Pelajaran: Hukum Pascal

Setelah mempelajari pelajaran ini, Anda akan mengetahui bagaimana cairan mentransfer tekanan yang diberikan pada mereka.

Topik: Tekanan zat padat, cair, dan gas

Pelajaran: Hukum Pascal

1. Ingat bagaimana molekul materi bergerak

Sebelum melanjutkan langsung ke studi hukum Pascal tentang tekanan gas, mari kita ingat bagaimana molekul padatan, cairan dan gas bergerak (Gbr. 1).

Beras. 1. Struktur molekul benda padat, cair dan gas

Molekul padatan berosilasi di sekitar posisi kesetimbangannya, sedangkan molekul cairan dan gas memiliki kebebasan relatif untuk bergerak. Mereka dapat bergerak relatif satu sama lain. Fitur dalam pergerakan molekul cairan dan gas inilah yang memungkinkan tekanan yang diberikan pada cairan atau gas ditransmisikan tidak hanya ke arah gaya, tetapi ke segala arah. Mari kita menganalisis proses ini secara lebih rinci, tahap demi tahap.

2. Transmisi tekanan oleh gas dan cairan

Pertimbangkan sebuah silinder yang berisi gas (misalnya, udara) dan yang ditutup oleh piston yang dapat digerakkan. Ini mungkin, misalnya, jarum suntik medis, yang ujungnya ditutup dengan tabung yang disegel di salah satu ujungnya sehingga udara tidak bisa keluar dari jarum suntik (Gbr. 2).

Beras. 2. Demonstrasi kompresibilitas udara

Jika Anda bertindak pada plunger jarum suntik dengan beberapa kekuatan, itu akan bergerak ke bawah. Akibatnya, volume gas yang terkandung dalam jarum suntik akan berkurang. Di sisi lain, dengan meningkatkan gaya yang diterapkan pada piston, kita meningkatkan tekanan yang diberikan pada gas. Apa yang terjadi dalam kasus ini dengan tekanan gas di bagian lain dari spuit yang tidak berdekatan dengan piston?

Beras. 3. Distribusi molekul gas di bawah piston yang bergerak

Molekul-molekul gas dalam silinder bergerak secara acak, tetapi rata-rata mereka terdistribusi secara merata di seluruh volumenya (Gbr. 3a). Tekanan gas pada dinding, bagian bawah silinder dan pada piston disebabkan oleh tumbukan molekul.

Gerakkan piston ke bawah (Gbr. 3b). Pada saat pertama, jarak antara molekul gas di sekitar piston akan berkurang, lapisan molekul yang berdekatan dengan piston akan saling mendekat. Jumlah tumbukan molekul pada piston akan meningkat, yaitu tekanan gas pada piston akan meningkat. Di bagian silinder yang tersisa, jarak rata-rata antar molekul tidak akan berubah, karena butuh beberapa waktu bagi molekul untuk bergerak.

Setelah beberapa waktu yang sangat singkat, molekul-molekul gas, karena tumbukan satu sama lain dan dengan dinding bejana, akan didistribusikan kembali sehingga jarak rata-rata antara mereka akan kembali menjadi sama di semua bagian bejana. Namun, karena jumlah total molekul dalam silinder tertutup tidak berubah, dan volume silinder menjadi lebih kecil, sekarang jarak rata-rata antara molekul sekarang akan lebih kecil daripada sebelum piston dipindahkan (Gbr. 3c). Dengan kata lain, densitas molekul gas akan meningkat. Dan ini, pada gilirannya, mengarah pada peningkatan jumlah tumbukan molekul pada dinding bejana. di semua bagian kapal, dan tidak hanya di dekat piston. Dengan demikian, tekanan yang diberikan pada gas oleh piston ditransmisikan ke semua titik gas.

Analisis perilaku molekul cair menunjukkan bahwa cairan berperilaku dengan cara yang sama.

3. Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan pada cairan atau gas ditransmisikan tidak berubah ke titik mana pun dalam cairan atau gas.

