Сила давления воды: что это такое, где применяются знания, чему равна на дно и стенки сосуда, формулы расчета

Содержание

что это такое, где применяются знания, чему равна на дно и стенки сосуда, формулы расчета

Содержание

  • Что это такое?
  • Факторы, влияющие на показатель
  • На дно и стенку сосуда – в чем разница?
  • Единицы измерения
  • Формулы расчета
  • Применение на практике
  • Заключение

Что это такое?

В сосуде, заполненном водой, на дно давит сила, равная весу столба жидкости. Это вызванное силой тяжести давление называется гидростатическим.

Оно определяется отношением силы к площади, то есть его физический смысл – это сила, действующая на единицу площади (см2).

Законы гидростатики описал Блез Паскаль. В 1648 г. он удивил горожан опытом, демонстрирующим свойства воды.

Вставив в бочку, заполненную водой, длинную узкую трубку, он налил в нее несколько кружек воды, и бочку разорвало.

Согласно закону Паскаля, приложенное к h3O усилие распространяется равномерно во всем объеме. Это объясняется тем, что вода почти не сжимается. В гидравлических прессах используют это свойство.

Плотность воды все же растет при высоком давлении. Это учитывается при расчетах конструкций глубоководных аппаратов.

Факторы, влияющие на показатель

При отсутствии внешнего воздействия, играют роль два фактора:

  • высота столба;
  • плотность.

Выше уровень воды, налитой в сосуд, — выше напор на дно. Если в одной емкости ртуть, а в другой вода и при этом уровни жидкостей одинаковы, то в первом случае давление на дно больше, так как ртуть имеет большую плотность.

Сверху на содержимое сосуда давит также атмосферный воздух. Поэтому в сообщающихся сосудах уровень одинаков, ведь в каждом из них над поверхностью атмосфера одна и та же.

Если же к поверхности приложить поршень и давить на него, то напор будет складываться из:

  • внешней силы;
  • веса воды.

При этом форма сосуда не определяет размер усилия, создаваемого столбом. Оно будет одним и тем же при равной высоте столба, хотя стенки емкости могут расширяться кверху или сужаться.

На дно и стенку сосуда – в чем разница?

Вода, заполняющая емкость, оказывает давление по направлению всегда перпендикулярно поверхности твердого тела, по всей площади соприкосновения с дном и стенками.

Усилие на дно распределено равномерно, то есть оно одинаково в любой точке. Заполнив водой сито, можно увидеть, что струи, текущие через отверстия, равны по напору.

Наполнив сосуд, имеющий отверстия одного диаметра в стенках на разной высоте, можно наблюдать различный напор вытекающей струи. Чем выше отверстие – тем слабее струя. То есть, давление на стенки емкости тем больше, чем ближе ко дну.

Единицы измерения

Давление воды измеряют в:

  • паскалях – Па;
  • метрах водяного столба – м. в. ст.
  • атмосферах – атм.

Практически достаточно знать, что 1 атмосфера равна 10 метрам водяного столба или 100000 Па (100кПа).

Формулы расчета

Давление на дно сосуда рассчитывается делением силы на площадь, то есть оно равно произведению плотности воды, высоты столба и ускорения свободного падения g (величина постоянная, равна 9,8 м/с2).

Пример расчета: бак наполнен водой (плотность 1000 кг/м3) до высоты 1,2 м. Нужно найти, какое давление испытывает дно бака. Решение: P = 1000*1, 2*9, 8 = 11760 Па, или 11, 76 кПа.

Для расчета давления на стенки сосуда применяют все ту же формулу напора, приведенную выше. При расчете берется глубина от точки, в которой нужно рассчитать напор, до поверхности воды.

Пример расчета: на глубине 5 м на стенку резервуара с водой будет оказываться давление P=1000 *5 * 9, 8=49000 кПа, что составляет 0,5 атмосферы.

Расчет давления воды на дно и стенки сосуда в видео:

Применение на практике

Примеры использования знаний свойств воды:

  1. Подбирая насос для водоснабжения дома высотой 10 м, понимают, что напор должен быть минимум 1 атм.
  2. Водонапорная башня снабжает водой дома ниже ее по высоте, напор в кране у потребителей обеспечен весом столба воды в баке.
  3. Если в стенках бочки появились отверстия, то, чем ниже они расположены, тем более прочным должен быть материал для их заделки.
  4. Замеряют дома напор холодной воды в кране манометром. Если он менее чем 0,3 атм (установлено санитарными нормами), есть основания для претензий к коммунальщикам.

