Ohun èlò Ìfúnpá Omi
Nínú fisiksi, a túmọ̀ titẹ sí agbára fún agbègbè ẹyọ kan, níbi tí ìtọ́sọ́nà agbára náà wà ní ìdúró sí agbègbè ojú ilẹ̀. Ní ti ìṣirò, a ń fi ìfúnpá hàn nípasẹ̀ ìṣètò P = F/A, níbi tí P = titẹ, F = agbára àti A = agbègbè ojú ilẹ̀. Ẹ̀yà agbára (F) ni Newton (N), ẹ̀yà agbègbè náà jẹ́ mítà onígun mẹ́rin (m2 ) . Nítorí pé ìfúnpá jẹ́ agbára fún agbègbè ẹyọ kan, ẹ̀yà ìfúnpá náà jẹ́ N/m2 . Orúkọ mìíràn fún N/m2 ni pascal (Pascal). A ń lo Pascal gẹ́gẹ́ bí ẹ̀yà ìfúnpá ní ọlá fún Blaise Pascal.
Tí omi bá sinmi, ó máa ń lo agbára kan ní ìpele kan sí gbogbo ojú tí ó bá fara kan. Fún àpẹẹrẹ, ẹ wo omi nínú gíláàsì kan; apá kọ̀ọ̀kan nínú omi náà máa ń lo agbára kan ní ìpele kan sí ògiri gíláàsì náà. Nítorí náà, apá kọ̀ọ̀kan nínú omi náà máa ń lo agbára kan ní ìpele kan sí agbègbè kọ̀ọ̀kan nínú àpótí tí ó wà. Èyí jẹ́ ohun pàtàkì ti omi tí kò dúró, omi tí ó wà ní ìpele kan. Tí omi kan bá lo agbára kan lórí ojú kan, níbi tí agbára náà kò bá dúró, ojú náà yóò lo agbára ìhùwàpadà kan, kì í ṣe ní ìpele kan. Èyí yóò mú kí omi náà máa ṣàn. Ṣùgbọ́n, ní òótọ́, omi náà máa ń dúró ní ìpele kan. Nítorí náà, nínú omi tí ó wà ní ìpele kan, agbára náà máa ń dúró ní ìpele kan sí ojú àpótí tí ó wà.
Ohun pàtàkì mìíràn tí omi ara máa ń ní nígbà tí ó bá ń sinmi ni pé ó máa ń fi agbára sí gbogbo ọ̀nà. Láti lóye èyí dáadáa, gbé ohun tí ó ń léfòó sínú àpótí omi. Tí omi náà bá dúró ṣinṣin pátápátá, ohun náà yóò dúró ṣinṣin nítorí pé ìfúnpá tí a fi sí gbogbo ojú rẹ̀ dọ́gba. Tí ìfúnpá omi náà kò bá dọ́gba, agbára àpapọ̀ kan yóò wà, èyí tí yóò mú kí ohun náà máa lọ.
Ipa ti ijinle lori titẹ
Báwo ni jíjìn tàbí gíga ṣe ní ipa lórí ìfúnpọ̀ omi? Ṣé ìfúnpọ̀ omi òkun ní jíjìn mítà mẹ́wàá kan náà pẹ̀lú ìfúnpọ̀ omi òkun ní jíjìn mítà ọgọ́rùn-ún? Ẹ jẹ́ kí a gbé ìfúnpọ̀ omi inú àpótí yẹ̀ wò gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán náà. Gíga ọ̀wọ̀n omi náà jẹ́ h àti agbègbè ìsopọ̀ rẹ̀ jẹ́ A. Kí ni ìfúnpọ̀ omi ní ìsàlẹ̀ àpótí náà?
w = iwuwo omi, h = giga ti ọwọn omi ninu apoti iyipo kan, A = agbegbe oju ilẹ ati P jẹ titẹ.
