Kuliah 6. Elemen mekanika fluida.
Bab 6, 28-31
rencana kuliah
Tekanan dalam zat cair dan gas.
persamaan kontinuitas. persamaan Bernoulli.
Viskositas (gesekan internal). Rezim aliran fluida laminar dan turbulen.
Tekanan dalam zat cair dan gas.
Molekul gas, bergerak secara kacau, hampir atau tidak sama sekali saling berhubungan oleh gaya interaksi, oleh karena itu mereka bergerak bebas dan, sebagai akibat dari tumbukan, cenderung ke segala arah, mengisi seluruh volume yang disediakan untuk mereka, mis. Volume gas ditentukan oleh volume bejana yang ditempati oleh gas tersebut.
Seperti gas, cairan mengambil bentuk wadahnya, tetapi jarak rata-rata antar molekul hampir konstan, sehingga volume cairan hampir tidak berubah.
Meskipun sifat-sifat cairan dan gas berbeda dalam banyak hal, dalam sejumlah fenomena mekanik, perilaku mereka dijelaskan oleh parameter yang sama dan persamaan yang identik. Oleh karena itu, hidroaeromekanika - cabang mekanika yang mempelajari pergerakan cairan dan gas, interaksinya dengan padatan yang mengalir di sekitarnya - menggunakan pendekatan terpadu untuk mempelajari cairan dan gas.
Tugas utama hidroaeromekanika modern:
mengetahui bentuk optimal benda yang bergerak dalam cairan atau gas;
profil saluran aliran yang optimal dari berbagai mesin gas dan cair;
pemilihan parameter optimal dari cairan dan gas itu sendiri;
studi tentang pergerakan udara atmosfer, arus laut dan laut.
Kontribusi ilmuwan dalam negeri:
Jika sebuah pelat tipis diletakkan di dalam fluida yang diam, maka bagian-bagian fluida yang terletak pada sisi yang berlawanan bekerja pada pelat dengan gaya 
, sama dalam modulus dan diarahkan ke situs S terlepas dari orientasinya, karena adanya gaya tangensial akan membuat partikel fluida bergerak. 
Tekanan cairan- ini adalah kuantitas fisik yang sama dengan rasio gaya normal yang bekerja dari sisi cairan pada area tertentu ke area ini.
1 Pa sama dengan tekanan yang diciptakan oleh gaya 1 N, terdistribusi secara merata di atas permukaan yang normal dengan luas 1m 2.
Tekanan pada kesetimbangan cairan mematuhi hukum pascal: tekanan yang diberikan oleh gaya luar pada cairan (atau gas) diteruskan ke segala arah tanpa perubahan.
tekanan hidrostatis
- tekanan hidrostatis
Menurut rumus yang diperoleh, gaya tekanan pada lapisan bawah cairan akan lebih besar daripada di atas, oleh karena itu, gaya apung, ditentukan oleh hukum Archimedes, bekerja pada benda yang direndam dalam cairan.
Hukum Archimedes: benda yang dicelupkan ke dalam zat cair (atau gas) dikenai gaya apung yang diarahkan vertikal ke atas dan sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.
kekuatan angkat disebut perbedaan antara gaya apung dan gaya gravitasi.
.
persamaan kontinuitas. persamaan Bernoulli.
persamaan kontinuitas.
Cairan Ideal- itu adalah cairan abstrak yang tidak memiliki viskositas, konduktivitas termal, kemampuan untuk menggemparkan dan magnetisasi.
Pendekatan seperti itu dapat diterima untuk cairan dengan viskositas rendah. Aliran fluida disebut stasioner jika vektor kecepatan pada setiap titik dalam ruang tetap konstan.
Secara grafis, pergerakan fluida digambarkan menggunakan garis arus.
L 
garis aliran cairan- ini adalah garis, di setiap titik di mana vektor kecepatan partikel fluida diarahkan secara tangensial (Gbr. 4).
Garis-garis arus digambar sedemikian rupa sehingga jumlah garis yang ditarik melalui suatu satuan luas tertentu, ke aliran, secara numerik sama dengan atau sebanding dengan kecepatan fluida di suatu tempat tertentu.
Bagian fluida yang dibatasi oleh garis-garis arus disebut tabung saat ini.
Karena kecepatan partikel cairan diarahkan secara tangensial ke dinding tabung aliran, partikel cairan tidak meninggalkan tabung aliran, mis. tabung - sebagai struktur yang kaku. Tabung aliran dapat menyempit atau memuai tergantung pada kecepatan zat cair, meskipun massa zat cair yang mengalir melalui suatu bagian tertentu, pada alirannya, akan tetap selama periode waktu tertentu.
T 
.ke. cairan tidak dapat dimampatkan, S 1
dan S 2
akan lulus untuk
t massa cairan yang sama (Gbr. 5).
Persamaan kontinuitas jet atau teorema Euler.
Produk dari kecepatan aliran fluida yang tidak dapat dimampatkan dan luas penampang tabung arus yang sama adalah konstan.
T 
Teorema kontinuitas banyak digunakan dalam perhitungan yang berkaitan dengan suplai bahan bakar cair ke mesin melalui pipa penampang variabel. Ketergantungan laju aliran pada bagian saluran di mana aliran cairan atau gas digunakan dalam desain nosel mesin roket. Di tempat nosel menyempit (Gbr. 6), kecepatan produk pembakaran yang mengalir keluar dari roket meningkat tajam, dan tekanan turun, yang menyebabkan munculnya gaya dorong tambahan.
persamaan Bernoulli.