Pernyataan ini disebut hukum Pascal.

Validitas hukum Pascal dapat dibuktikan dengan menggunakan alat yang disebut bola Pascal. Ini adalah bola dengan lubang kecil yang terletak di seluruh permukaannya. Bola dihubungkan ke silinder yang ditutup oleh piston yang dapat digerakkan. Perangkat diisi dengan air atau asap. Ketika gaya diterapkan pada piston, udara cair atau berasap mengalir keluar dari semua lubang bola, dan tidak hanya dari lubang yang terletak di seberang piston (Gbr. 4).

Beras. 4. Bola Pascal

4. Penerapan hukum Pascal

Sifat cairan dan gas, dijelaskan oleh hukum Pascal, banyak digunakan dalam teknologi dan dalam kehidupan kita sehari-hari. Misalnya, jika hukum Pascal tidak terpenuhi, tidak mungkin untuk membuat sistem pasokan air, pipa minyak dan gas. Bagaimanapun, pipa air dan gas dalam perjalanan ke konsumen mengalami banyak tikungan, tetapi, bagaimanapun, tekanan yang diciptakan oleh pompa yang memompa air, minyak atau gas ditransmisikan tidak berubah dari pompa ke tujuan. Sistem pengereman kereta api di rel kereta api atau sistem bukaan pintu di kereta listrik dan kereta bawah tanah juga berfungsi berkat hukum Pascal.

Coba bayangkan apa yang akan terjadi jika ada pasir di dalam pipa, bukan cairan atau gas!.. Lagi pula, itu tidak mematuhi hukum Pascal.

Bibliografi

1. A.V. Peryshkin, Fisika. 7 sel - Edisi ke-14, stereotip. – M.: Bustard, 2010.

2. Peryshkin A. V. Kumpulan masalah dalam fisika, 7–9 sel: edisi ke-5, stereotip. - M: Rumah penerbitan "Ujian", 2010.

3. Lukashik V. I., Ivanova E. V. Kumpulan masalah dalam fisika untuk kelas 7–9 lembaga pendidikan. – edisi ke-17. - M.: Pendidikan, 2004.

©2015-2019 situs
Semua hak milik penulisnya. Situs ini tidak mengklaim kepengarangan, tetapi menyediakan penggunaan gratis.
Tanggal pembuatan halaman: 2016-02-16

"Tekanan dalam cairan dan gas" - Tekanan air. Kapal dengan air. Jelaskan fungsi air mancur! Tentukan tekanan air. Kapal ditutup rapat dengan sumbat. Perhitungan tekanan dalam cairan. Tekanan fluida tergantung pada kedalaman. Batang. Tekanan gas. Tekanan cair dan gas. Tekanan cair. Minyak tanah.

"Tekanan cair dalam bejana" - Grafik ketergantungan tekanan di dalam cairan pada kedalaman. Tentukan tekanan oli di bagian bawah tangki. Hitunglah tekanan zat cair di dasar bejana. Apa yang ditunjukkan oleh pengalaman. Tentukan tinggi kolom minyak tanah. Apa yang ditunjukkan oleh eksperimen ini kepada kita? Kedalaman diukur dari permukaan cairan. Tekanan tidak tergantung pada luas dasar bejana dan pada bentuk bejana.

"Transmisi tekanan oleh cairan dan gas" - Tekanan. tugas eksperimental. Cara membaca hukum Pascal. Peraturan keselamatan. Transmisi tekanan oleh cairan dan gas. Tekanan dalam balon. Tekanan padatan. hukum Pascal. Pengamatan. Tekanan udara luar. Padat. Mesin penggiling. Molekul. molekul cair.

"Tekanan cair" - Kamus. Gerbang. Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan gas atau cairan. . Cairan. P1= P2 = P3, karena H = const dan S = const fd> P ffd = pzh fd< pж. Содержание. Давление. Сообщающиеся сосуды-сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. 1) Водомерное стекло. 2) Артезианский колодец. 3) Шлюзы.