Alaye:
w = òòfà
ρ = iwuwo
m = ìwọ̀n
g = isare nitori agbara walẹ
V = hA = iwọn didun ti ọwọn omi (h = giga, A = agbegbe oju)
Tí a bá so ó mọ́ ìṣètò ìfúnpá, a ó rí:
p = ρ gh → Ìbáramu 1 (àpótí tí a ti pa)
p = pa + ρ gh → Ìbáramu 2 (àpótí ṣíṣí)
Alaye:
pa = titẹ oju-aye
ρ gh = titẹ agbara omi
Nínú àwòrán tó wà lókè yìí, a kò fi àmì ìfúnpá ojú ọ̀run hàn, ṣùgbọ́n ní òótọ́, tí àpótí omi tó wà nínú rẹ̀ bá ṣí sílẹ̀, ìfúnpá ojú ọ̀run yóò ṣiṣẹ́ lórí omi náà, èyí tí a darí sí ìsàlẹ̀.
Ní ìbámu pẹ̀lú ìṣọ̀kan tí ó wà lókè yìí, ó hàn gbangba pé ìfúnpọ̀ náà dọ́gba tààrà sí ìwọ̀n àti jíjìn omi náà (ìfàsẹ́yìn òòfà dúró ṣinṣin). Bí jíjìn omi náà ṣe ń pọ̀ sí i, ìfúnpọ̀ náà tún ń pọ̀ sí i. Àwọn omi náà fẹ́rẹ̀ẹ́ má lè rọ̀ nítorí ìwọ̀n omi tí ó wà lókè wọn, nítorí náà ìwọ̀n omi náà dúró ṣinṣin. Tí ìyàtọ̀ gíga bá tóbi púpọ̀ (fún àpẹẹrẹ, nínú omi òkun jíjìn), ìwọ̀n náà yàtọ̀ díẹ̀. Ṣùgbọ́n, bí ìyàtọ̀ gíga kò bá tóbi jù, ìwọ̀n omi náà jọra tàbí ìyàtọ̀ náà kéré tó bẹ́ẹ̀ tí a lè fojú fo.
A tun le lo idogba ti o wa loke lati ṣe iṣiro iyatọ titẹ ni awọn ijinle oriṣiriṣi. A le tun kọ idogba ti o wa loke bi:
Ìfúnpá ojú ọjọ́
Nígbà tí a bá rì sínú omi, omi máa ń yí gbogbo ara wa ká. Bí a ṣe rì sínú omi tó jinlẹ̀ tó, bẹ́ẹ̀ náà ni ìfúnpá tí a ń nímọ̀lára rẹ̀ ṣe ń pọ̀ sí i. Ní tòótọ́, ojoojúmọ́ ni a tún máa ń fi afẹ́fẹ́ bo gbogbo ara wa, èyí tí ó máa ń tẹ̀ sí gbogbo ara wa nígbà gbogbo, gẹ́gẹ́ bí ìgbà tí a bá wà lábẹ́ omi. Gẹ́gẹ́ bí omi òkun, a lè fi ojú ilẹ̀ ayé wé “ilẹ̀ òkun” ti afẹ́fẹ́. Tí ó bá jẹ́ òótọ́ pé afẹ́fẹ́ náà máa ń tẹ̀ sí gbogbo ara wa nígbà gbogbo, kí ló dé tí a kò fi nímọ̀lára rẹ̀, bíi pé a wà ní ìsàlẹ̀ òkun? Àwọn sẹ́ẹ̀lì ara wa máa ń ní ìfúnpá inú tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jọ ìfúnpá òde. Ìdí nìyí tí a kò fi ní nímọ̀lára àwọn ipa ti ìyàtọ̀ ìfúnpá yìí.
Ìfúnpá ojú ọ̀run ayé pẹ̀lú máa ń yípadà pẹ̀lú gíga. Síbẹ̀síbẹ̀, ìfúnpá ojú ọ̀run yàtọ̀ díẹ̀ sí ti omi. Ìyípadà nínú ìwọ̀n omi kéré gan-an fún àwọn ìyàtọ̀ kékeré ní jíjìn, nítorí náà, a gbà pé ìwọ̀n omi náà jọra. Èyí yàtọ̀ sí ìwọ̀n ojú ọ̀run ayé. Ìwọ̀n ojú ọ̀run ayé yàtọ̀ síra pẹ̀lú gíga. Ìwọ̀n ojú ọ̀run ní oríṣiríṣi ibi yàtọ̀ síra, nítorí náà a kò lè ṣírò ìwọ̀n ojú ọ̀run nípa lílo ìṣirò tí a rí lókè yìí. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, kò sí ààlà ojú ọ̀run tí a lè fi wọn gíga. Ìfúnpá ojú ọ̀run náà yàtọ̀ síra pẹ̀lú ojú ọjọ́. Láti pinnu ìwọ̀n ojú ọ̀run, a máa ń wọn àwọn ìwọ̀n.