P 
Biarkan fluida bergerak dalam medan gravitasi sedemikian rupa sehingga pada suatu titik tertentu dalam ruang, besar dan arah kecepatan fluida tetap konstan. Aliran seperti itu disebut stasioner. Dalam fluida yang mengalir diam, selain gravitasi, gaya tekanan juga bekerja. Mari kita pilih dalam aliran stasioner sebagian dari tabung aliran dibatasi oleh penampang S 1
dan S 2
(gbr.7)
Selama waktu t, volume ini akan bergerak sepanjang tabung arus, dan penampang S 1
akan pindah ke posisi 1", mengikuti jalan 
, sebuah S 2
- ke posisi 2", setelah melewati jalur 
. Karena kontinuitas pancaran, volume yang dialokasikan (dan massanya) adalah sama:
, 
.
Energi setiap partikel fluida terdiri dari energi kinetik dan energi potensial dalam medan gaya gravitasi bumi. Karena stasioneritas aliran, partikel melewati t di salah satu titik dari bagian yang tidak diarsir dari volume yang dipertimbangkan, memiliki kecepatan yang sama, dan karena itu W ke, yang memiliki partikel yang terletak di titik yang sama pada saat awal waktu. Oleh karena itu, perubahan energi seluruh volume yang dipertimbangkan dapat dihitung sebagai perbedaan antara energi volume yang diarsir V 1 dan V 2 .
Ambil penampang tabung saat ini dan segmen 
sangat kecil sehingga semua titik dari masing-masing volume yang diarsir dapat diberi nilai kecepatan, tekanan, dan ketinggian yang sama. Maka perolehan energinya adalah:
Dalam fluida ideal, tidak ada gesekan, jadi W harus sama dengan pekerjaan yang dilakukan pada volume yang dialokasikan oleh gaya tekanan:
(“-” karena diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerakan 
)
, 
,
,
Mari kita perpendek dengan V dan mengatur ulang anggota:
,
bagian S 1 dan S 2 dipilih secara sewenang-wenang, sehingga dapat dikatakan bahwa di bagian mana pun dari tabung arus
(1)
Ekspresi (1) adalah persamaan Bernoulli. Dalam fluida ideal stasioner yang mengalir sepanjang garis arus, kondisi (1) terpenuhi.
Untuk garis arus horizontal 
,
Persamaan Bernoulli cukup memuaskan untuk fluida nyata, di mana gesekan internal tidak terlalu besar.
Penurunan tekanan pada titik-titik di mana kecepatan aliran lebih besar adalah dasar untuk desain pompa jet air.
Kesimpulan dari persamaan ini diperhitungkan saat menghitung desain pompa untuk sistem pasokan bahan bakar cair ke mesin.
Viskositas (gesekan internal). Rezim aliran fluida laminar dan turbulen.
Kekuatan gesekan internal.
Viskositas cairan dan gas disebut properti mereka untuk menahan pergerakan beberapa lapisan relatif terhadap yang lain.
Viskositas disebabkan oleh terjadinya gaya gesekan internal antara lapisan cairan yang bergerak dan gas yang berasal dari elektromagnetik.
Pada 
Persamaan hidrodinamika fluida kental dibuat oleh Newton pada tahun 1687.
- modulus gaya gesekan internal
gradien kecepatan 
menunjukkan seberapa cepat kecepatan berubah selama transisi dari lapisan ke lapisan dalam arah z, tegak lurus terhadap arah gerak lapisan.
- viskositas atau viskositas dinamis.
arti fisik -
Nilai tergantung pada struktur molekul zat dan suhu:
Untuk gas dengan kenaikan suhu meningkat, karena kecepatan pergerakan molekul meningkat dan interaksinya meningkat. Akibatnya, pertukaran molekul antara lapisan gas yang bergerak meningkat, yang mentransfer momentum dari lapisan ke lapisan. Jadi lapisan lambat menjadi cepat dan lapisan cepat melambat, -meningkat.
Dalam cairan, dengan meningkatnya suhu, interaksi antarmolekul melemah dan jarak antar molekul meningkat, - berkurang.
- koefisien viskositas kinematik
.
Viskositas cairan dan gas ditentukan dengan menggunakan viskometer.
Viskositas bahan bakar menentukan kecepatan alirannya melalui pipa, serta jumlah perpindahan panas cairan atau gas ke dinding pipa, oleh karena itu bahan bakar dan pendingin diperhitungkan saat merancang sistem pasokan bahan bakar dan sistem pendingin engine.
Rezim aliran laminar dan turbulen.
Tergantung pada kecepatan aliran, aliran cairan atau gas bisa laminar atau turbulen.
aliran laminar(Latin "lamina" - strip) - aliran di mana cairan atau gas bergerak dalam lapisan sejajar dengan arah aliran, dan lapisan ini tidak bercampur satu sama lain.
Aliran laminar adalah stasioner, itu terjadi baik pada besar
, atau untuk kecil 
.
bergolak Aliran disebut aliran di mana banyak pusaran dengan berbagai ukuran terbentuk dalam cairan (atau gas), sebagai akibatnya tekanan, kepadatan, dan kecepatan aliran berubah terus menerus.
Aliran turbulen tidak stabil dan berlaku dalam praktik.
Cairan dan gas mentransmisikan tekanan yang diterapkan padanya ke segala arah. Hal ini dinyatakan oleh hukum Pascal dan pengalaman praktis.
