonga antsika tsy mahatsapa ny vokatry ny fahasamihafan'ny tsindry.
Miovaova arakaraky ny haavo ihany koa ny tsindrin'ny atmosfera eto an-tany. Na izany aza, miovaova kely amin'ny an'ny ranoka ny tsindrin'ny atmosfera. Kely dia kely ny fiovan'ny hakitroky ny ranoka ho an'ny fahasamihafana kely eo amin'ny halaliny, ka heverina ho mitovy ny hakitroky ny ranoka. Tsy mitovy amin'ny hakitroky ny atmosfera eto an-tany izany. Miovaova be ny hakitroky ny atmosfera eto an-tany arakaraka ny haavo. Samy hafa ny hakitroky ny rivotra amin'ny haavo samihafa, ka tsy afaka manisa ny tsindrin'ny atmosfera amin'ny fampiasana ny fampitoviana etsy ambony isika. Ankoatra izany, tsy misy fetra mazava momba ny atmosfera izay ahafahana mandrefy ny haavo. Miovaova arakaraky ny toetr'andro ihany koa ny tsindrin'ny atmosfera. Mba hamaritana ny tsindrin'ny atmosfera, dia mandrefy isika.
Fandrefesana ny tsindry
I Evangelista Torricelli (1608–1647), mpianatr'i Galileo, dia namorona fomba fandrefesana ny tsindrin'ny atmosfera tamin'ny taona 1643 tamin'ny fampiasana ny barometer merkiora. Ny barometer dia fantsona fitaratra lava feno merkiora. Ny fantsona fitaratra feno merkiora dia navadika tao anaty lovia feno merkiora ihany koa.
Rehefa avadibadika ambony ambany ny fantsona fitaratra misy merkiora, dia tsy feno merkiora ny tendron'ny fantsona, fa etona merkiora ihany no ao anatiny izay kely dia kely ny tsindrin'izany ka tsy raharahiana (p2 = 0). Eo amin'ny velaran'ny merkiora ao amin'ny takelaka, misy tsindrin'ny atmosfera izay midina (manery ny merkiora ao amin'ny takelaka ny atmosfera). Io tsindrin'ny atmosfera io dia manohana ny tsanganana merkiora ao amin'ny fantsona fitaratra. Ao amin'ny sary, ny tsindrin'ny atmosfera dia asehon'ny po Azo kajy amin'ny alalan'ny fampiasana ny raikipohy ny haben'ny tsindrin'ny atmosfera:
p o = ρ gh
Mifototra amin'ny valin'ny fandrefesana, ny tsindrin'ny atmosfera antonony amin'ny haabon'ny ranomasina dia 1,013 x 105 N /m2 . Ny haben'ny tsindrin'ny atmosfera amin'ny haabon'ny ranomasina dia ampiasaina hamaritana singa iray hafa amin'ny tsindry, dia ny atm (atmosfera). Noho izany, 1 atm = 1,013 x 105 N /m2 = 101,3 kPa (kPa = kilo pascal). Singa iray hafa amin'ny tsindry ny bara (matetika ampiasaina amin'ny meteorolojia). 1 bara = 1,00 x 105 N /m2 = 100 kPa.
Ahoana no ahazoana ny tsindrin'ny atmosfera etsy ambony?
Mampiasa ny fitsipika nasehon'i Torricelli etsy ambony ny fandrefesana. Ny haavon'ny tsanganana merkiora ampiasaina dia 76 sm (ny tsindrin'ny atmosfera dia afaka manohana tsanganana merkiora izay 76,0 sm monja ny haavony), izay 0°C marina ny mari-pana ampiasaina. oC ary ny haben'ny hafainganana amin'ny hery misintona dia 9,8 m/s2Ny hakitroky ny merkiora amin'ity toe-javatra ity dia 13,6 x 103 kilao / m3Tsindrin'ny atmosfera:
Fandrefesana tsindry
Misy fitaovana maro ampiasaina handrefesana ny tsindry, anisan'izany ny manometer fantsona misokatra.