Используя гидравлический пресс, можно получить большое усилие, при этом приложив малую силу. Примеры применения:

  • выжимка масла из семян растений;
  • спуск на воду со стапелей построенного судна;
  • ковка и штамповка деталей;
  • домкраты для подъема грузов.

Заключение

Такие свойства воды, как текучесть и несжимаемость, дают возможность использовать силу ее давления для самых различных целей.

Опасность этого явления учитывают при расчетах на прочность корпусов подводных лодок, стенок и днищ резервуаров, в которых хранят воду. Сила давления воды совершает полезную работу, она же способна и разрушать.

А какова Ваша оценка данной статье?

Загрузка…

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание


  • 1 Учебники


  • 2 Механика


    • 2.1 Кинематика


    • 2.2 Динамика


    • 2.3 Законы сохранения


    • 2.4 Статика


    • 2.5 Механические колебания и волны


  • 3 Термодинамика и МКТ


    • 3. 1 МКТ


    • 3.2 Термодинамика


  • 4 Электродинамика


    • 4.1 Электростатика


    • 4.2 Электрический ток


    • 4.3 Магнетизм


    • 4.4 Электромагнитные колебания и волны


  • 5 Оптика. СТО


    • 5.1 Геометрическая оптика


    • 5. 2 Волновая оптика


    • 5.3 Фотометрия


    • 5.4 Квантовая оптика


    • 5.5 Излучение и спектры


    • 5.6 СТО


  • 6 Атомная и ядерная


    • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория


    • 6.2 Ядерная физика


  • 7 Общие темы


  • 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

  1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;

  2. разработки уроков, тем;

  3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;

  4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Гидростатическое давление в зависимости от глубины

Гидростатическое давление в жидкости можно рассчитать как

P = ρ G H (1)

, где

P = давление в жидкости (N/M 2 , Па, фунт f /фут 2 , фунт/кв. дюйм)

ρ = плотность жидкости (кг/м 3 , слизней/фут 3 )

8

ускорение силы тяжести м/с 2 , 32.17405 ft/s 2 )

h = height of fluid column — or depth in the fluid where pressure is measured (m, ft)

Hydrostatic pressure in a water column — or depth ( density of water 1000 kg/m 3 ):

0089

9008

8 1649999999999078

8 16498 1649899999899999999990

8 16898 1649898989899999999999990

9008 16898 1689898 168999999999999

Height of Water Column Pressure
(m) (ft) ( кПа) (bar) (atm) (psi)
1 3.28 9.81 0.098 0.097 1.42
2 6.56 19.6 0.196 0.194 2.85
3 9. 84 29.4 0.294 0.290 4.27
4 13.1 39.2 0.392 0.387 5.69
5 16.4 49.1 0.491 0.484 7.11
6 19.7 58.9 0.589 0.581 8,54
7 23,0 68,7 0,687 0,678 10,0
8 26,2
8 26,2
8 26,2
8 26,2
8 26,2
8 2,0 2 78.5 0.785 0.775 11.4
9 29.5 88.3 0.883 0.871 12.8
10 32. 8 98.1 0.981 0.968 14.2
12 39,4 118 1,18 1,16 17.1
14 45.999
14 45.999999999999999
14 45.9998 45.9 137 1.37 1.36 19.9
16 52.5 157 1.57 1.55 22.8
18 59.0 177 1.77 1.74 25,6
20 65,6 196 1,96 1,94 28,5
25880
2588880
25888880
2588880
25888
25 8.0089

 245 2.45 2. 42 35.6
30 98.4 294 2.94 2.90 42.7
35 115 343 3.43 3.39 49,8
40 131 392 3,92 3,87 56,9
50 50
50
50
.

 491 4.91 4.84 71.1
60 197 589 5.89 5.81 85.4
70 230 687 6.87 6.78 100
80 262 785 7.85 7.75 114
90 295 883 8. 83 8.71 128
100 328 981 9.81 9.68 142

Example — Pressure acting in water at depth

1 m

Плотность воды в точке 4 o C составляет 1000 кг/м 3 . Давление, действующее в воде на 1 м , можно рассчитать как

p = ρ g h

= ( 1000 кг/м 3 ) ( 9,81 м/с 2 ) (1 м)
= . 981013101310131013

31013101310131071310713 гг. Пример — Давление, действующее в воде на глубине 3 фута

Плотность воды в точке 32 o F ​​ составляет 1,940 слагов/фут 3 . Давление, действующее в воде на высоте 3 фута , можно рассчитать как

p = ρ g h

   = ( 1. 940 slugs/ft 3 ) ( 32.17405 ft/s 2 ) (3 ft)

= 187,3 фунта F /FT 2 (PSF)

= 1,3 фунта F /в 2 (PSI)

55555555555555555555550 гг. — Глубина и широта

Давление океана зависит от глубины и положения (широты) на Земле.

