Фишори моеъ

Маводи фишори моеъ

Дар физика, фишор ҳамчун қувва барои як воҳиди масоҳат муайян карда мешавад, ки дар он самти қувва ба масоҳати сатҳ амудӣ аст. Аз ҷиҳати математикӣ, фишор бо муодилаи P = F/A ифода карда мешавад, ки дар он P = фишор, F = қувва ва A = масоҳати сатҳ. Воҳиди қувва (F) Нютон (N) аст, воҳиди масоҳат метри мураббаъ (м2) мебошад ^. Азбаски фишор қувва барои як воҳиди масоҳат аст, воҳиди фишор N/m2 аст ^. Номи дигари N/m2 ^паскал (Па) аст. Паскал ҳамчун воҳиди фишор ба шарафи Блез Паскал истифода мешавад.

Вақте ки моеъ дар ҳолати оромӣ қарор дорад, он ба тамоми сатҳи тамос бо он қувваеро амудӣ мекунад. Масалан, обро дар як шиша дида бароед; ҳар як қисми об ба девори шиша қувваеро амудӣ мекунад. Аз ин рӯ, ҳар як қисми об ба ҳар як воҳиди майдони зарфе, ки онро ишғол мекунад, қувваеро амудӣ мекунад. Ин як хосияти муҳими моеъи статикӣ, моеъи дар ҳолати оромӣ қарордошта мебошад. Вақте ки моеъ ба сатҳе, ки дар он қувва амудӣ нест, қувваеро таъсир мерасонад, ки он низ амудӣ нест. Ин боиси ҷараёни моеъ мегардад. Аммо, дар асл, моеъ дар ҳолати оромӣ мемонад. Аз ин рӯ, дар моеъи дар ҳолати оромӣ қарордошта қувва ҳамеша ба сатҳи зарфе, ки онро ишғол мекунад, амудӣ аст.

Хусусияти дигари муҳими моеъ дар ҳолати оромӣ ин аст, ки он ҳамеша дар ҳама самтҳо фишор меорад. Барои беҳтар фаҳмидани ин, як ашёи шинокунандаро дар зарфи об ҷойгир кунед. Агар об комилан ором бошад, ашё бетартиб мемонад, зеро фишор ба тамоми сатҳи он баробар аст. Агар фишори об нобаробар бошад, қувваи холис ба амал меояд, ки боиси ҳаракати ашё мегардад.

Таъсири умқ ба фишор

Чуқурӣ ё баландӣ ба фишори моеъ чӣ гуна таъсир мерасонад? Оё фишори оби баҳр дар чуқурии 10 метр бо фишори оби баҳр дар чуқурии 100 метр якхела аст? Биёед фишори обро дар зарф, тавре ки дар расм нишон дода шудааст, дида бароем. Баландии сутуни моеъ h ва масоҳати буриши он A аст. Фишори об дар поёни зарф чанд аст?

w = вазни об, h = баландии сутуни об дар зарфи силиндрӣ, A = масоҳати сатҳ ва P фишор аст.

Маълумот:
w = ҷозиба
ρ = зичӣ
м = масса
g = шитоб аз сабаби қувваи ҷозиба
V = hA = ҳаҷми сутуни моеъ (h = баландӣ, A = масоҳати сатҳ)

Агар мо онро ба муодилаи фишор дохил кунем, мо ба даст меорем:

p = ρ gh → Муодилаи 1 (зарфи пӯшида)
p = pa + ρ gh → Муодилаи 2 (зарфи кушода)

Маълумот:
па = Фишори атмосфера
ρ gh = Фишори гидростатикӣ

Дар расми боло фишори атмосфера тасвир нашудааст, аммо дар асл, агар зарфи дорои об кушода бошад, фишори атмосфера низ ба сатҳи об, ки ба поён нигаронида шудааст, таъсир мерасонад.

Бар асоси муодилаи дар боло овардашуда, чунин ба назар мерасад, ки фишор ба зичӣ ва умқи моеъ мутаносиб аст (шитоби ҷозиба доимӣ боқӣ мемонад). Ҳангоми афзоиши умқи моеъ, фишор низ меафзояд. Моеъҳо аз сабаби вазни моеъ дар болои онҳо қариб фишурда намешаванд, аз ин рӯ зичии моеъ доимӣ боқӣ мемонад. Агар фарқияти баландии моеъ хеле калон бошад (масалан, дар оби хеле чуқури баҳр), зичӣ каме фарқ мекунад. Аммо, агар фарқияти баландии моеъ хеле калон набошад, зичии моеъ асосан якхела аст ё фарқият он қадар хурд аст, ки онро нодида гирифтан мумкин аст.