Iwọn Titẹ
Evangelista Torricelli (1608–1647), akẹ́kọ̀ọ́ Galileo, ṣe àgbékalẹ̀ ọ̀nà kan láti wọn ìfúnpá afẹ́fẹ́ ní ọdún 1643 nípa lílo barometer mercury rẹ̀. Barometer náà ní tube gilasi gígùn kan tí a fi mercury kún. A yí tube gilasi tí a fi mercury kún padà sínú àwo kan tí a fi mercury kún.
Nígbà tí a bá yí ọ̀pá dígí tí ó ní mercury padà, òpin ọ̀pá náà kò ní kún pẹ̀lú mercury, ó ní èéfín mercury tí ìfúnpá rẹ̀ kéré tó bẹ́ẹ̀ tí a kò fi fojú fo ó (p2 = 0). Lórí ojú mercury nínú àwo náà, ìfúnpá afẹ́fẹ́ wà tí a darí sí ìsàlẹ̀ (afẹ́fẹ́ afẹ́fẹ́ a máa tẹ̀ mercury nínú àwo náà). Ìfúnpá afẹ́fẹ́ yìí ń gbé ọ̀wọ̀n mercury nínú àwo dígí náà ró. Nínú àwòrán náà, ìfúnpá afẹ́fẹ́ a máa ń fi p ṣàpẹẹrẹ.o A le ṣe iṣiro iwọn titẹ oju-aye nipa lilo idogba:
p o = ρ gh
Ní ìbámu pẹ̀lú àwọn àbájáde ìwọ̀n, ìwọ̀n ojú ọjọ́ ní ìpele òkun jẹ́ 1,013 x 10 5 N/m2 . A lo ìwọ̀n ojú ọjọ́ ní ìpele òkun láti ṣàlàyé ìwọ̀n ojú ọjọ́ mìíràn, èyí ni atm (atmosphere). Nítorí náà, 1 atm = 1,013 x 10 5 N/m2 = 101,3 kPa (kPa = kilo pascal). Ìwọ̀n ojú ọjọ́ mìíràn ni ọ̀pá (tí a sábà máa ń lò nínú ìmọ̀ ojú ọjọ́). Ìwọ̀n ojú ọjọ́ 1 = 1,00 x 10 5 N/m2 = 100 kPa.
Báwo ni a ṣe le rí iye titẹ oju-aye ti o wa loke?
Ìwọ̀n náà lo ìlànà tí Torricelli ti fi hàn lókè yìí. Gíga ọ̀wọ̀n mercury tí a lò jẹ́ 76 cm (títẹ̀ afẹ́fẹ́ lè gbé ọ̀wọ̀n mercury kan tí ó ga ní 76,0 cm nìkan ró), níbi tí ìwọ̀n otútù mercury tí a lò jẹ́ 0 gangan. oC àti ìwọ̀n ìyára òòfà jẹ́ 9,8 m/s2Iwọn merkuri ninu ipo yii jẹ 13,6 x 103 kg / m3. Titẹ oju-ọjọ:
Iwọn titẹ
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ irinṣẹ́ ló wà tí a ń lò láti wọn ìfúnpá, títí kan manometer tí ó ṣí sílẹ̀.
Nínú manometer oníhò tí ó ṣí sílẹ̀, níbi tí tube náà ti ní àwòrán U, tube náà kún fún omi díẹ̀ (mercury tàbí omi). Ìfúnpọ̀ tí a wọ̀n ní í ṣe pẹ̀lú ìyàtọ̀ nínú gíga méjì ti àwọn omi tí a fi sínú tube náà. A ṣírò ìfúnpọ̀ náà nípa lílo ìṣirò:
Ni gbogbogbo, kii ṣe ọja ρ gh ni a ṣe iṣiro ṣugbọn giga omi naa (h) nitori pe titẹ ni a maa n han ni milimita mercury (mm hg) tabi milimita omi (mm H 2 O). Orukọ miiran fun mm hg ni torr (ni iranti Evangelista Torricelli).