Namun ada juga self-weight, yang seharusnya juga mempengaruhi tekanan yang ada pada zat cair dan gas. Berat bagian atau lapisan sendiri. Lapisan atas cairan tekan di tengah, yang tengah di bawah, dan yang terakhir di bawah. Artinya, kita kita dapat berbicara tentang adanya tekanan kolom cairan diam di bagian bawah.
Rumus tekanan kolom cair
Rumus untuk menghitung tekanan kolom cairan dengan ketinggian h adalah sebagai berikut:
di mana adalah massa jenis cairan,
g - percepatan jatuh bebas,
h adalah ketinggian kolom cairan.
Ini adalah rumus untuk apa yang disebut tekanan hidrostatik suatu fluida.
Tekanan kolom cair dan gas
Tekanan hidrostatik, yaitu tekanan yang diberikan oleh fluida yang diam, pada kedalaman berapa pun tidak bergantung pada bentuk bejana tempat fluida berada. Jumlah air yang sama, berada di bejana yang berbeda, akan memberikan tekanan yang berbeda di bagian bawah. Berkat ini, Anda dapat membuat tekanan besar bahkan dengan sedikit air.
Hal ini ditunjukkan dengan sangat meyakinkan oleh Pascal pada abad ketujuh belas. Dalam sebuah tong tertutup yang berisi air, dia memasukkan sebuah tabung sempit yang sangat panjang. Mendaki ke lantai dua, dia hanya menuangkan satu cangkir air ke dalam pipa ini. Laras meledak. Air di dalam tabung, karena ketebalannya yang kecil, naik ke ketinggian yang sangat tinggi, dan tekanannya meningkat ke nilai sedemikian rupa sehingga laras tidak tahan. Hal yang sama berlaku untuk gas. Namun, massa gas biasanya jauh lebih kecil daripada massa cairan, sehingga tekanan dalam gas karena beratnya sendiri sering dapat diabaikan dalam praktiknya. Tetapi dalam beberapa kasus perlu diperhitungkan. Misalnya, tekanan atmosfer, yang menekan semua benda di Bumi, sangat penting dalam beberapa proses industri.
Berkat tekanan hidrostatik air, kapal yang sering kali tidak beratnya ratusan, tetapi ribuan kilogram, dapat mengapung dan tidak tenggelam, saat air menekannya, seolah-olah mendorongnya keluar. Tetapi justru karena tekanan hidrostatik yang sama, telinga kita tersumbat pada kedalaman yang sangat dalam, dan tidak mungkin untuk turun ke kedalaman yang sangat dalam tanpa perangkat khusus - pakaian selam atau bathyscaphe. Hanya sedikit penghuni laut dan samudera yang telah beradaptasi untuk hidup di bawah kondisi tekanan kuat di kedalaman yang sangat dalam, tetapi untuk alasan yang sama mereka tidak dapat hidup di lapisan atas air dan dapat mati jika jatuh ke kedalaman yang dangkal.
Organisasi: cabang bacaan MBOU dengan. Dolgorukovo di desa Batu gerinda
Penyelesaian: dengan. Batu gerinda
Secara berulang - pelajaran generalisasi tentang topik: "Tekanan cairan dan gas."
Berusaha untuk memahami ilmu lebih dalam lagi,
Rindu akan ilmu yang abadi.
Hanya pengetahuan pertama
cahaya akan menyinari Anda.
Anda akan tahu: tidak ada batasan untuk pengetahuan.
Ferdowsi
Tujuan pelajaran: untuk mengulang dan menguji pengetahuan yang diperoleh dari studi tekanan dalam cairan dan gas, dan pengetahuan tentang rumus fisika yang diperlukan untuk memecahkan masalah;
Tujuan pelajaran:
Pendidikan:
meringkas materi tentang topik "Tekanan dalam cairan dan gas.", ulangi konsep dan hukum dasar, dan konsolidasikan keterampilan dasar tentang topik ini.
Tugas pengembangan:
memperluas wawasan siswa, tentang manifestasi dan penggunaan tekanan atmosfer di alam dan kehidupan sehari-hari, pengaruhnya terhadap tubuh manusia, diskusi masalah dan pemecahan masalah yang memerlukan inisiatif kreatif siswa.
tugas pendidikan:
pendidikan perhatian siswa, kemampuan untuk bekerja dalam tim, pembentukan pandangan dunia ilmiah. Mendorong saling mendukung di dalam kelas.
1. Pesan dari topik pelajaran.
Dalam pelajaran hari ini, kita akan mengulangi bagaimana tekanan ditentukan dalam cairan dan gas dan apa peran kuantitas fisik ini dalam kehidupan kita.
Untuk menjawab semua pertanyaan yang diajukan, perlu diketahui bagaimana tekanan muncul dalam cairan dan gas.
Dan 1 siswa akan membantu kami dengan ini (FI)
Dia akan memberi tahu kita seperti apa atmosfer planet kita.
(Tulisan judul laporan muncul di layar: "Atmosfer planet kita.")
Guru. Jika seseorang tidak merasakan tekanan ini, mengapa orang perlu tahu tentang keberadaannya. Dan siapa yang pertama?
diukur?
kami akan mencari tahu dengan Anda dari pesan berikutnya yang kami siapkan (2 siswa.). dan itu disebut "Sejarah penemuan tekanan atmosfer."
Guru. Dari pesan tersebut kami mengetahui bahwa adalah mungkin untuk menentukan tekanan atmosfer untuk waktu yang lama.
Tetapi apa yang menentukan tekanan dalam cairan dan gas, dan apakah Anda tahu tentang itu, saya akan mengetahuinya setelah Anda menjawab pertanyaan tes (saya membagikan tes pada kartu dan jawaban di layar.)