Мо инчунин метавонем аз муодилаи дар боло зикршуда барои ҳисоб кардани фарқияти фишор дар умқҳои гуногун истифода барем. Муодилаи дар боло зикршударо метавон чунин навишт:

Фишори атмосфера

Вақте ки мо дар зери об ғӯтавар мешавем, тамоми бадани мо бо об пӯшонида мешавад. Ҳар қадар мо амиқтар ғӯтавар шавем, ҳамон қадар фишор бештар эҳсос мекунем. Дар асл, ҳар рӯз моро атмосфера низ иҳота мекунад, ки пайваста ба ҳамаи қисмҳои бадани мо фишор меорад, ҳамон тавре ки дар зери об ҳастем. Мисли оби баҳр, сатҳи Заминро метавон ба "қаъри баҳр"-и атмосфера монанд кард. Агар дуруст бошад, ки атмосфера низ ҳамеша ба ҳамаи қисмҳои бадани мо фишор меорад, чаро мо онро эҳсос намекунем, гӯё ки дар қаъри баҳр ҳастем? Ҳуҷайраҳои бадани мо фишори дохилиро нигоҳ медоранд, ки қариб ба фишори беруна баробар аст. Аз ин рӯ, мо таъсири ин фарқияти фишорро эҳсос намекунем.

Фишори атмосфераи Замин низ бо баландӣ тағйир меёбад. Аммо, фишори атмосфера аз фишори моеъҳо каме фарқ мекунад. Тағйирёбии зичии моеъҳо барои фарқиятҳои хурд дар умқ хеле ночиз аст, аз ин рӯ зичии моеъҳо якхела ҳисобида мешавад. Ин аз зичии атмосфераи Замин фарқ мекунад. Зичии атмосфераи Замин бо баландӣ ба таври назаррас фарқ мекунад. Зичии ҳаво дар баландиҳои гуногун гуногун аст, аз ин рӯ мо наметавонем фишори атмосфераро бо истифода аз муодилаи дар боло овардашуда ҳисоб кунем. Ғайр аз ин, марзи равшани атмосфера вуҷуд надорад, ки аз он баландиро чен кардан мумкин аст. Фишори атмосфера низ бо обу ҳаво тағйир меёбад. Барои муайян кардани фишори атмосфера, мо андозагирӣ мекунем.

Андозагирии фишор

Эвангелиста Торричелли (1608–1647), шогирди Галилео, соли 1643 усули чен кардани фишори атмосфераро бо истифода аз барометри симоби худ таҳия кард. Барометр аз найчаи дарози шишагин иборат буд, ки бо симоб пур карда шуда буд. Найчаи шишагини пур аз симоб дар зарфе, ки низ бо симоб пур карда шуда буд, чаппа карда шуда буд.

Вақте ки найчаи шишагини дорои симоб чаппа карда мешавад, нӯги он бо симоб пур намешавад, он танҳо буғи симобро дар бар мегирад, ки фишори он он қадар хурд аст, ки онро нодида мегиранд (саҳ.₂ = 0). Дар сатҳи симоб дар лавҳа фишори атмосфера мавҷуд аст, ки ба поён нигаронида шудааст (атмосфера симобро дар лавҳа пахш мекунад). Ин фишори атмосфера сутуни симобро дар найчаи шишагӣ нигоҳ медорад. Дар расм фишори атмосфера бо p нишон дода шудааст._o Бузургии фишори атмосфераро бо истифода аз муодилаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:

p _o = ρ gh

Бар асоси натиҷаҳои ченкунӣ, фишори миёнаи атмосфера дар сатҳи баҳр 1,013 x 10 ⁵ Н/м2 ^аст . Бузургии фишори атмосфера дар сатҳи баҳр барои муайян кардани воҳиди дигари фишор, яъне атм (атмосфера) истифода мешавад. Пас, 1 атм = 1,013 x 10 ⁵ Н/м2 ⁼ 101,3 кПа (кПа = килопаскал). Воҳиди дигари фишор ин сатр аст (аксар вақт дар метеорология истифода мешавад). 1 сатр = 1,00 x 10 ⁵ Н/м2 ⁼ 100 кПа.