Yàtọ̀ sí àwọn manometers, àwọn ohun èlò ìwọ̀n mìíràn tún wà, èyí ni aneroid barometers, àwọn ẹ̀rọ àti iná mànàmáná, títí kan àwọn ìwọ̀n ìfúnpá taya, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Ohun èlò tí Torricelli lò láti wọn ìfúnpá afẹ́fẹ́ ni a tún ń pè ní mercury barometer, níbi tí a ti fi mercury kún inú gíláàsì tube kan tí a sì yí padà sí àwo tí ó ní mercury pẹ̀lú.
Ìfúnpá tí a fẹ̀ sí, Ìfúnpá Gauge àti Ìfúnpá pípé
Nígbà tí a bá ń fi afẹ́fẹ́ kún àwọn taya ọkọ̀, a sábà máa ń lo ìwọ̀n ìfúnpá afẹ́fẹ́. Èyí máa ń rí i dájú pé ìfúnpá taya kò kéré jù tàbí kò ga jù. Nígbà tí a bá ń fi afẹ́fẹ́ kún àwọn taya, ìfúnpá afẹ́fẹ́ inú taya nìkan ni a máa ń wọn. A kò ka ìfúnpá afẹ́fẹ́ sí. Kì í ṣe nígbà tí a bá ń wọn ìfúnpá taya nìkan, ṣùgbọ́n nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìwọ̀n ìfúnpá mìíràn, a kò ń wọn ìfúnpá afẹ́fẹ́. A ń pe ìfúnpá tí a wọ́n yìí ní ìfúnpá tí a wọ́n. Nítorí náà, kí ni ìyàtọ̀ láàárín èyí àti ìfúnpá pípé?
Ìtẹ̀sí pípé = ìtẹ̀sí afẹ́fẹ́ + ìtẹ̀sí tí a wọ̀n. Nítorí náà, láti gba ìtẹ̀sí pípé, a fi ìtẹ̀sí tí a wọ̀n kún ìtẹ̀sí afẹ́fẹ́. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, ìtẹ̀sí pípé = ìtẹ̀sí gbogbo. Ní ti ìṣirò, a lè kọ èyí sí:
p = pa + iwọn p
Fún àpẹẹrẹ, tí ìfúnpọ̀ taya tí a wọ̀n bá jẹ́ = 100 kPa, nígbà náà ìfúnpọ̀ pípé ni:
p = pa + iwọn p
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Ifúnpá pípé = 201 kPa.
Ọ̀rọ̀ mìíràn tún wà: ìwọ̀n gauge pressure, tí a tún mọ̀ sí ìwọ̀n gauge pressure. ìwọ̀n gauge pressure ni ìwọ̀n gauge pressure tí ó ju ìwọ̀n afẹ́fẹ́ lọ. Fún àpẹẹrẹ, gbé ìwọ̀n taya alupupu yẹ̀wò. Nígbà tí taya alupupu bá ti bàjẹ́, ìwọ̀n ti inú taya náà dọ́gba pẹ̀lú ìwọ̀n afẹ́fẹ́ (ìwọ̀n afẹ́fẹ́ = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Nígbà tí taya náà bá kún fún afẹ́fẹ́, ìwọ̀n taya náà máa ń pọ̀ sí i nípa ti ara rẹ̀. Nígbà tí ìwọ̀n taya bá ju 101 kPa lọ, ìwọ̀n gauge pressure tí ó pọ̀ jù ni a tún ń pè ní ìwọ̀n gauge pressure.
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìfúnpá Omi
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 1:
Omi abẹ́ omi kan ń rì sínú omi tó jìn tó 200 mítà. Kí ni ìfúnpá tí omi abẹ́ omi náà ń ní?
