Zkoumáme tlak kapaliny. Vyvodit závěry

Chcete-li se vypořádat s problematikou "Fluid Pressure", začněte s klasickými příklady a postupně se přesuňte na složitější a nejasné možnosti. Pro nádobu válcového tvaru, jejíž stěny jsou přísně svislé a spodní část je vodorovná, hydrostatický tlak tekutina nalita do výšky h, pro každý bod dna se nezmění. Vzorec pro výpočet této hodnoty bude vypadat jako p = rgh, kde r je hustota kapaliny - g je zrychlení free fall- h je výška kolony kapaliny. Hodnota p pro všechny body dna je stejná.

Zavedení do oblasti dna nádoby obecného vzorce S, lze vypočítat tlakovou sílu F. Protože tlak kapaliny na dně nádoby na každém místě stejné, logickým závěrem přišel vzorce F = rghS.

Je to snadné vidět v tomto případě síla tlaku na dno se rovná hmotnosti kapaliny nalité do válcové nádoby s pravidelným tvarem. Zdá se to paradoxní, ale má vědecké a logické vysvětlení, že formula F = rghS funguje pro nádoby s velmi odlišnými tvary. Jinými slovy, za stejných hodnot S - spodní oblasti a h - výška hladiny kapaliny o tlaku kapaliny v dolní části stejné pro všechna plavidla, které bez ohledu na pojme objem každé jednotlivé nádoby. Hmotnost kapaliny skutečně plní do nádob libovolného tvaru a může být menší a větší než tlakových sil na dně, ale vždy splňují výše uvedené pravidlo.

V souladu se základním principem fyziky, který zkoumal teoretické závěry v praxi, navrhl Pascal používat nástroj pojmenovaný podle jeho jména. Zvýrazněním tohoto zařízení je speciální stojan, který umožňuje fixovat nádoby různých tvarů, které nemají dno. Spodní část nádob je pevně přitlačována pod desku, která je umístěna na jedné raménce rovnováhy.

Hmotnost namontujeme na šálku druhého kolečka a začneme plnit nádobu vodou. Když tlak kapaliny vytvoří sílu větší než hmotnost váhy, tekutina otevře desku a přebytek vyteče. Měřením výšky vodního sloupce můžete vypočítat číselnou hodnotu síly jeho tlaku na dně a porovnat jej s hmotností váhy.

Při zohlednění možnosti dosáhnout větší tlakové síly malým množstvím vody se zvyšuje pouze výška hladina vody sloupec, lze vysvětlit další zajímavou zkušenost, kterou popsal také Pascal.

Do horního víka utěsněna důkladně nové sudy, naplněné až po okraj s vodou, byl připojen k dlouhé trubky, přes který se nalije voda. Trubice měl malý průřez, dvojice šálky vody bylo dostatečné ke zvýšení sloupec vody do značné výšky. V určitém okamžiku nemohl nový pevný barel vydržet a praskl ve švech. Bez ohledu na počet naplněné kapalinou, a to vodní sloupec zvýšilo tlak na dně sudu. V důsledku toho byla vytvořena kritická hodnota síly, která vedla k přerušení kapacity.

Rozdíl v reálné hmotnosti kapaliny a tlakové síly na dně nádoby je kompenzován silou, která způsobuje tlak tekutiny na stěnách nádoby. Je to sklon stěn nádoby, který způsobuje, že tento tlak buď směřuje směrem nahoru nebo dolů, čímž se systém uvede do rovnováhy.

V nádobě, která má zúžení nahoře, dochází k tlaku kapaliny směřujícímu nahoru. Zajímavou zkušenost lze provést přípravou jednoduché instalace. Je nutné umístit válec na pevný píst, který prochází do trubice instalované svisle. Když naléváme vodu skrz trubici, vidíme, jak vyplnění prostoru nad písty vede k vzestupu válce.

Stručně řečeno, termín "tlak" může být definován jako poměr síly, která působí kolmo k povrchu, k jeho ploše. Jednotkový tlak je hodnota rovnající se jednomu Pascalu (1 Pa) a odpovídá působení síly v jednom Newtonu (1 H) na jeden čtvereční metr (1 m2).

Podle zákona Pascalu se tlak, který prochází kapalinou (plynem), přenáší na každý bod objemu kapaliny (plynu) nezměněný. Vnitřní tlak kapaliny (plynu) je stejný v určité nadmořské výšce. S hloubkou se zvyšuje.