"Kelas 7 Tekanan cairan" - Tekanan dalam cairan. Cairan dan gas mengirimkan tekanan eksternal dengan cara yang sangat berbeda. Tekanan. Kesimpulan. Tekan Hidrolik. Ada banyak cairan di sekitar kita. hukum Pascal.

"Tekanan air" - Apa nama hubungan antara X dan Y dalam matematika? Orang itu tidak bisa bernapas. Dua tabung kaca dihubungkan oleh tabung karet. Bagaimana tekanan air di dasar bejana berubah? Peralatan khusus untuk berenang di bawah air. Menyelesaikan masalah! Mengapa tekanan selalu ada dalam cairan dan gas dalam kondisi terestrial normal?

Total ada 6 presentasi dalam topik

Itulah apa itu hukum Pascal.

Menurut hukum ini, tekanan di dalam cairan dan gas menyebar ke segala arah yang memungkinkan. Oleh karena itu, cairan dan gas memberikan tekanan ke segala arah: kiri, kanan, dan bahkan ke atas! Ini dikonfirmasi oleh eksperimen. Mari kita pertimbangkan beberapa di antaranya.

Ambil tabung gelas dan piringan ringan pada seutas benang (Gbr. "a"). Menarik utasnya, kami mendapatkan bejana dengan bagian bawah yang jatuh (Gbr. "b"). Benamkan bejana ini dalam segelas air yang lebar. Anehnya, sekarang bagian bawah tidak akan jatuh, bahkan jika utasnya tidak ditarik (Gbr. "c").

T. Menurut Anda mengapa ini terjadi?

A. Hal ini terjadi karena lapisan atas air dalam gelas menciptakan tekanan pada lapisan di bawahnya, termasuk lapisan air di bawah piringan. Menurut hukum Pascal, tekanan ditransmisikan melalui lapisan ini dan bekerja pada piringan dari bawah ke atas. Kekuatan tekanan ini mendukung disk dan menekannya ke tepi tabung kaca.

Mari kita lanjutkan eksperimennya. Tuang begitu banyak air berwarna ke dalam tabung sehingga levelnya lebih rendah dari air dalam gelas (Gbr. "d"). Kita akan melihat bahwa disk tidak jatuh.

T. Mengapa disk tidak mau jatuh?

A. Ini karena ada lebih banyak tekanan pada disk dari bawah daripada dari atas. Tingkatkan ketinggian lapisan air berwarna. Disk akan jatuh (Gbr. "e"). Ini berarti bahwa tekanan pada piringan dari atas, yang diciptakan oleh air berwarna, melebihi tekanan dari bawah, yang diciptakan oleh air di dalam gelas.

Hukum Pascal memiliki konsekuensi yang menarik: terlepas dari bentuk dan ukuran bejana, tekanan di dalam cairan pada kedalaman yang sama adalah sama.

Mari kita buktikan pernyataan ini.

Biarkan "kapal" yang dianggap sebagai teluk laut dengan gua bawah laut. Lihatlah gambarnya. Tampaknya tekanan air di gua lebih kecil daripada tekanan di laut lepas. Namun, jika ini masalahnya, maka di bawah aksi tekanan yang lebih besar, air dari laut akan mengalir deras ke dalam gua, dan permukaan air di laut akan mulai turun. Luar biasa, bukan?

Oleh karena itu, karena air di pintu masuk gua (dan juga di laut) tetap diam, maka tekanan air di gua sama dengan tekanan air di laut lepas.

T. Apakah benda padat mematuhi hukum Pascal?

A.Tidak, karena dalam padatan, mobilitas molekul terbatas.

Betul, jika kita meletakkan sebuah benda berat di atas meja, maka berat benda tersebut menciptakan tekanan hanya pada area di bawah benda tersebut, yaitu. hanya ke arah gaya.

T. Apa kesimpulan utama yang dapat Anda tarik?

A. Molekul cair dan gas sangat mobile.

Karena mobilitas molekul cairan dan gas, mereka mentransmisikan tekanan yang dihasilkan pada mereka ke semua titik tanpa mengubah nilainya.