Uch. Nah, tekanan itu bergantung pada apa, lho, dan dengan rumus apa itu ditentukan? (anak-anak menulis rumus). Dan sekarang, dengan menggunakan rumus untuk menentukan tekanan, kita akan menyelesaikan masalahnya (Siswa menyelesaikannya di papan tulis)
Tugas 1.
Berapa tekanan yang diberikan oli mesin di bagian bawah tabung jika tinggi lapisannya 50 cm? (densitas 900kg/m3).
Diberikan: Solusi
t =50cm 0,5m p=ρgh
=900kg/m3 r=900kg/m3 *10n/kg*0,5m=4500Pa
R -?
Tapi bagaimana tekanan di atmosfer berubah?
Sebelum menjawab pertanyaan ini, mari kita dengarkan puisi "Aibolit".
Beginilah yang dikatakan dalam puisi terkenal oleh K. Chukovsky.(Garis puisi dan gambar muncul di layar.) Siswa membaca puisi itu.
Dan gunung-gunung menghalangi jalannya
Dan dia mulai merangkak mendaki gunung.
Dan gunung-gunung semakin tinggi, dan gunung-gunung semakin curam
Dan gunung-gunung berada di bawah awan
Oh jika saya tidak sampai di sana
Jika saya tersesat di sepanjang jalan
Apa yang akan terjadi dengan mereka, yang sakit, hewan hutan saya?
Uch.Apa yang mencegah dokter mengatasi gunung? (Orang-orang menjawab bahwa tekanan atmosfer berubah dengan ketinggian).
Ayo selesaikan masalahnya (490L)
Di kaki gunung, barometer menunjukkan 98642 Pa, dan di puncaknya 90317 Pa. Tentukan tinggi gunung tersebut.
Diberikan: Solusi
p 1 \u003d 98642Pa h \u003d h (r 1 - p 2) / 133
p 2 \u003d 90317Pa h \u003d 12m * (98642Pa -90317Pa) / 133 \u003d 750m
h-? Jawab: 750m.
Sekarang selesaikan masalah nomor 488 sendiri.
Kesimpulan apa yang dapat Anda tarik dari masalah yang diselesaikan. (Ini mengikuti dari tugas bahwa semakin tinggi kita naik di atas permukaan bumi, semakin sedikit tekanan, dan semakin rendah di atas permukaan bumi, semakin tinggi.)
Dan sekarang dari pesan "Peran tekanan atmosfer dalam kehidupan manusia dan hewan." kita akan belajar bagaimana seseorang menggunakan tekanan atmosfer dalam hidupnya.
Jika Anda mendengarkan pesan dengan seksama, itu akan membantu Anda menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. Saya mengumumkan "Lelang untuk penjualan balita." (Pertanyaan muncul di layar dan kemudian jawaban yang benar.)
1. Jika Anda menempelkan daun maple dengan kuat ke bibir Anda dan dengan cepat menarik udara, maka daun itu akan pecah dengan retakan. Mengapa? (Saat Anda menarik napas, dada mengembang, dan ruang hampa tercipta di rongga mulut. Di luar, kekuatan besar tekanan atmosfer bekerja pada lembaran.)
2. Jika Anda membuka keran dalam tong berisi air dan tutupnya tertutup rapat. Yang sudah tidak ada lagi lubang kecil dan retakan, maka air akan segera berhenti mengalir dari keran. Mengapa?
3. Mengapa air tidak mengalir keluar dari gelas yang sebagian terisi air jika gelas itu tertutup rapat dengan kertas dan dibalik?
(jawaban: setelah gelas dibalik, terbentuk ruang kosong antara bagian bawah dan air, sehingga air tertahan di dalam gelas oleh gaya tekanan atmosfer dari luar.)
4. Mengapa air naik ketika ditarik melalui sedotan?
(Ketika air ditarik masuk, peti mengembang dan ruang hampa tercipta di rongga mulut, sementara tekanan atmosfer bekerja di permukaan air. Perbedaan tekanan menyebabkan air naik di sepanjang sedotan.)
5. Bisakah astronot menggambar tinta ke pulpen bolak-balik saat berada di kapal dalam keadaan tanpa bobot?
(Ya, bisa, jika kapal mempertahankan tekanan atmosfer normal.)
Guru. Seperti yang dapat dilihat dari pertanyaan-pertanyaan ini, kita dapat menjelaskan banyak fenomena fisik dengan mengetahui keberadaan tekanan atmosfer.
Tetapi juga mengetahui tentang perubahan tekanan, kita dapat memprediksi perubahan cuaca.
Murid No. 4 akan memberitahu kita tentang hal ini dalam pesannya “Prediksi Cuaca”.
Guru. Tetapi sejak zaman kuno, orang telah memperhatikan bahwa perilaku beberapa hewan dikaitkan dengan perubahan cuaca. Dan ada banyak tanda yang berhubungan dengan cuaca. Mari kita ingat mereka sekarang. (siswa bergiliran memanggil tanda-tanda ini).
Guru. Para ilmuwan, yang mempelajari mekanisme alam yang hidup, berusaha menciptakannya kembali dalam bentuk instrumen yang secara akurat mencatat perubahan sekecil apa pun di lingkungan. Berdasarkan pengamatan ini, teka-teki yang terkait dengan fenomena fisik dan perangkat telah dibuat.Sekarang mari kita istirahat dan menebak beberapa teka-teki.
