Tsindry ao anaty ranoka

Lahatsoratra momba ny tsindry ao anaty 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 hery (F) dia Newton (N), ny singa velaran-tany dia metatra toradroa (m² ⁾ . Satria ny tsindry dia ny hery isaky ny velaran-tany, ny singa tsindry dia N/m² ^. Anarana hafa ho an'ny N/m² ^dia Pascal (Pa). Nampiasaina ho singa tsindry i Pascal mba hanomezam-boninahitra an'i Blaise Pascal.

Rehefa mijanona ny ranoka dia manome hery mifanitsy amin'ny velaran'ny fifandraisana manontolo ny ranoka. Ohatra, averintsika jerena ny rano ao anaty vera; ny ampahany tsirairay amin'ny rano dia manome hery mifanitsy amin'ny rindrin'ny fitaratra. Noho izany, ny fizarana tsirairay amin'ny rano dia manome hery mifanitsy amin'ny velaran'ny fitoeran-javatra tsirairay. Izany no iray amin'ireo toetra tena ilaina amin'ny ranoka statika. Rehefa mampihatra hery mihetsika eo amin'ny velarana ny ranoka, izay tsy mifanitsy amin'ny lalana izoran'ny hery, dia hanome hery mihetsika izay tsy mifanitsy amin'ny lalana izoran'ny velarana ny velarana. Izany dia hahatonga ny ranoka hikoriana. Saingy mijanona ny gripa, id. Ka ny fehin-kevitra dia, ao anaty ranoka tsy mihetsika, ny lalana izoran'ny hery dia mifanitsy amin'ny velaran'ny fitoeran-javatra foana.

Toetra manan-danja iray hafa an'ny tsiranoka tsy mihetsika ny hoe mampihatra tsindry amin'ny lafiny rehetra foana ny tsiranoka. Mba hahatakarana bebe kokoa ity fanazavana ity, ampidiro ao anaty fitoeran-javatra ny zavatra iray izay afaka mitsinkafona ao anaty rano. Raha mijanona ny rano, dia tsy mihetsika ilay zavatra satria miasa amin'ny velaran'ilay zavatra manontolo io tsindry io. Raha tsy mitovy ny tsindrin'ny rano, dia hisy hery manontolo, izay hahatonga ilay zavatra hihetsika.

[irp]

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. Ny haavon'ny tsanganana ranoka dia h ary ny velaran-tany fizarana A. 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.

Ny lanjan'ny tsanganana ranoka dia:

ρ = m/V

m = ρ V

m = ρ h A

Ny lanjan'ny tsanganana ranoka dia:

w = mg = ρ h A g

w = lanja, ρ = hakitroky, m = lanja, g = hafainganan'ny hery misintona, V = h A = haben'ny ranoka (h = haavo, A = velaran-tany)

Raha ampidirina ao amin'ny fitovian'ny tsindry ny fampitoviana etsy ambony:

p = ρ gh → Equation 1 (fitoeran-javatra mihidy)

p = pa + ρ gh → Equation 2 (fitoeran-javatra misokatra)

pa = tsindrin'ny atmosfera, ρ gh = tsindrin'ny hidrostatika

Raha misy rano ao anaty fitoeran-drano misokatra, dia midina midina eo amin'ny velaran'ny rano ny tsindrin'ny atmosfera.

Mifototra amin'ny fampitoviana etsy ambony, ny tsindry dia mifanandrify mivantana amin'ny hakitroky sy ny halalin'ny ranoka (tsy miova ny hafainganam-pandehan'ny hery misintona).

Raha goavana ny fahasamihafan'ny haavo (ohatra amin'ny ranomasina lalina dia lalina), dia somary hafa kely ny hakitroky. Fa raha tsy dia lehibe loatra ny fahasamihafan'ny haavo, dia mitovy amin'ny hakitroky ny ranoka, na kely loatra ny fahasamihafana ka tsy raharahiana.

Azontsika ampiasaina ihany koa ny fampitoviana etsy ambony mba hikajiana ny fahasamihafan'ny tsindry amin'ny halaliny samihafa tsirairay. Soratana indray ny fampitoviana etsy ambony:

Δp = ρ g Δh

Δp = fahasamihafan'ny tsindry, Δh = fahasamihafan'ny haavo

[irp]

Famerenam-bolongana

Rehefa mitsoraka anaty rano isika dia rakotra rano avokoa ny faritra rehetra amin'ny vatantsika. Arakaraka ny itsorahantsika lalina no vao mainka mitombo ny tsindry tsapantsika. Isan'andro dia rakotra atmosfera ihany koa isika izay manakana foana ny faritra rehetra amin'ny vatantsika toy ny rehefa ao anaty rano isika. Toy ny any an-dranomasina, ny velaran-tany dia azo ampitahaina amin'ny atmosfera "miorina amin'ny ranomasina". Raha manakana ny faritra rehetra amin'ny vatantsika amin'ny fotoana rehetra ny atmosfera, nahoana isika no tsy mahatsapa izany, toy ny hoe eo am-pototry ny ranomasina isika? Ny selan'ny vatantsika dia mitazona tsindry anatiny izay saika mitovy amin'ny tsindry ivelany. Izany dia mahatonga antsika tsy hahatsapa ny vokatry ny fahasamihafan'ny tsindry.