Benda kaku tidak mematuhi hukum Pascal.

Transmisi tekanan oleh gas, cairan dan padatan. Hukum Pascal dan Penerapannya pada Mesin Hidrolik

Benda padat mentransmisikan tekanan yang dihasilkan pada mereka ke arah gaya. Untuk menentukan tekanan (p) butuh kekuatan (F) bekerja tegak lurus terhadap permukaan, dibagi dengan luas permukaan ()- Tekanan diukur dalam Pascal: 1 Pa = 1 N/m 2 . Tekanan yang diberikan pada cairan dan gas ditransmisikan tidak hanya ke arah gaya, tetapi ke setiap titik cairan atau gas. Ini karena mobilitas partikel gas dan cair. hukum Pascal. Tekanan yang diberikan pada cairan atau gas ditransmisikan tidak berubah ke setiap titik cairan atau gas. Hukum dikonfirmasi oleh eksperimen dengan bola Pascal dan pengoperasian mesin hidrolik. Mari kita membahas pengoperasian mesin ini (lihat Gambar.). F1 dan F2- gaya yang bekerja pada piston, S1 dan S2- luas piston. Tekanan di bawah piston kecil. di bawah piston besar. Menurut hukum Pascal p 1 \u003d p 2, mis. yaitu tekanan di semua titik fluida yang diam adalah sama, atau, dari mana. Mesin memberikan keuntungan kekuatan sebanyak luas piston besar lebih besar dari luas yang kecil. Hal ini terlihat pada pengoperasian mesin press hidrolik yang digunakan untuk membuat poros mesin baja, roda kereta api, atau untuk memeras oli di pabrik minyak, dan dongkrak hidrolik.

Tekanan atmosfer. Instrumen untuk mengukur tekanan atmosfer. Cangkang udara Bumi dan perannya dalam kehidupan manusia

Suasana- cangkang udara di sekitar Bumi, memanjang hingga ketinggian beberapa ribu kilometer. Karena aksi gravitasi, lapisan udara yang berdekatan dengan Bumi dikompresi paling banyak dan mentransmisikan tekanan yang dihasilkan ke segala arah. Akibatnya, permukaan bumi dan benda-benda di atasnya mengalami tekanan atmosfer. Pertama kali diukur Tekanan atmosfer Fisikawan Italia Torricelli menggunakan tabung kaca yang salah satu ujungnya disegel dan diisi dengan air raksa (lihat Gambar). Tekanan dalam tabung pada level A A diciptakan oleh gravitasi dari ketinggian kolom merkuri h = 760 mm, pada saat yang sama, tekanan atmosfer bekerja pada permukaan merkuri dalam cangkir. Tekanan-tekanan ini saling menyeimbangkan. Karena ruang tanpa udara tetap berada di bagian atas tabung setelah menurunkan kolom merkuri, dengan mengukur ketinggian kolom, Anda dapat menentukan nilai numerik tekanan atmosfer menggunakan rumus: hal == 9,8 N / kg × 13.600 kg / m 3 × 0,76 m \u003d 101,300 Pa \u003d 1013 GPa Instrumen untuk mengukur tekanan atmosfer adalah barometer merkuri dan barometraneroid. Prinsip operasi yang terakhir didasarkan pada kompresi kotak logam bergelombang berongga dan mentransfer deformasi melalui sistem tuas ke penunjuk panah. Barometer aneroid memiliki dua skala: skala dalam diukur dalam mm Hg. Seni. (1 mm Hg. Seni. = 133,3 Pa), eksternal - dalam kilopascal. Mengetahui tekanan atmosfer sangat penting untuk memprediksi cuaca untuk beberapa hari mendatang. Troposfer(lapisan bawah atmosfer) adalah karena difusi campuran homogen nitrogen, oksigen, karbon dioksida dan uap air. Campuran gas ini mendukung fungsi normal semua kehidupan di Bumi. Emisi berbahaya ke atmosfer mencemari lingkungan. Misalnya, kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl, kecelakaan di kapal selam nuklir, emisi atmosfer dari perusahaan industri, dll.