1. Ada tembus pandang;
Tidak meminta rumah
Dan sebelum orang lari
Cepat (udara)
2. Sebuah piring tergantung di dinding,
Panah berjalan di atas piring
Panah depan ini
Kita tahu cuaca (barometer)
3. Melewati hidung ke dada
Dan sebaliknya memegang jalan
Dia tidak terlihat dan belum
Tanpa itu, kita tidak bisa hidup sebagai modem. (udara)
4. Kami naik gunung
Sulit bagi kita untuk bernafas
Apa saja perangkatnya?
Untuk mengukur tekanan (barometer).
Guru. Tekanan yang timbul dalam cairan dan gas memainkan peran besar dalam kehidupan kita. Oleh karena itu, untuk menjelaskan fenomena fisika yang berhubungan dengan tekanan, kita harus mengetahui cara menentukannya dan dengan alat apa untuk mengukurnya.
Saya pikir kami akan membantu Anda menjawab banyak pertanyaan yang berkaitan dengan tekanan atmosfer.
Pekerjaan rumah.
Refleksi.
Anak-anak, gambarlah dalam bentuk gambar suasana hati apa yang telah Anda buat dalam pelajaran fisika. Apakah Anda menyukai pelajarannya?
Jika ya, maka gambarlah wajah yang tersenyum. Jika tidak, maka sedih.
Literatur:
- Pembaca tentang geografi fisik.
- T.P. Gerasimov "Geografi" kelas 6. Prok. untuk studi pendidikan umum. pendirian. M.: Bustard
- Ensiklopedia besar alam "Air dan udara"
- A.V. Vladimirov "Cerita tentang tekanan atmosfer"
- S. E Polyansky "perkembangan dalam fisika"
- Lukashik V. I. Kumpulan soal fisika: Buku teks untuk siswa kelas 7-8. rata-rata sekolah
- Peryshkin A.V. Fisika. Kelas 7 : Buku pelajaran. untuk studi pendidikan umum. pendirian. M.: Bustard, 2015
- sumber daya internet.
Lampiran.
Tes-survei
1. Bagaimana hukum Pascal dirumuskan?
A) hasil aksi gaya tidak hanya bergantung pada modulusnya, tetapi juga pada luas permukaan yang tegak lurus tempat gaya itu bekerja.
B) tekanan gas pada dinding bejana adalah sama ke segala arah.
C. Jika volume gas berkurang, tekanannya meningkat, dan ketika volumenya meningkat, itu berkurang.
D) Tekanan yang dihasilkan pada cairan atau gas ditransmisikan tanpa perubahan ke setiap titik cairan atau gas.
2. Manakah dari satuan berikut yang digunakan sebagai satuan tekanan?
A) Newton b) Watt c) Pascal d) kilogram.
3. berapakah tekanan yang diberikan tangki seberat 40 ton pada tanah, jika panci ulat itu 2 m 2.
A) 10kPa b) 20kPa c) 1000Pa d) 2000Pa.
4. ketika peluru mengenai kaca, sebuah lubang kecil tetap ada di dalamnya, dan ketika mengenai akuarium dengan air, kaca pecah. Mengapa?
A) kecepatan peluru berkurang di dalam air
B) Peningkatan tekanan air memecahkan kaca ke segala arah.
C) peluru mengubah lintasannya di dalam air.
D) karena perlambatan tajam peluru di dalam air.
5. Berapa tinggi kolom minyak tanah di dalam bejana jika tekanan di dasar bejana adalah 1600 Pa? Massa jenis minyak tanah adalah 800kg/m 3 .
A) 2m b) 20cm c) 20m d) 2cm
Jawaban: 1d 2c 3b 4b 5a
Tekanan dalam zat cair dan gas.
Gas menekan dinding bejana di mana ia tertutup. Jika balon yang sedikit mengembang ditempatkan di bawah bel kaca dan udara dipompa keluar dari bawahnya, balon akan mengembang. Apa yang terjadi? Di luar hampir tidak ada tekanan udara, tekanan udara di dalam balon menyebabkan balon mengembang. Kesimpulan : gas memberikan tekanan.
Mari kita buktikan adanya tekanan di dalam zat cair.
Tuang air ke dalam tabung reaksi, yang bagian bawahnya ditutup dengan film karet. Filmnya bengkok. Mengapa? Itu membungkuk di bawah berat kolom cairan. Oleh karena itu, percobaan ini menegaskan adanya tekanan di dalam cairan. Film berhenti membungkuk. Mengapa? Karena gaya elastis film karet diimbangi dengan gaya gravitasi yang bekerja pada air. Jika kita menambah kolom cairan apa yang akan terjadi? Semakin tinggi kolom cairan, semakin banyak film yang melorot.
Kesimpulan : ada tekanan di dalam cairan.
Bagaimana tekanan gas dijelaskan berdasarkan teori gerak molekul?
Tekanan gas dan cairan pada dinding bejana disebabkan oleh tumbukan molekul gas atau cairan.
Apa yang menentukan tekanan dalam cairan dan gas?
tergantung tekanan dari jenis cairan atau gas; dari suhu mereka . Saat dipanaskan, molekul bergerak lebih cepat dan menabrak dinding pembuluh lebih keras.
Apa lagi yang menentukan tekanan di dalamnya?
Mengapa peneliti laut dan kedalaman laut tidak dapat tenggelam ke dasar tanpa peralatan khusus: bathyscaphes, bathyspheres?
Menunjukkan segelas air. Gaya gravitasi bekerja pada fluida. Setiap lapisan dengan beratnya menciptakan tekanan pada lapisan lainnya.
