Mataupu e uiga i le Mamafa i totonu o vai
I le fisiki, o le mamafa e faʻamatalaina o le malosi i le iunite o le eria, pe afai o le itu o le malosi e faʻasaga saʻo i le eria o le fogaeleele. I le faʻamatematika, o le mamafa e faʻaalia e le fua faʻatatau P = F / A, lea o le P = mamafa, F = malosi ma le A = eria o le fogaeleele. O le iunite o le malosi (F) o Newton (N), o le iunite o le eria o le mita sikuea (m² ) . Talu ai o le mamafa o le malosi i le iunite o le eria, o le iunite o le mamafa o le N/m² . O le isi igoa mo le N/m² o Pascal (Pa). Na faʻaaogaina Pascal o se iunite o le mamafa e faʻaaloalogia ai Blaise Pascal.
A malolo le vai, e maua mai e le vai se malosi e fa'asaga sa'o i le fogāeleele atoa o le mea e pa'i i ai. Mo se fa'ata'ita'iga, tatou te toe iloiloina le vai i totonu o le tioata; o vaega ta'itasi o le vai e maua mai ai se malosi e fa'asaga sa'o i le puipui tioata. O lea la, o vaega ta'itasi o le vai e maua mai ai se malosi fa'asaga sa'o i vaega ta'itasi o le koneteina o lo'o i ai. O se tasi lea o uiga taua o le vai e le minoi. A fa'atino e le vai se malosi gaioiga i luga o le fogāeleele, lea e le fa'asaga sa'o ai le itu o le malosi, o le fogāeleele o le a maua mai ai se malosi tali atu e le fa'asaga sa'o lona itu. O le a mafua ai ona tafe le vai. Ae o le fulū, id e malolo. O le fa'ai'uga la, i se vai e le minoi, o le itu o le malosi e fa'asaga sa'o lava i taimi uma i le fogāeleele o le koneteina.
O le isi uiga tāua o le vai e lē minoi, o le faʻaaogāina lea e le vai o le mamafa i itu uma. Ina ia malamalama atili i lenei faʻamatalaga, faʻaofi se mea e mafai ona opeopea i totonu o le vai i totonu o se koneteina. Afai e lē minoi le vai, o lona uiga e lē minoi le mea auā e tutusa le mamafa e galue i luga o le fogāeleele atoa o le mea. Afai e lē tutusa le mamafa o le vai, o lona uiga o le a iai se malosi atoa, lea o le a mafua ai ona minoi le mea.
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Aafiaga o le loloto i le mamafa
E fa'apefea ona a'afia le mamafa o le vai i le loloto po'o le maualuga? E tutusa ea le mamafa o le vai i le loloto e 10 mita ma le mamafa o le vai i le loloto e 100 mita? Se'i o tatou toe iloilo le mamafa o le vai i totonu o se koneteina e pei ona fa'aalia i le ata. O le maualuga o le koluma vai o le h ma le lautele o le vaega A. O le a le mamafa o le vai i le pito i lalo o le koneteina?
w = mamafa o le vai, h = maualuga o le koluma vai i totonu o se koneteina lapotopoto, A = lautele o le fogaeleele, ma le P o le mamafa.
O le mamafa o le koluma vai e:
ρ = m / V
m = ρ V
m = ρ h A
O le mamafa o le koluma vai e:
w = mg = ρ h A g
w = mamafa, ρ = mafiafia, m = mamafa, g = fa'avavevaveina o le kalave, V = h A = voluma o le vai (h = maualuga, A = lautele o le fogaeleele)
Afai e fa'aofiina le fua fa'atatau o lo'o i luga i le fua fa'atatau o le mamafa:
p = ρ gh → Fa'atusatusaga 1 (pusa tapuni)
p = pa + ρ gh → Fa'atusatusaga 2 (pusa tatala)
pa = mamafa o le ea, ρ gh = mamafa o le vai
Afai o lo'o iai le vai i totonu o le koneteina ua tatala, e fa'asaga ifo le mamafa o le ea i luga o le vai.
E faʻavae i luga o le fua faʻatatau o loʻo i luga, o le mamafa e faʻatatau saʻo i le mafiafia ma le loloto o le vai (e tumau le faʻavavevaveina o le kalave).
Afai e tele le eseesega o le maualuga (mo se faʻataʻitaʻiga i le sami loloto tele), e fai si eseese o le mafiafia. Ae afai e le tele naua le eseesega o le maualuga, o lona uiga e tutusa lava le mafiafia o le vai, pe e matua laʻititi lava le eseesega e le amanaʻiaina.
