Aula 6. Elementos de mecânica dos fluidos.

CH. 6, §28-31

Plano de aula

Pressão no líquido e no gás.

Equação de continuidade. equação de Bernoulli.

Viscosidade (atrito interno). Regimes laminar e turbulento de escoamento de fluidos.

Pressão no líquido e no gás.

Moléculas de gás, movendo-se aleatoriamente, são quase ou não conectadas por forças de interação, portanto, elas se movem livremente e, como resultado de colisões, tendem em todas as direções, preenchendo todo o volume fornecido a elas, ou seja. O volume de um gás é determinado pelo volume do recipiente que o gás ocupa.

Como um gás, um líquido assume a forma do recipiente em que está, mas a distância média entre as moléculas permanece quase constante, de modo que o volume do líquido permanece praticamente inalterado.

Embora as propriedades de líquidos e gases diferem em muitos aspectos, em vários fenômenos mecânicos seu comportamento é descrito pelos mesmos parâmetros e equações idênticas. Portanto, a hidroaeromecânica - um ramo da mecânica que estuda o movimento de líquidos e gases, sua interação com os sólidos que fluem ao seu redor - usa uma abordagem unificada para o estudo de líquidos e gases.

As principais tarefas da hidroaeromecânica moderna:

descobrir a forma ideal de corpos que se movem em líquidos ou gases;

perfil ideal de canais de fluxo de várias máquinas de gás e líquido;

seleção dos parâmetros ideais dos próprios líquidos e gases;

estudo do movimento do ar atmosférico, correntes marítimas e oceânicas.

Contribuição de cientistas nacionais:

Se uma placa fina é colocada em um fluido em repouso, as partes do fluido localizadas em lados opostos agem sobre a placa com forças , igual em módulo e direcionado para o sítio S independentemente da sua orientação, porque a presença de forças tangenciais colocaria as partículas do fluido em movimento.

Pressão do fluido- esta é uma quantidade física igual à razão da força normal que atua do lado do líquido em uma determinada área para essa área.

1 Pa é igual à pressão criada por uma força de 1 N, uniformemente distribuída sobre uma superfície normal a ela com área de 1m 2.

A pressão no equilíbrio dos líquidos obedece lei de Pascal: a pressão exercida por forças externas sobre um líquido (ou gás) é transmitida em todas as direções sem alteração.

pressão hidrostática

- pressão hidrostática

De acordo com a fórmula obtida, a força de pressão nas camadas inferiores do líquido será maior do que nas superiores, portanto, uma força de empuxo, determinada pela lei de Arquimedes, atua sobre um corpo imerso em um líquido.

Lei de Arquimedes: um corpo imerso em um líquido (ou gás) sofre a ação de um empuxo dirigido verticalmente para cima e igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo.

força de elevação chamada de diferença entre a força de empuxo e a força da gravidade.

.

Equação de continuidade. equação de Bernoulli.

Equação de continuidade.

Fluido Ideal- é um líquido abstrato que não possui viscosidade, condutividade térmica, capacidade de eletrificar e magnetizar.

Tal aproximação é admissível para um líquido de baixa viscosidade. Um fluxo de fluido é chamado de estacionário se o vetor velocidade em cada ponto no espaço permanece constante.

Graficamente, o movimento dos fluidos é representado usando linhas de corrente.

eu linhas de fluxo de líquido- são linhas, em cada ponto das quais o vetor velocidade das partículas do fluido é direcionado tangencialmente (Fig. 4).

As linhas de corrente são desenhadas de tal forma que o número de linhas traçadas através de uma certa unidade de área,  para o escoamento, é numericamente igual ou proporcional à velocidade do fluido em um determinado local.

A parte do fluido limitada por linhas de corrente é chamada tubo atual.

Porque a velocidade das partículas líquidas é direcionada tangencialmente às paredes do tubo de fluxo, as partículas líquidas não saem do tubo de fluxo, ou seja, tubo - como uma estrutura rígida. Os tubos de corrente podem se estreitar ou expandir dependendo da velocidade do líquido, embora a massa do líquido que flui através de uma determinada seção,  ao seu fluxo, seja constante durante um determinado período de tempo.

T .para. líquido é incompressível, S 1 e S 2 vai passar por  t a mesma massa de líquido (Fig. 5).

A equação da continuidade do jato ou teorema de Euler.

O produto da velocidade do fluxo de um fluido incompressível e a área da seção transversal do mesmo tubo de corrente é constante.

T O teorema da continuidade é amplamente utilizado em cálculos relacionados ao fornecimento de combustível líquido aos motores através de tubos de seção transversal variável. A dependência da vazão na seção do canal através do qual o líquido ou gás flui é usada no projeto do bocal do motor de foguete. No local onde o bocal se estreita (Fig. 6), a velocidade dos produtos de combustão que saem do foguete aumenta acentuadamente e a pressão cai, devido à qual surge uma força de empuxo adicional.

equação de Bernoulli.