Untuk menjawab pertanyaan: bergantung pada apa lagi tekanan dalam cairan atau gas, kita akan menentukannya secara empiris.
(U siswa dibagi menjadi 4 kelompok, secara eksperimental memeriksa jawaban pertanyaan berikut):
1. Apakah tekanan zat cair pada tingkat yang sama dari bawah ke atas dan dari atas ke bawah sama?
2. Apakah ada tekanan pada dinding samping bejana?
3. Apakah tekanan zat cair bergantung pada massa jenisnya?
4. Apakah tekanan zat cair bergantung pada ketinggian kolom zat cair?
Tugas kelompok 1
Apakah tekanan zat cair pada tingkat yang sama dari bawah ke atas dan dari atas ke bawah sama?
Tuang air berwarna ke dalam tabung reaksi. Kenapa filmnya bengkok?
Celupkan tabung reaksi ke dalam wadah berisi air.
Perhatikan perilaku film karet.
Kapan filmnya diluruskan?
Buatlah kesimpulan: apakah di dalam zat cair ada tekanan, apakah tekanan zat cair itu sama pada tingkat yang sama dari atas ke bawah dan dari bawah ke atas? Tuliskan.
Tugas kelompok 2
Apakah ada tekanan pada dinding samping bejana dan apakah sama pada tingkat yang sama?
Isi botol dengan air.
Buka lubang secara bersamaan.
Perhatikan bagaimana air mengalir keluar dari lubang.
Buat kesimpulan: apakah ada tekanan pada dinding samping, apakah sama pada tingkat yang sama?
Tugas kelompok 3
Apakah tekanan zat cair bergantung pada ketinggian kolom (kedalaman)?
Isi botol dengan air.
Buka semua lubang di botol secara bersamaan.
Ikuti tetesan air yang mengalir.
Mengapa air bocor?
Buatlah kesimpulan: apakah tekanan dalam zat cair bergantung pada kedalaman?
Tugas kelompok 4
Apakah tekanan bergantung pada massa jenis zat cair?
Tuang air ke dalam satu tabung reaksi, dan minyak bunga matahari ke tabung lainnya, dalam jumlah yang sama.
Apakah film melentur dengan cara yang sama?
Buat kesimpulan: mengapa film melorot; Apakah tekanan zat cair bergantung pada massa jenisnya?
Tuang air dan minyak ke dalam gelas.
Massa jenis air murni adalah 1000 kg/m 3 . Minyak bunga matahari - 930 kg / m 3.
Temuan.
1
. Ada tekanan di dalam cairan.
2
. Pada tingkat yang sama, itu sama di semua arah.
3
. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar tekanannya.
4 . Tekanan meningkat dengan kedalaman.
5 . Tekanan meningkat dengan meningkatnya suhu.
Kami akan mengkonfirmasi kesimpulan Anda dengan beberapa eksperimen lagi.
Pengalaman 1.
Pengalaman 2. Jika fluida dalam keadaan diam dan dalam keadaan setimbang, apakah tekanannya akan sama di semua titik di dalam fluida? Di dalam cairan, tekanan tidak boleh sama pada tingkat yang berbeda. Di bagian atas - yang terkecil, di tengah - rata-rata, di bagian bawah - yang terbesar.
Tekanan zat cair hanya bergantung pada massa jenis dan tinggi kolom zat cair.
Tekanan dalam cairan dihitung dengan rumus:
p = gph ,
di manag= 9,8 N/kg (m/s 2)- percepatan gravitasi;ρ- kepadatan cairan;h- ketinggian kolom cairan (kedalaman perendaman).
Jadi, untuk menemukan tekanan, perlu untuk mengalikan massa jenis cairan dengan nilai percepatan gravitasi dan ketinggian kolom cairan.
Dalam gas, kerapatannya berkali-kali lebih kecil daripada kerapatan cairan. Oleh karena itu, berat gas dalam bejana kecil dan tekanan beratnya dapat diabaikan. Tetapi jika kita berbicara tentang massa dan volume gas yang besar, misalnya, di atmosfer, maka ketergantungan tekanan pada ketinggian menjadi nyata.
hukum Pascal.
Menerapkan beberapa kekuatan, kami akan memaksa piston untuk memasuki kapal sedikit dan menekan gas tepat di bawahnya. Apa yang akan terjadi pada partikel gas?
Partikel mengendap di bawah piston lebih kencang dari sebelumnya .
Menurutmu apa yang akan terjadi nanti? Karena mobilitas maka partikel gas akan bergerak ke segala arah. Akibatnya, susunannya akan kembali menjadi seragam, tetapi lebih padat dari sebelumnya. Oleh karena itu, tekanan gas akan meningkat di mana-mana dan jumlah tumbukan pada dinding bejana meningkat. Saat mengembang, itu akan menyusut.
Tekanan tambahan dipindahkan ke semua partikel gas. Jika tekanan gas di dekat piston itu sendiri meningkat sebesar 1 Pa, maka pada semua titik di dalam gas itu akan meningkat dengan jumlah yang sama.
Percobaan: bola berongga dengan lubang sempit, pasang ke tabung dengan piston. Isi bola dengan air dan dorong piston ke dalam tabung. Apa yang Anda tonton? PADA Air akan mengalir dari semua lubang secara merata.
Jika Anda menekan gas atau cairan, maka peningkatan tekanan akan "terasa" di setiap titik cairan atau gas, mis. tekanan yang dihasilkan pada gas diteruskan ke sembarang titik secara merata ke segala arah Pernyataan ini disebut hukum Pascal.
hukum pascal: cairan dan gas mentransmisikan tekanan yang diberikan pada mereka secara merata ke segala arah.