Чӣ тавр арзиши фишори атмосфера дар боло ба даст оварда мешавад?
Андозагирӣ аз принсипе истифода мебарад, ки дар боло Торричелли нишон додааст. Баландии сутуни симоб 76 см аст (фишори атмосфера танҳо сутуни симоберо, ки баландии он ҳамагӣ 76,0 см аст, нигоҳ дошта метавонад), ки дар он ҳарорати симоби истифодашуда дақиқ 0 аст. ^oC ва бузургии шитоби ҷозиба 9,8 м/с аст²Зичии симоб дар ин ҳолат 13,6 x 10 аст.³ kg / м³Фишори атмосфера:

Фишорчен

Барои чен кардани фишор асбобҳои зиёде истифода мешаванд, аз ҷумла манометри найчаи кушода.

Дар манометри найчаи кушода, ки дар он найча шакли U дорад, найча қисман бо моеъ (симоб ё об) пур карда мешавад. Фишори ченшуда бо фарқияти ду баландии моеъҳои ба найча воридшуда алоқаманд аст. Фишор бо истифода аз муодилаи зерин ҳисоб карда мешавад:

Умуман, на зарби ρ gh, балки баландии моеъ (h) ҳисоб карда мешавад, зеро фишор баъзан бо миллиметр симоб (мм симоб) ё миллиметр об (мм H₂O) ифода карда мешавад _. Номи дигари mm hg torr аст (ба хотираи Эвангелиста Торричелли).

Ғайр аз манометрҳо, асбобҳои дигари ченкунӣ низ мавҷуданд, яъне барометрҳои анероидӣ, ҳам механикӣ ва ҳам электрикӣ, аз ҷумла манометрҳои фишори шина ва ғайра. Асбобе, ки Торричелли барои чен кардани фишори атмосфера истифода мебарад, инчунин барометри симобӣ номида мешавад, ки дар он найчаи шишагӣ бо симоб пур карда шуда, сипас ба табақчае табдил дода мешавад, ки дар он симоб низ мавҷуд аст.

Фишори номиналӣ, фишори ченакӣ ва фишори мутлақ

Ҳангоми пур кардани чархҳои мошин бо ҳаво, одатан манометри фишори ҳаво истифода мешавад. Ин кафолат медиҳад, ки фишори чарх на хеле паст ва на хеле баланд аст. Ҳангоми пур кардани чархҳо бо ҳаво, танҳо фишори ҳаво дар дохили чарх чен карда мешавад. Фишори атмосфера ба назар гирифта намешавад. На танҳо ҳангоми чен кардани фишори чарх, балки дар аксари андозагириҳои дигари фишор, фишори атмосфера чен карда намешавад. Ин фишори ченшуда фишори ченшуда номида мешавад. Пас, фарқи байни ин ва фишори мутлақ чист?

Фишори мутлақ = фишори атмосфера + фишори ченшуда. Пас, барои ба даст овардани фишори мутлақ, мо фишори ченшударо ба фишори атмосфера илова мекунем. Ба ибораи дигар, фишори мутлақ = фишори умумӣ. Аз ҷиҳати математикӣ, инро чунин навиштан мумкин аст:

p = pa + p ченкунӣ

Масалан, агар фишори чархи ченкардаи мо = 100 кПа бошад, пас фишори мутлақ чунин аст:
p = pa + p ченкунӣ
p = 101 кПа + 100 кПа
p = 201 кПа
Фишори мутлақ = 201 кПа.

Истилоҳи дигаре ҳаст: фишори калибрӣ, ки онро фишори калибрӣ низ меноманд. Фишори калибрӣ фишори изофӣ аз фишори атмосфера аст. Масалан, фишори чархи мотосиклро дида бароед. Вақте ки чархи мотосикл холӣ мешавад, фишор дар дохили чарх ба фишори атмосфера баробар аст (фишори атмосфера = 1,01 x 105 Па = 101 кПа). Вақте ки чарх бо ҳаво пур мешавад, фишори чарх ба таври табиӣ меафзояд. Вақте ки фишори чарх аз 101 кПа зиёд мешавад, фишори изофӣ инчунин фишори калибрӣ номида мешавад.