Benda padat mentransmisikan tekanan yang dihasilkan pada mereka ke arah gaya. Untuk menentukan tekanan (p) butuh kekuatan (F) , bekerja tegak lurus terhadap permukaan, dibagi dengan luas permukaan () - Tekanan diukur dalam Pascal: 1 Pa = 1 N/m 2 . Tekanan yang diberikan pada cairan dan gas ditransmisikan tidak hanya ke arah gaya, tetapi ke setiap titik cairan atau gas. Ini karena mobilitas partikel gas dan cair. hukum Pascal.Tekanan yang diberikan pada cairan atau gas ditransmisikan tidak berubah ke setiap titik cairan atau gas. Hukum dikonfirmasi oleh eksperimen dengan bola Pascal dan pengoperasian mesin hidrolik. Mari kita membahas pengoperasian mesin ini (lihat Gambar.). F 1 dan F 2 - gaya yang bekerja pada piston, S 1 dan S 2 - luas piston. tekanan di bawah piston kecil. di bawah piston besar. Menurut hukum Pascal p 1 =p 2 , t. yaitu tekanan di semua titik fluida diam adalah sama, atau , dari mana. Mesin memberikan keuntungan kekuatan sebanyak luas piston besar lebih besar dari luas yang kecil. Hal ini terlihat pada pengoperasian mesin press hidrolik yang digunakan untuk membuat poros mesin baja, roda kereta api, atau untuk memeras oli di pabrik minyak, dan dongkrak hidrolik.

12. Tekanan atmosfer. Instrumen untuk mengukur tekanan atmosfer. Cangkang udara Bumi dan perannya dalam kehidupan manusia

Suasana- cangkang udara di sekitar Bumi, memanjang hingga ketinggian beberapa ribu kilometer. Karena aksi gravitasi, lapisan udara yang berdekatan dengan Bumi dikompresi paling banyak dan mentransmisikan tekanan yang dihasilkan ke segala arah. Akibatnya, permukaan bumi dan benda-benda di atasnya mengalami tekanan atmosfer. Pertama kali diukur Tekanan atmosfer Fisikawan Italia Torricelli menggunakan tabung kaca yang salah satu ujungnya disegel dan diisi dengan merkuri (lihat gambar). Tekanan dalam tabung pada level A A diciptakan oleh gravitasi dari ketinggian kolom merkuri h = 760 mm, pada saat yang sama, tekanan atmosfer bekerja pada permukaan merkuri dalam cangkir. Tekanan-tekanan ini saling menyeimbangkan. Karena ruang tanpa udara tetap berada di bagian atas tabung setelah menurunkan kolom merkuri, dengan mengukur ketinggian kolom, Anda dapat menentukan nilai numerik tekanan atmosfer menggunakan rumus: hal == 9,8 N / kg H 13,600 kg / m 3 H 0,76 m \u003d 101,300 Pa \u003d 1013 GPa. Alat untuk mengukur tekanan atmosfer adalah: barometer merkuri dan barometraneroid. Prinsip operasi yang terakhir didasarkan pada kompresi kotak logam bergelombang berongga dan mentransfer deformasi melalui sistem tuas ke penunjuk panah. Barometer aneroid memiliki dua skala: skala dalam diukur dalam mm Hg. Seni. (1 mm Hg. Seni. = 133,3 Pa), eksternal - dalam kilopascal. Mengetahui tekanan atmosfer sangat penting untuk memprediksi cuaca untuk beberapa hari mendatang. Troposfer(lapisan bawah atmosfer) adalah karena difusi campuran homogen nitrogen, oksigen, karbon dioksida dan uap air. Campuran gas ini mendukung fungsi normal semua kehidupan di Bumi. Emisi berbahaya ke atmosfer mencemari lingkungan. Misalnya, kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl, kecelakaan di kapal selam nuklir, emisi atmosfer dari perusahaan industri, dll.