Hukum ini ditemukan pada abad ke-17 oleh fisikawan dan matematikawan Prancis Blaise Pascal (1623-1662), yang menemukan dan menyelidiki sejumlah sifat penting cairan dan gas. Eksperimen mengkonfirmasi adanya tekanan atmosfer, yang ditemukan oleh ilmuwan Italia Torricelli.
Pengaruh hukum Pascal dalam kehidupan:
= dalam bentuk bola gelembung sabun (tekanan udara di dalam gelembung ditransmisikan ke segala arah tanpa perubahan);
Pancuran, kaleng penyiram;
Ketika seorang pemain sepak bola memukul bola;
Di ban mobil (saat dipompa, peningkatan tekanan terlihat di seluruh ban);
Di dalam balon udara...
Jadi, kami telah mempertimbangkan transfer tekanan oleh cairan dan gas. Tekanan yang diberikan pada cairan atau gas ditransmisikan ke setiap titik secara merata ke segala arah.
Mengapa gas terkompresi terkandung dalam silinder khusus?
Gas terkompresi memberikan tekanan yang sangat besar pada dinding bejana, sehingga harus ditutup dalam silinder khusus baja yang kuat.
Jadi, tidak seperti padatan, lapisan individu dan partikel kecil cairan dan gas dapat dengan bebas bergerak relatif satu sama lain ke segala arah.
Hukum Pascal banyak digunakan dalam teknologi:
= sistem pemanas: berkat tekanan, air memanas secara merata ;
Mesin dan peralatan pneumatik,
Jackhammer,
Sandblaster (untuk membersihkan dan mengecat dinding),
rem pneumatik,
Dongkrak, penekan hidrolik, membuka pintu gerbong kereta bawah tanah dan bus listrik dengan udara terkompresi.
Pada topik ini
“Tekanan dalam zat cair dan gas”
Murid 7 Kelas "B"
SMA No. 1
Lezhnina Petra
Tekanan adalah besaran yang sama dengan perbandingan gaya yang bekerja tegak lurus permukaan terhadap luas permukaan ini, yang disebut tekanan. Satuan tekanan adalah tekanan yang dihasilkan oleh gaya 1N yang bekerja pada permukaan 1m 2 yang tegak lurus permukaan ini. Oleh karena itu, untuk menentukan tekanan, perlu membagi gaya yang bekerja tegak lurus permukaan dengan luas permukaan: Diketahui bahwa molekul gas bergerak secara acak. Selama gerakan mereka, mereka bertabrakan satu sama lain, serta dengan dinding kapal tempat gas berada. Ada banyak molekul dalam gas, dan oleh karena itu jumlah dampaknya sangat besar. Misalnya, jumlah tumbukan molekul udara dalam ruangan pada permukaan 1 cm 2 dalam 1 detik. dinyatakan sebagai dua puluh tiga digit angka. Meskipun gaya tumbukan molekul individu kecil, aksi semua molekul pada dinding bejana adalah signifikan, dan itu menciptakan tekanan gas. Jadi, tekanan gas pada dinding bejana (dan pada benda yang ditempatkan di dalam gas) disebabkan oleh tumbukan molekul-molekul gas. Diketahui bahwa molekul gas bergerak secara acak. Selama gerakan mereka, mereka bertabrakan satu sama lain, serta dengan dinding kapal tempat gas berada. Ada banyak molekul dalam gas, dan oleh karena itu jumlah dampaknya sangat besar. Misalnya, jumlah pukulan molekul udara di dalam ruangan ke permukaan 1 cm 2 dalam 1 s dinyatakan sebagai dua puluh tiga digit angka. Meskipun gaya tumbukan molekul individu kecil, aksi semua molekul pada dinding bejana adalah signifikan, dan itu menciptakan tekanan gas. Jadi, tekanan gas pada dinding bejana (dan pada benda yang ditempatkan di dalam gas) disebabkan oleh tumbukan molekul-molekul gas.
Ketika volume gas berkurang, tekanannya meningkat, dan ketika volume meningkat, tekanan berkurang, asalkan massa dan suhu gas tetap tidak berubah.
Tekanan yang dihasilkan pada cairan atau gas ditransmisikan tanpa perubahan ke setiap titik dalam volume cairan atau gas (hukum Pascal).
Berdasarkan hukum Pascal, mudah untuk menjelaskan pengalaman berikut.
Gambar tersebut menunjukkan sebuah bola berongga dengan lubang-lubang sempit di berbagai tempat. Sebuah tabung melekat pada bola, di mana piston dimasukkan. Jika Anda menarik air ke dalam bola dan mendorong piston ke dalam tabung, maka air akan mengalir dari semua lubang di bola. Dalam percobaan ini, piston menekan permukaan air di dalam tabung. Partikel air di bawah piston, mengembun, mentransfer tekanannya ke lapisan lain yang terletak lebih dalam. Dengan demikian, tekanan piston ditransmisikan ke setiap titik cairan yang mengisi bola. Akibatnya, sebagian air didorong keluar dari bola dalam bentuk aliran yang mengalir keluar dari semua lubang. Jika bola dipenuhi asap, maka ketika piston didorong ke dalam tabung, gumpalan asap akan mulai keluar dari semua lubang di bola. Ini menegaskan (bahwa gas juga mentransmisikan tekanan yang dihasilkan pada mereka ke segala arah secara merata.)