E mafai fo'i ona tatou fa'aaogaina le fua fa'atatau o lo'o i luga e fuafua ai le eseesega o le mamafa i loloto ta'itasi. Ua toe tusia le fua fa'atatau o lo'o i luga:
Δp = ρ g Δh
Δp = eseesega i le mamafa, Δh = eseesega i le maualuga
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Malosiaga i le Matagi
A tatou oso i le vai, e ufitia uma vaega o o tatou tino i le vai. O le loloto o lo tatou oso i totonu, o le tele foi lea o le mamafa tatou te lagonaina. O aso uma lava e ufitia ai foi i tatou e le ea lea e taofia ai pea vaega uma o o tatou tino e pei o le taimi tatou te i ai i le vai. E pei o le sami, e mafai ona faatusaina le fogaeleele i le ea "e faavae i le sami". Afai e taofia e le ea vaega uma o o tatou tino i soo se taimi, aisea tatou te le lagonaina ai, e peiseai o loo tatou i le pito i lalo o le sami? O sela o o tatou tino e faatumauina le mamafa i totonu e toetoe lava tutusa ma le mamafa i fafo. O lenei mea e mafua ai ona tatou le lagonaina aafiaga o nei eseesega o le mamafa.
E suia fo'i le mamafa o le ea i le lalolagi i le maualuga. Ae e ese le mamafa o le ea i le lalolagi mai le vai. E matua laiti lava suiga i le mafiafia o vai mo eseesega i le loloto e le tele naua o lea e manatu ai o le mafiafia o le vai e tutusa. E ese lenei mea mai le mamafa o le ea o le lalolagi. E matua eseese lava le mamafa o le ea o le lalolagi i le maualuga. E eseese le mafiafia o le ea i maualuga ta'itasi o lea e le mafai ai ona tatou fuafuaina le mamafa o le ea e fa'aaoga ai fua fa'atatau ua maua mai i luga. E le gata i lea, e leai se tapula'a i le ea e mafai ona fuaina ai le maualuga. E eseese fo'i le mamafa o le ea e tusa ai ma le tau. Ina ia iloa le mamafa o le ea, matou te faia ni fua.
Fuaina o le Mamafa
O Evangelista Torricelli (1608-1647), o se tamaitiiti aʻoga a Galileo, na ia faia se auala e fua ai le mamafa o le ea i le 1643 e faʻaaoga ai le barometer mercury o lana galuega. O le barometer o se paipa tioata umi, lea e faʻatumuina ai le paipa i le mercury. Ia, o le paipa tioata o loʻo i ai le mercury e faʻaliliuina i totonu o se ipu ua faʻatumuina foʻi i le mercury.
A fa'aliliuina se paipa tioata o lo'o i ai le mekuri, e le fa'atumuina le pito o le paipa i le mekuri; o mea o lo'o i totonu o le ausa o le mekuri, e matua la'ititi lava le mamafa e le amana'iaina (p2 = 0). I luga o le fogaeleele o le mekuri o lo'o i totonu o le ipu, e iai le mamafa o le ea e fa'asaga i lalo (e fetaomi e le ea le mekuri i luga o le ipu). O le mamafa o le ea e taofia ai le koluma o le mekuri i totonu o le paipa tioata. I le ata, o le mamafa o le ea e fa'atusalia e le po. E mafai ona fuafuaina le aofa'i o le mamafa o le ea e fa'aaoga ai le fua fa'atatau:
p o = ρ gh
E faʻavae i luga o taunuuga o fuataga, o le averesi o le mamafa o le ea i le sami e 1.013 x 105 N /m2 . O le aofaʻi o le mamafa o le ea i le sami e faʻaaogaina e faʻamatalaina ai isi iunite o le mamafa, e pei o le atm (ea). O lea la, 1 atm = 1.013 x 105 N /m2 = 101.3 kPa (kPa = kilo pascals). O le isi iunite o le mamafa o le ea o se pa (e masani ona faʻaaogaina i le tau). 1 pa = 1.00 x 105 N / m2 = 100 kPa.
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E faapefea ona maua le mamafa o le ea o loʻo i luga?
O le fuaina e faʻaaogaina mataupu faavae o loʻo faʻaalia e Torricelli i luga. O le maualuga o le koluma mercury e faʻaaogaina e 76 cm (e naʻo le mamafa o le ea e mafai ona taofia ai le koluma mercury lea e oʻo atu i le 76.0 cm le maualuga), lea e faʻaaogaina ai le vevela o le mercury e 0 ° C tonu ma le tele o le faʻavavevaveina o le kalave e 9.8 m/s² . O le mamafa o le mercury i lenei tulaga e 13.6 x 10^ 3 kg/m ^3 . Mamafa o le ea:
p o = ρ gh
p o = (13.6 x 103 kg /m3 ) (9.8 m/s2 ) (76 cm)
p o = (13.6 x 103 kg /m3 ) (9.8 m/s2 ) (76 x 10-2 m)
p o = 101.3 x 103 N / m2
p o = 1.013 x 10 5 N/m 2
p o = 1 atm
Meafaigaluega fa'amalosi
E tele meafaigaluega e faʻaaogaina e fua ai le mamafa, e aofia ai manometers paipa tatala.