Ao amin'ny manometre fantsona misokatra, izay miendrika U ny fantsona, dia feno ranoka (mercure na rano) ny ampahany amin'ny fantsona. Ny tsindry voarefy dia mifandray amin'ny fahasamihafan'ny haavon'ny ranoka roa ampidirina ao anaty fantsona. Kajy amin'ny fampiasana ny raikipohy ny tsindry:
Amin'ny ankapobeny, tsy ny vokatry ny ρ gh no kajy fa ny haavon'ny ranoka (h) satria indraindray ny tsindry dia aseho amin'ny milimetatra merkiora (mm hg) na milimetatra rano (mm H 2 O). Anarana hafa ho an'ny mm hg ny torr (ho fahatsiarovana an'i Evangelista Torricelli).
Ankoatra ny manometra, misy ihany koa ireo fitaovana fandrefesana hafa, dia ny barometer aneroid, na mekanika na elektrika, anisan'izany ny fitaovana fandrefesana ny tsindrin'ny kodiarana, sns. Ny fitaovana ampiasain'i Torricelli handrefesana ny tsindrin'ny atmosfera dia antsoina koa hoe barometer merkiora, izay fenoina merkiora ny fantsona fitaratra ary avy eo avadika ho takelaka misy merkiora ihany koa.
Tsindry voaisa, tsindry fandrefesana ary tsindry tanteraka
Rehefa mameno rivotra ny kodiaran'ny fiara dia matetika ampiasaina ny fitaovana fandrefesana ny tsindrin'ny rivotra. Izany dia miantoka fa tsy ambany loatra na avo loatra ny tsindrin'ny kodiarana. Rehefa mameno rivotra ny kodiarana dia ny tsindrin'ny rivotra ao anatin'ny kodiarana ihany no refesina. Tsy raisina an-tsaina ny tsindrin'ny atmosfera. Tsy rehefa mandrefy ny tsindrin'ny kodiarana ihany, fa amin'ny ankamaroan'ny fandrefesana tsindry hafa koa, dia tsy refesina ny tsindrin'ny atmosfera. Antsoina hoe tsindry refesina io tsindry refesina io. Koa inona no mahasamihafa an'io sy ny tsindry tanteraka?
Tsindry tanteraka = tsindrin'ny atmosfera + tsindry voarefy. Koa mba hahazoana tsindry tanteraka, ampio ny tsindry voarefy amin'ny tsindrin'ny atmosfera. Raha lazaina amin'ny teny hafa, tsindry tanteraka = tsindry manontolo. Azo soratana toy izao amin'ny matematika izany:
p = pa + p fandrefesana
Ohatra, raha 100 kPa ny tsindrin'ny kodiarana refesintsika, dia toy izao ny tsindry tanteraka:
p = pa + p fandrefesana
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Ny tsindry tanteraka = 201 kPa.
Misy teny hafa koa: tsindry gauge, fantatra ihany koa amin'ny hoe tsindry gauge. Ny tsindry gauge dia ny tsindry mihoatra noho ny tsindrin'ny atmosfera. Ohatra, diniho ny tsindrin'ny kodiaran'ny môtô. Rehefa mihena ny tsindry ao anatin'ny kodiarana dia mitovy amin'ny tsindry atmosfera ny tsindry ao anatiny (Tsindrin'ny atmosfera = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Rehefa feno rivotra ny kodiarana dia mitombo ho azy ny tsindrin'ny kodiarana. Rehefa mihoatra ny 101 kPa ny tsindrin'ny kodiarana dia antsoina koa hoe tsindry gauge ny tsindry tafahoatra.
Ohatra amin'ny fanontaniana momba ny tsindrin'ny ranoka
Ohatra fanontaniana faha-1:
Milentika hatrany amin'ny halaliny 200 metatra ny sambo mpisitrika iray. Inona ny tsindry tsapan'ilay sambo mpisitrika?
ny fitsorahana? g = 10 m/s2
Discussion
Fantatra fa:
Halalin'ny (h) = 200 m
Hakitry ny rano an-dranomasina (ρ) = 1,03 x 103 kilao / m3 = 1030 kg/m3 (jereo ny tabilao hakitroky)
Tsindrin'ny atmosfera (pa) = 1 atm = 1 x 105 M / m2 = 1 x 105 (Kg m/s)2)/m2 = 1 x 105 Kg/ms2
Hafainganam-pandeha vokatry ny hery misintona (g) = 10 m/s2
Nanontaniana: Tsindry
Valiny:
Misokatra ny fitoeran-javatra ka tsy tafiditra ao anatin'ny kajy ny tsindrin'ny atmosfera.