Miovaova arakaraky ny haavony ihany koa ny tsindrin'ny atmosfera eto an-tany. Saingy tsy mitovy amin'ny tsindrin'ny ranoka ny tsindrin'ny atmosfera eto an-tany. Kely dia kely ny fiovan'ny hakitroky ny ranoka raha tsy dia lehibe loatra ny elanelan'ny halaliny ka heverina ho mitovy ny hakitroky ny ranoka. Tsy mitovy amin'ny lanjan'ny atmosfera eto an-tany izany. Miovaova be ny lanjan'ny atmosfera eto an-tany arakaraka ny haavo. Miovaova ny hakitroky ny rivotra amin'ny haavo tsirairay ka tsy afaka manisa ny tsindrin'ny atmosfera amin'ny fampiasana ireo fampitoviana izay nalaina etsy ambony isika. Ary koa, tsy misy fetra amin'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 nahita fomba handrefesana ny tsindrin'ny atmosfera tamin'ny taona 1643 tamin'ny fampiasana ny barometer merkiora tamin'ny asany. Ny barometer dia fantsona fitaratra lava, izay feno merkiora ny fantsona. Eny, ny fantsona fitaratra misy merkiora dia avadika ao anaty lovia izay efa feno merkiora ihany koa.

Rehefa avadika ny fantsona fitaratra misy merkiora, dia tsy feno merkiora ny tendron'ny fantsona; etona merkiora fotsiny no ao anatiny, kely loatra ny tsindry ka tsy raharahiana (p2 = 0). Eo amin'ny velaran'ny merkiora ao anatin'ny takelaka, dia misy tsindrin'ny atmosfera izay midina (manery ny merkiora eo amin'ny takelaka ny atmosfera). Ny tsindrin'ny atmosfera dia mitazona ny tsanganana merkiora ao amin'ny fantsona fitaratra. Amin'ny sary, ny tsindrin'ny atmosfera dia aseho amin'ny po. Ny habetsaky ny tsindrin'ny atmosfera dia azo kajy amin'ny fampiasana ny raikipohy:

p _o = ρ gh

Mifototra amin'ny valin'ny fandrefesana, ny salan'isa amin'ny tsindrin'ny atmosfera amin'ny haabon'ny ranomasina dia 1.013 x 105 ^N /m2 ^. Ny habetsaky ny tsindrin'ny atmosfera amin'ny haabon'ny ranomasina dia ampiasaina hamaritana ireo singa fanerena hafa, dia ny atm (atmosfera). Noho izany, 1 atm = 1.013 x 105 ^N /m2 ⁼ 101.3 kPa (kPa = kilo pascals). Singa fanerena iray hafa ny bara (matetika ampiasaina amin'ny meteorolojia). 1 bara = 1.00 x 105 ^N /m2 ⁼ 100 kPa.

[irp]

Ahoana no ahazoana ny tsindrin'ny atmosfera etsy ambony?

Mampiasa ireo fitsipika nasehon'i Torricelli etsy ambony ny fandrefesana. Ny haavon'ny tsanganana merkiora ampiasaina dia 76 sm (ny tsindrin'ny atmosfera dia afaka mitazona ny tsanganana merkiora izay mahatratra 76.0 sm monja ny haavony), izay ampiasaina ny mari-pana merkiora 0 ^° C katroka ary ny haben'ny hafainganan'ny hery misintona dia 9.8 m/s² ^. Ny lanjan'ny merkiora amin'ity toe-javatra ity dia 13.6 x 103 ^kg /m² ^. Tsindrin'ny atmosfera:

p _o = ρ gh

p _o = (13.6 x 103 ^kg /m3 ⁾ (9.8 m/s2 ⁾ (76 sm)

p _o = (13.6 x 103 ^kg /m3 ⁾ (9.8 m/s2 ⁾ (76 x 10-2 ^m )

p₂o ⁼ 101.3 x ^10₂N _/ m₂

p₂o = 1.013 x ^10₂5 N _/ ^m₂

p₂o = ₁ atm

Fitaovana fanerena

Misy fitaovana maro ampiasaina handrefesana ny tsindry, anisan'izany ny manometera fantsona misokatra.

Ao anaty manometre fantsona misokatra, izay miendrika U ny fantsona, dia feno ranoka (mercure na rano) ny sasany amin'ireo fantsona. Ny tsindry voarefy dia mifandray amin'ny fahasamihafan'ny haavon'ny ranoka roa izay fenoina ao anaty fantsona. Ny habetsaky ny tsindry dia kajy amin'ny fampiasana ny raikipohy:

p = p _a + ρ gh

p _a = tsindrin'ny atmosfera

ρ gh = tsindry voarefy

ρ = hakitroky ny ranoka

Amin'ny ankapobeny dia tsy ny vokatra ρ gh no kajy fa ny haavon'ny ranoka (h) satria indraindray ny tsindry dia omena amin'ny milimetatra merkiora (mm Hg) na milimetatra rano (mm H ₂ O). Anarana hafa mm hg ny torr (ho fanomezam-boninahitra an'i Evangelista Torricelli).