Намунаҳои саволҳои фишори моеъ

Намунаи саволи 1:

Киштии зериобӣ ба чуқурии 200 метр ғӯта мезанад. Фишори зериобӣ чӣ қадар аст?
ғаввосӣ? g = 10 м/с²
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Чуқурӣ (соат) = 200 м
Зичии оби баҳр (ρ) = 1,03 x 10³ kg / м³ = 1030 кг / м³ (ба ҷадвали зичӣ нигаред)
Фишори атмосфера (па) = 1 атм = 1 x 10⁵ Н / м² = 1 x 10⁵ (Кг м/с²)/м² = 1 x 10⁵ Кг/мс²
Шитоб аз ҳисоби қувваи ҷозиба (g) = 10 м/с²
Пурсид: Фишор
Ҷавоб:

Контейнер кушода аст, аз ин рӯ фишори атмосфера ба ҳисобҳо дохил карда нашудааст.

Намунаи саволи 2:

Обанбори баландии 10-метра бо об пур карда шудааст. Агар сатҳи обанбор
баста бошад, фишори об дар поёни зарф чӣ қадар аст? g = 10 м/с²
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Баландӣ (саат) = 10 м
Зичии об (ρ) = 1,00 x 10³ kg / м³ = 1000 кг / м³
Фишори атмосфера (па) = 1 атм = 1 x 10⁵ Н / м² = 1 x 10⁵ (кг м/с)²) / м² = 1 x 10⁵ Кг/мс²
Шитоб аз ҳисоби қувваи ҷозиба (g) = 10 м/с²
Пурсид: Фишор
Ҷавоб:

Контейнер пӯшида аст, аз ин рӯ фишори атмосфера ба ҳисобҳо дохил карда нашудааст.

Намунаи саволи 3:

Баландии сутуни об (рост) = 50 см, дар ҳоле ки баландии сутуни дигари моеъ (чап) = 30 см. Зичии моеъи дигар чанд аст?

Пембахасан
Маълум аст, ки:
Шитоб аз ҳисоби қувваи ҷозиба (g) = 10 м/с²
Сатҳи об (соат)₁) = 50 см
Зичии об (ρ₁) = 1,00 x 10³ kg / м³ = 1000 кг / м³
Баландии моеъи дигар (соат)₂) = 30 см
Зичии моеъҳои дигар (ρ₂) = ?

pa + ρ ₁ gh ₁ = pa + ρ ₂ gh ₂

Фишори атмосфера (Па) ва шитоби ҷозиба (г) якхелаанд, аз ин рӯ онҳо бекор карда мешаванд.

Намунаи саволи 4:

Дар дохили найчаи шишагӣ моеъ бо баландии 10 см мавҷуд аст. Фишори об дар поёни найча 1200 Н/м аст.²Агар g = 10 м/с²Фишори ҳаворо сарфи назар кунед. Зичии моеъ чанд аст?
А. 800 кг/м³
Б. 900 кг/м³
C. 1000 кг/м³
D. 1200 кг/м³
E. 1300 кг/м³
Муҳокима:
Рӯшан аст :
Кетинггиан моеъ (соат) = 10 см = 0,1 метр
Фишори об (P) дар поёни найча = 1200 Н/м²
Шитобёбии қувваи ҷозиба (g) = 10 м/с²
Пурсида шуд :
Зичӣ моеъ?
Ҷавоб :

Зичӣ моеъ 1200 кг/м3 аст³.
Ҷавоби дуруст D аст.

Намунаи саволи 5:

Симоб дар зарфҳои пайвастшуда фарқи сатҳии 3 см дорад. Зичии симоб = 13,6 гр/см3³Баландии моеъ дар найчаи тарафи чап 10 см аст. Зичии моеъ чанд аст?
А. 800 кг/м³
Б. 1030 кг/м³
C. 1080 кг/м³
D. 1300 кг/м³
E. 1360 кг/м³

Муҳокима:
Рӯшан аст :
Баландии (соат) Уторид = 3 см = 0,03 м
Зичии симоб = 13,6 гр/см³ = 13600 кг / м³
Баландии (соат) моеъ = 10 см = 0,1 м
Пурсида шуд :
Зичӣ моеъ?
Ҷавоб:
Система дар ҳолати мувозинати статикӣ қарор дорад, аз ин рӯ фишори моеъ (найчаи чап) = фишори симоб (найчаи рост)
P_ҳаво + П_моеъ = П_ҳаво + П_симоб
Фишори ҳаво якхела аст, аз ин рӯ он аз муодила хориҷ карда мешавад

P _моеъ = P _ҳаво

Ҷавоби дуруст C аст.