8 0

80088 92.395

Ocean Pressure (MPa)
Depth
(m) 		Latitude (degrees)
0 15 30 45 60 75 90
0 0 0 0 0 0 0
1000 10.080 10.083 10.093 10. 106 10.120 10.130 10.133
2000 20.208 20.215 20.234 20.261 20.288 20.308 20.315
3000 30,383 30,394 30,424 30.464

 30,424 30.464

 30,424 30.0089

 30.505 30.535 30.545
4000 40.606 40.620 40.660 40.714 40.768 40.808 40.823
5000 50.874 50.892 50.942 51,010 51,079 51,129 51,147
6000 61,189 90,188

9 90

 61.270 61.352 61.434 61.495 61.517
7000 71.547 71.572 71. 643 71.739 71.835 71.906 71.932
8000 81.949 81,979 82,059 82,170 82,280 82,361 82,391
92.428 92.519 92.644 92.769 92.861 92.894
10000 102.880 102.917 103.019 103.157 103.296 103.398 103.436
  • 1 Па = 10 -6 МПа = 10 -3 кПа = 10 -6 Н/мм 2 = 10 -5 бар0016 2 = 1,020×10 -4 м H 2 O при 4°C/39°F = 9,869×10 -6 атм = 0,004 дюйма H /in 2 ) = 0.02089 lbf/ft 2 (psf)

Scientific principles — Pressure, force and flow of water

SI units of pressure, force and flow

Explanations

Расчет давления

Чтобы рассчитать давление, нам нужно знать две вещи:

  1. приложенная сила или вес
  2. площадь, на которую действует сила или вес

Пример —

Сила 20 Н действовала на площади 2 м 2 (два квадратных метра).

сила ÷ площадь = давление

20 ÷ 2 = 10 Н/м 2

Паскали и ньютоны измеряют давление.

Обратите внимание, что единицей давления здесь является Н/м 2 (ньютонов на квадратный метр). Иногда вы увидите, что используется другое устройство. Это называется паскалей , Па .

1 Паскаль = 1 Н/м 2 , поэтому в приведенном выше примере давление равно 10 Па. и направление (м/с).

Ускорение

Скорость, с которой объект увеличивает свою скорость.

Ускорение свободного падения

Гравитационное притяжение 90,81 м/с (гравитация 9,81 кН/м 2 ).

Расход

Количество жидкости, протекающей через трубу в данный момент времени.

Сила

Воздействие на объект, которое может заставить его двигаться (N)+.

Высота напора x 9,81 (гравитация) = Интенсивность давления Н/м 2

Килопаскаль/кПа бар Метры напора

10 0,1 1

Статическое давление рассчитывается, когда вода неподвижна, а динамическое давление рассчитывается, когда вода течет.

Напор относится к высоте, с которой вода поступает/сохраняется. Давление: чем больше напор, тем больше давление

Сифон

Сифонное действие происходит за счет атмосферного давления.

На обе цистерны действует атмосферное давление.

Нижний стакан имеет большее давление, потому что он ниже.

Давление и поток

Сила

Если уменьшить диаметр трубы, как в этом садовом шланге, скорость увеличится, и вода будет выбрасываться дальше, но давление и расход уменьшатся.

1 литр воды = 1 кг

Если цистерна слева вмещает 40 литров воды, вы можете рассчитать силу воды, выходящей из крана.

40 кг x 9,81 м/с сила тяжести = 392 Н

Что такое расход?

Количество жидкости, протекающей по трубе в данный момент времени.

На скорость потока могут влиять многие факторы:

    • Изменение направления
    • Размер трубы
    • Давление
    • Длина трубы
    • Сопротивление трению
    • Сужения.

Изменения в трубопроводе

Если для устройства требуется увеличение скорости потока, следует снять колена и заменить их механически обработанными изгибами, так как это ослабит ограничение.

Диаметр трубы можно увеличить, чтобы увеличить скорость воды, что обычно имеет место при подаче из ванны по сравнению с подачей из бассейна. Сопротивление в трубах может быть вызвано тем, что вы, сантехник, устанавливаете систему с помощью фитингов, которые вы устанавливаете.