Ankoatra ny manometera, misy ihany koa ny 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 misy fantsona fitaratra feno merkiora.

[irp]

Tsindry fandrefesana sy tsindry tanteraka

Tsindry tanteraka = tsindrin'ny atmosfera + tsindry voarefy. Koa mba hahazoana tsindry tanteraka, ampio ny tsindry fandrefesana amin'ny tsindrin'ny atmosfera. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny tsindry tanteraka = tsindry manontolo. Azo soratana amin'ny matematika hoe:

p = pa + pg

Ohatra, raha ny tsindrin'ny kodiarana refesintsika = 100 kPa, dia toy izao ny tsindry tanteraka:

p = p a + p g

p = 101 kPa + 100 kPa

p = 201 kPa

Ny habetsaky ny tsindry tanteraka = 201 kPa

Ohatra amin'ny olana 1:

Milentika hatrany amin'ny halaliny 200 metatra ny sambo mpisitrika iray. Inona ny tsindry tsapan'ilay sambo mpisitrika? g = 10 m/ ^s²

Fantatra:

Halalin'ny (h) = 200 m

Hakitry ny ranomasina (ρ) = 1.03 x 103 ^kg /m3 ⁼ 1030 kg/ ^m3

Tsindrin'ny atmosfera (pa) = 1 atm = 1 x 105 ^N /m² ⁼ 1 x 105 ⁽ Kg m/s² ⁾ /m² ⁼ 1 x 105 ^Kg / ^ms²

Hafainganam-pandehan'ny hery misintona (g) = 10 m/s ²

Tadiavina:

vahaolana:

p = pa + ρ gh

p = 1 x 105 ^kg /ms² ⁺ (1030 kg/m³ ⁾ (10 m/s² ⁾ (200 m)

p = 1 x 105 ^kg /ms² ⁺ 2060000 kg/ ^ms²

p = 1 x 105 ^kg /ms² ⁺ 20.6 x ¹⁰⁵ kg/ ^ms²

p = 21.6 x 105 ^kg / ^ms2

p = 21.6 x 105 ^N / ^m2

p = 21.6 x 10 ⁵ Pa

Misokatra ny fitoeran-javatra ka tsy tafiditra ao anatin'ny kajy ny tsindrin'ny atmosfera.

Ohatra amin'ny olana 2:

Fitehirizana rano Feno rano mirefy 10 metatra ny haavony. Raha mihidy ny velaran'ny fitoeran-drano, inona ny tsindrin'ny rano eo amin'ny faran'ny fitoeran-drano? g = 10 m/ ^s²

Fantatra:

Haavo (h) = 10 m

Hakitry ny rano (ρ) = 1,00 x 103 ^kg /m3 ⁼ 1000 kg/ ^m3

Tsindrin'ny atmosfera (pa) = 1 atm = 1 x 105 ^N /m² ⁼ 1 x 105 ⁽ kg m/s² ⁾ / m² ⁼ 1 x 105 ^Kg / ^ms²

Hafainganam-pandehan'ny hery misintona (g) = 10 m/s ²

Tadiavo: Tsindry

vahaolana:

p = ρ gh

p = (1000 kg/m³ ⁾ (10 m/ ^s² )(200 m)

p = 2000,000 kg/ ^ms2

p = 20 x 105 ^kg / ^ms2

p = 20 x 105 ^N / ^m2

p = 20 x 10 ⁵ Pa

Mihidy ny fitoeran-javatra mba tsy hampidirina ao anatin'ny kajy ny tsindrin'ny atmosfera.

Ohatra amin'ny olana 3:

Ny haavon'ny tsanganana rano (ankavanana) = 50 sm, raha toa kosa ny haavon'ny tsanganana ranoka hafa (ankavia) = 30 sm. Inona ny hakitroky ny ranoka hafa?

Fantatra:

Hafainganam-pandehan'ny hery misintona (g) = 10 m/s ²

Haavon'ny rano (h ₁ ) = 50 sm

Hakitry ny rano (ρ ₁ ) = 1 x 103 ^kg /m3 ⁼ 1000 kg/ ^m3

Ny haavon'ny ranoka iray hafa (h ₂ ) = 30 sm

Tadiavo: Hakitry ny ranoka hafa

vahaolana:

pa + ρ ₁ gh ₁ = pa + ρ ₂ gh ₂

ρ ₁ ora ₁ = ρ ₂ ora ₂

ρ ₂ = ρ ₁ ora ₁ / ora ₂

ρ ₂ = (50 sm)(1000 kg/m ³ ) / 30 sm

ρ ₂ = 1666.7 kg/ ^m3

[irp]