Mari kita turunkan tabung dengan alas karet, tempat air dituangkan, ke dalam bejana lain yang lebih lebar dengan air. Kita akan melihat bahwa saat tabung diturunkan, film karet secara bertahap diluruskan. Pelurusan penuh film menunjukkan bahwa gaya yang bekerja padanya dari atas dan bawah adalah sama. Pelurusan penuh film terjadi ketika ketinggian air dalam tabung dan bejana bertepatan. Jadi, pengalaman menunjukkan bahwa ada tekanan di dalam cairan dan pada tingkat yang sama tekanannya sama ke segala arah. Tekanan meningkat dengan kedalaman. Gas tidak berbeda dari cairan dalam hal ini.
Rumus untuk menghitung tekanan zat cair di dasar bejana. Dari rumus ini dapat dilihat bahwa tekanan zat cair di dasar bejana hanya bergantung pada massa jenis dan tinggi kolom zat cair.
Pengukur tekanan diafragma. Bagaimana cara mengukur tekanan zat cair pada permukaan zat padat? Bagaimana mengukur, misalnya, tekanan air di dasar gelas? Tentu saja, bagian bawah kaca berubah bentuk di bawah aksi gaya tekanan, dan mengetahui jumlah deformasi, kita dapat menentukan besarnya gaya yang menyebabkannya dan menghitung tekanan; tetapi deformasi ini sangat kecil sehingga hampir tidak mungkin untuk mengubahnya secara tidak konsisten. Karena lebih mudah untuk menilai dengan deformasi benda tertentu tekanan yang diberikan padanya oleh cairan hanya ketika deformasi cukup besar, untuk penentuan praktis tekanan cairan, instrumen khusus digunakan - manometer, di mana deformasi memiliki nilai yang relatif besar dan mudah diukur. Manometer membran yang paling sederhana disusun sebagai berikut. Pelat elastis tipis M - membran - menutup kotak kosong dengan rapat K. Sebuah penunjuk P dilekatkan pada membran, berputar pada sumbu O. Ketika perangkat direndam dalam cairan, membran menekuk di bawah aksi gaya tekanan, dan defleksinya ditransmisikan dalam bentuk yang diperbesar ke penunjuk yang bergerak sepanjang skala . Setiap posisi penunjuk sesuai dengan defleksi membran tertentu dan, akibatnya, gaya tekanan tertentu pada membran. Mengetahui luas membran, dimungkinkan untuk berpindah dari gaya tekanan ke tekanan itu sendiri. Anda dapat langsung mengukur tekanan jika Anda melakukan pra-kalibrasi pengukur tekanan, yaitu menentukan tekanan apa yang sesuai dengan posisi tertentu penunjuk pada skala. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengekspos pengukur tekanan ke aksi tekanan, yang nilainya diketahui dan, dengan memperhatikan posisi penunjuk, letakkan angka yang sesuai pada skala perangkat.
Cangkang udara yang mengelilingi Bumi disebut atmosfer (dari kata Yunani: atmos-uap, udara dan bola-bola).
Atmosfer, seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan penerbangan satelit Bumi buatan, meluas hingga ketinggian beberapa ribu kilometer. Kita hidup di dasar yang besar
laut udara. Permukaan bumi adalah dasar lautan ini.
Karena aksi gravitasi, lapisan atas udara, seperti air laut, menekan lapisan bawah. Lapisan udara yang berbatasan langsung dengan Bumi paling banyak terkompresi dan, menurut hukum Pascal, mentransfer tekanan yang dihasilkan padanya ke segala arah.
Akibatnya, permukaan bumi dan benda-benda yang terletak di atasnya mengalami tekanan seluruh ketebalan udara, atau, seperti yang biasa mereka katakan, mengalami tekanan atmosfer.
Dalam praktiknya, untuk mengukur tekanan atmosfer, digunakan barometer logam, yang disebut aneroid (diterjemahkan dari bahasa Yunani - tanpa cairan. Barometer disebut demikian karena tidak mengandung merkuri). 
Penampilan aneroid ditunjukkan pada gambar. Bagian utamanya adalah kotak logam 1 dengan permukaan bergelombang (bergelombang). Udara dipompa keluar dari kotak ini, dan agar tekanan atmosfer tidak menghancurkan kotak, tutupnya ditarik ke atas oleh pegas 2. Saat tekanan atmosfer meningkat, tutupnya melentur ke bawah dan meregangkan pegas. Ketika tekanan berkurang, pegas meluruskan penutup. Penunjuk panah 4 dipasang pada pegas melalui mekanisme transmisi 3, yang bergerak ke kanan atau kiri saat tekanan berubah. Sebuah skala dipasang di bawah panah, yang pembagiannya ditandai sesuai dengan indikasi barometer air raksa. Jadi, angka 750, di mana jarum aneroid berdiri, menunjukkan bahwa pada saat tertentu di barometer air raksa ketinggian kolom air raksa adalah 750 mm.
Oleh karena itu, tekanan atmosfer adalah 750 mm Hg. Seni., atau » 1000hPa.Mengetahui tekanan atmosfer sangat penting untuk memprediksi cuaca untuk beberapa hari mendatang, karena perubahan tekanan atmosfer terkait dengan perubahan cuaca. Barometer adalah instrumen yang diperlukan untuk pengamatan meteorologi.
Daftar literatur yang digunakan: 1. Buku pelajaran fisika untuk kelas 7-9.
2. Buku teks fisika dasar (volume 1-2).
3. Buku Pegangan Fisika untuk anak sekolah.
4. Internet.(www.big-il.com)