ìgbì omi náà? g = 10 m/s2
Ifọrọwanilẹnuwo
A mọ̀ pé:
Ijinle (h) = 200 m
Ìwọ̀n omi òkun (ρ) = 1,03 x 103 kg / m3 = 1030 kg / m3 (wo tabili iwuwo)
Ìfúnpá ojú-ọjọ́ (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 = 1 x 105 (Kg m/s2)/m2 = 1 x 105 Kg/ms2
Ìyára tí ó jẹ́ nítorí òòfà ilẹ̀ (g) = 10 m/s2
Beere: Titẹ
Ìdáhùn:
Àpótí náà ṣí sílẹ̀ nítorí náà a kò fi agbára afẹ́fẹ́ sínú àwọn ìṣirò náà.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 2:
A fi omi kún ibi ìtọ́jú omi tó ga tó mítà mẹ́wàá. Tí ojú ibi ìtọ́jú omi náà bá jẹ́ bẹ́ẹ̀.
ti a ti pa, iye titẹ omi ti o wa ni isalẹ apoti naa? g = 10 m/s2
Ifọrọwanilẹnuwo
A mọ̀ pé:
Gíga (h) = 10 m
Ìwọ̀n omi (ρ) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
Ìfúnpá ojú-ọjọ́ (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 = 1 x 105 (kg m/s2) / m2 = 1 x 105 Kg/ms2
Ìyára tí ó jẹ́ nítorí òòfà ilẹ̀ (g) = 10 m/s2
Beere: Titẹ
Ìdáhùn:
A ti pa àpótí náà nítorí náà a kò fi agbára afẹ́fẹ́ sínú ìṣirò náà.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 3:
Gíga ọ̀wọ̀n omi (ọ̀tún) = 50 cm, nígbà tí gíga ọ̀wọ̀n omi kejì (òsì) = 30 cm. Kí ni ìwọ̀n omi kejì?
Ifọrọwanilẹnuwo
A mọ̀ pé:
Ìyára tí ó jẹ́ nítorí òòfà ilẹ̀ (g) = 10 m/s2
Ìpele omi (h)1) = 50 cm
Ìwọ̀n omi (ρ)1) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
Gíga omi míràn (h)2) = 30 cm
Ìwọ̀n àwọn omi míràn (ρ2) =?
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
Ìfúnpá ojú-ọjọ́ (Pa) àti ìfàsẹ́yìn òòfà (g) jẹ́ ọ̀kan náà, nítorí náà wọ́n máa ń fagilé.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 4:
Nínú páìpù dígí kan ni omi kan wà tí ó ga tó 10 cm. Ìfúnpá omi ní ìsàlẹ̀ páìpù náà jẹ́ 1200 N/m2Tí g bá jẹ́ 10 m/s2. Fojú fo titẹ afẹfẹ. Kini iwuwo omi naa?
A. 800 kg/m3
B. 900 kg/m3
C. 1000 kg/m3
D. 1200 kg/m3
E. 1300 kg/m3
Ìjíròrò:
Won ti mo :
Ketinggian omi (h) = 10 cm = 0,1 mita
Ìfúnpá omi (P) ní ìsàlẹ̀ ọ̀pá náà = 1200 N/m2
Ìyára-ìyára-ìwúwo (g) = 10 m/s2
Ti a beere :
Ìwọ̀n omi?
Jawab :
Ìwọ̀n omi naa jẹ 1200 kg/m3.
Ìdáhùn tó tọ́ ni D.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 5:
Mékúrì nínú àwọn ohun èlò tí a so pọ̀ ní ìyàtọ̀ ojú ilẹ̀ ti 3 cm. Ìwọ̀n mékúrì = 13,6 gr/cm3Gíga omi inú páìpù ní apá òsì jẹ́ 10 cm. Kí ni ìwọ̀n omi náà?
A. 800 kg/m3
B. 1030 kg/m3
C. 1080 kg/m3
D. 1300 kg/m3
E. 1360 kg/m3
Ìjíròrò:
Won ti mo :
Gíga (h) ti Mercury = 3 cm = 0,03 m
Ìwọ̀n mercury = 13,6 gr/cm3 = 13600 kg / m3
Gíga (h) ti omi = 10 cm = 0,1 m
Ti a beere :
Ìwọ̀n omi?
Ìdáhùn:
Ètò náà wà ní ipò ìwọ́ntúnwọ̀nsì àìdúróṣinṣin nítorí náà titẹ omi (túùpù òsì) = ìfúnpá mercury (túùpù ọ̀tún)
Pafẹfẹ +Pomi =Pafẹfẹ +Pmekuri
Ifúnpá afẹ́fẹ́ náà jọra, nítorí náà a yọ ọ́ kúrò nínú ìṣọ̀kan náà
Omi P = Afẹ́fẹ́ P
Ìdáhùn tó tọ́ ni C.