Ohatra fanontaniana faha-2:
Feno rano ny fitoeran-drano mirefy 10 metatra ny haavony. Raha toa ka
rehefa mihidy, inona ny tsindrin'ny rano eo amin'ny faran'ny fitoeran-javatra? g = 10 m/s2
Discussion
Fantatra fa:
Haavo (h) = 10 m
Hakitry ny rano (ρ) = 1,00 x 103 kilao / m3 = 1000 kg/m3
Tsindrin'ny atmosfera (pa) = 1 atm = 1 x 105 M / m2 = 1 x 105 (kg m/s)2) / metatra2 = 1 x 105 Kg/ms2
Hafainganam-pandeha vokatry ny hery misintona (g) = 10 m/s2
Nanontaniana: Tsindry
Valiny:
Mihidy ny fitoeran-javatra ka tsy tafiditra ao anatin'ny kajy ny tsindrin'ny atmosfera.
Ohatra fanontaniana faha-3:
Ny haavon'ny tsanganana rano (ankavanana) = 50 sm, raha toa kosa ny haavon'ny tsanganana ranoka iray hafa (ankavia) = 30 sm. Inona ny hakitroky ny ranoka iray hafa?
Discussion
Fantatra fa:
Hafainganam-pandeha vokatry ny hery misintona (g) = 10 m/s2
Haavon'ny rano (h)1) = 50 sm
Hakitry ny rano (ρ1) = 1,00 x 103 kilao / m3 = 1000 kg/m3
Haavon'ny ranoka hafa (h)2) = 30 sm
Hakitry ny ranoka hafa (ρ2) =?
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
Mitovy ny tsindrin'ny atmosfera (Pa) sy ny hafainganana avy amin'ny hery misintona (g), ka tsy misy ifandraisany amin'izany.
Ohatra fanontaniana faha-4:
Ao anatin'ny fantsona fitaratra dia misy ranoka mirefy 10 sm ny haavony. Ny tsindrin'ny rano eo amin'ny faran'ny fantsona dia 1200 N/m.2Raha g = 10 m/s2Aza raharahiana ny tsindrin'ny rivotra. Inona ny hakitroky ny ranoka?
A. 800 kg/m3
B. 900 kg/m3
C. 1000 kg/m3
D. 1200 kg/m3
E. 1300 kg/m3
Dinika:
Fantatra :
Ketinggian ranoka (h) = 10 sm = 0,1 metatra
Tsindrin'ny rano (P) eo amin'ny fotony fantsona = 1200 N/m2
Fanafainganana ny hery misintona (g) = 10 m/s2
nanontaniana :
hakitroky ranoka?
Jawab :
hakitroky 1200 kg/m ny ranoka3.
D ny valiny marina.
Ohatra fanontaniana faha-5:
Ny merkiora ao anaty lalan-drà mifandray dia manana fahasamihafan'ny velarany 3 sm. Ny hakitroky ny merkiora = 13,6 gr/cm310 sm ny haavon'ny ranoka ao anaty fantsona eo ankavia. Inona ny hakitroky ny ranoka?
A. 800 kg/m3
B. 1030 kg/m3
C. 1080 kg/m3
D. 1300 kg/m3
E. 1360 kg/m3
Dinika:
Fantatra :
Haavo (h) an'i Merkiora = 3 sm = 0,03 m
Hakitry ny merkiora = 13,6 gr/sm3 = 13600 kg/m3
Haavo (h) amin'ny ranoka = 10 sm = 0,1 m
nanontaniana :
hakitroky ranoka?
Valiny:
Ao anatin'ny toetry ny fifandanjana statika ny rafitra noho izany ny tsindrin'ny ranoka (fantsona havia) = ny tsindrin'ny merkiora (fantsona havanana)
Privotra +Prano = Privotra +Pmerkiora
Mitovy ny tsindrin'ny rivotra ka nesorina tao amin'ny equation
Ranoka P = rivotra P
C ny valiny marina.