I totonu o se manometer o le paipa tatala, lea e foliga U ai le paipa, o nisi o paipa e faʻatumuina i le vai (mercury poʻo le vai). O le mamafa e fuaina e fesoʻotaʻi ma le eseesega i le maualuga e lua o le vai e faʻatumuina i totonu o le paipa. O le aofaʻi o le mamafa e fuafuaina e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
p = p a + ρ gh
p a = mamafa o le ea
ρ gh = mamafa fuaina
ρ = mafiafia o le vai
E masani lava e lē o le fua o le ρ gh e fuafuaina ae o le maualuga o le vai (h) auā o nisi taimi e tuʻuina atu le mamafa i milimita o le mekuri (mm Hg) poʻo milimita o le vai (mm H 2 O). O le isi igoa mm hg o le torr (e faʻaaloalogia ai Evangelista Torricelli).
I le fa’aopoopoga i manometers, e iai fo’i isi fua e pei o le aneroid barometers, fa’amekanika ma eletise, e aofia ai fua o le mamafa o pa’u, ma isi mea fa’apena. O le meafaigaluega e fa’aaoga e Torricelli e fua ai le mamafa o le ea e ta’ua fo’i o le mercury barometer, lea e fa’atumuina ai se paipa tioata i le mercury.
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Mamafa o le Fua ma le Mamafa Atoatoa
Mamafa atoatoa = mamafa o le ea + mamafa fuaina. O lea la, ina ia maua le mamafa atoatoa, tatou te faaopoopoina le mamafa fuaina i le mamafa o le ea. I se isi faaupuga, mamafa atoatoa = mamafa atoa. E mafai ona tusia faa-matematika:
p = pa + p g
Mo se faʻataʻitaʻiga afai o le mamafa o le paʻu tatou te fuaina = 100 kPa, o lona uiga o le mamafa atoatoa e faapea:
p = p a + p g
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
O le aofaʻi o le mamafa atoatoa = 201 kPa
Faʻataʻitaʻiga faʻafitauli 1:
O lo'o oso ifo se va'a i lalo i le loloto e 200 mita. O le a le mamafa o lo'o o'o i ai le va'a i lalo? g = 10 m/s 2
Ua iloa:
Loloto (h) = 200 mita
Mafiafia o le vai i le sami (ρ) = 1.03 x 103 kg /m3 = 1030 kg/ m3
Mamafa o le ea (pa) = 1 atm = 1 x 105 N /m2 = 1 x 105 ( Kg m/s2 ) /m2 = 1 x 105 Kg/ ms2
Fa'avavevaveina o le kalave (g) = 10 m/s 2
Mana'omia:
Fofo:
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 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/m 2
p = 21.6 x 10 5 Pa
Ua tatala le koneteina o lea e le aofia ai le mamafa o le ea i le fuafuaga.
Faʻataʻitaʻiga faʻafitauli 2:
O se tane vai O se tane vai e tumu i le vai e 10 mita le maualuga. Afai e tapuni le fogāeleele o le tane vai, o le a le mamafa o le vai i le pito i lalo o le tane? g = 10 m/ s2
Ua iloa:
Maualuga (h) = 10 mita
Mafiafia o le vai (ρ) = 1,00 x 103 kg /m3 = 1000 kg/ m3
Mamafa o le ea (pa) = 1 atm = 1 x 105 N /m2 = 1 x 105 ( kg m/s2 ) / m2 = 1 x 105 Kg / ms2
Fa'avavevaveina o le kalave (g) = 10 m/s 2
Mana'omia: Omiga
Fofo:
p = ρ gh
p = (1000 kg/m3 ) (10 m/ s2 )(200 m)
p = 2000,000 kg/ms 2
p = 20 x 10 5 kg/ms 2
p = 20 x 10 5 N/m 2
p = 20 x 10 5 Pa
Ua tapuni le koneteina ina ia lē aofia ai le mamafa o le ea i le fuafuaga.
Faʻataʻitaʻiga faʻafitauli 3:
O le maualuga o le poutū vai (taumatau) = 50 cm, ae o le maualuga o le isi poutū vai (agavale) = 30 cm. O le ā le mafiafia o isi vai?
Ua iloa:
Fa'avavevaveina o le kalave (g) = 10 m/s 2
Maualuga o le vai (h 1 ) = 50 cm
Mafiafia o le vai (ρ 1 ) = 1 x 103 kg /m3 = 1000 kg/ m3
O le maualuga o se isi vai (h 2 ) = 30 cm
Mana'omia: Mafiafia o se isi vai
Fofo:
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
ρ 1 itula 1 = ρ 2 itula 2
ρ 2 = ρ 1 itula 1 / itula 2
ρ 2 = (50 cm)(1000 kg/m 3 ) / 30 cm
ρ 2 = 1666.7 kg/m 3
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