P Deixe o fluido se mover no campo de gravidade de tal forma que em um dado ponto no espaço o módulo e a direção da velocidade do fluido permaneçam constantes. Tal fluxo é chamado de estacionário. Em um fluido em escoamento estacionário, além da gravidade, as forças de pressão também atuam. Vamos destacar em um escoamento estacionário uma porção do tubo de corrente limitada pelas seções transversais S 1 e S 2 (fig.7)

Durante o tempo t, este volume se moverá ao longo do tubo atual, e a seção transversal S 1 passará para a posição 1", seguindo o caminho , uma S 2 - para a posição 2", tendo passado o caminho . Devido à continuidade do jato, os volumes alocados (e suas massas) são os mesmos:

,
.

A energia de cada partícula de fluido é composta de suas energias cinética e potencial no campo das forças gravitacionais da Terra. Devido à estacionaridade do fluxo, uma partícula que passa  t em qualquer um dos pontos da parte não sombreada do volume considerado, tem a mesma velocidade e, portanto, C para, que tinha uma partícula localizada no mesmo ponto no momento inicial do tempo. Portanto, a mudança na energia de todo o volume considerado pode ser calculada como a diferença entre as energias dos volumes sombreados V 1 e V 2 .

Pegue a seção transversal do tubo atual e os segmentos
tão pequeno que todos os pontos de cada um dos volumes sombreados podem ser atribuídos ao mesmo valor de velocidade, pressão e altura. Então o ganho de energia é:

Em um fluido ideal, não há atrito, então  C deve ser igual ao trabalho realizado sobre o volume alocado pelas forças de pressão:

(“-” porque é direcionado na direção oposta ao movimento )

,
,

,

Vamos encurtar por V e reorganize os membros:

,

Seções S 1 e S 2 foram escolhidos arbitrariamente, então pode-se argumentar que em qualquer seção do tubo atual

(1)

A expressão (1) é equação de Bernoulli. Em um fluido ideal estacionário escoando ao longo de qualquer linha de corrente, a condição (1) é satisfeita.

Para uma linha horizontal
,

A equação de Bernoulli é bastante satisfeita para fluidos reais, nos quais o atrito interno não é muito grande.

A diminuição da pressão nos pontos onde a velocidade do fluxo é maior é a base para o projeto de uma bomba de jato de água.

As conclusões desta equação são levadas em consideração no cálculo dos projetos de bombas para sistemas de fornecimento de combustível líquido aos motores.

Viscosidade (atrito interno). Regimes laminar e turbulento de escoamento de fluidos.

Força de atrito interno.

Viscosidade líquidos e gases é chamado sua propriedade de resistir ao movimento de algumas camadas em relação a outras.

A viscosidade é devida à ocorrência de forças internas de atrito entre camadas de líquidos em movimento e gases de origem eletromagnética.

No A equação da hidrodinâmica de um fluido viscoso foi estabelecida por Newton em 1687.

- módulo de força de atrito interno

gradiente de velocidade mostra a rapidez com que a velocidade muda durante a transição de camada para camada na direção z, perpendicular à direção do movimento das camadas.

- viscosidade ou viscosidade dinâmica.

significado físico -

Valor  depende da estrutura molecular da substância e da temperatura:

Para gases com temperatura crescente  aumenta, porque a velocidade de movimento das moléculas aumenta e sua interação aumenta. Como resultado, a troca de moléculas entre as camadas de gás em movimento aumenta, o que transfere o momento de camada para camada. Assim, as camadas lentas aceleram e as camadas rápidas desaceleram,  -aumenta.

Em líquidos, com o aumento da temperatura, a interação intermolecular enfraquece e a distância entre as moléculas aumenta,  - diminui.

- coeficiente de viscosidade cinemática

.

A viscosidade de líquidos e gases é determinada usando viscosímetros.

A viscosidade do combustível determina a velocidade de seu fluxo através da tubulação, bem como a quantidade de transferência de calor de líquido ou gás para as paredes da tubulação, portanto  de combustível e refrigerantes é levado em consideração ao projetar sistemas de abastecimento de combustível e sistemas de refrigeração do motor.

Regimes de escoamento laminar e turbulento.

Dependendo da velocidade do fluxo, o fluxo de um líquido ou gás pode ser laminar ou turbulento.

fluxo laminar(Latim "lâmina" - tira) - um fluxo no qual um líquido ou gás se move em camadas paralelas à direção do fluxo, e essas camadas não se misturam.

O fluxo laminar é estacionário, ocorre tanto em grandes  , ou para pequenos .

turbulento Um fluxo é chamado de fluxo no qual numerosos vórtices de vários tamanhos são formados em um líquido (ou gás), como resultado do qual a pressão, a densidade e a velocidade do fluxo mudam continuamente.

O fluxo turbulento é instável e prevalece na prática.

Líquidos e gases transmitem a pressão aplicada a eles em todas as direções. Isto é afirmado pela lei de Pascal e pela experiência prática.

Mas há também um peso próprio, que também deve afetar a pressão que existe em líquidos e gases. Peso das próprias peças ou camadas. As camadas superiores do líquido pressionam as do meio, as do meio nas inferiores e as últimas na parte inferior. Ou seja, nós podemos falar da existência de pressão de uma coluna de líquido em repouso no fundo.

Fórmula de pressão da coluna de líquido

A fórmula para calcular a pressão de uma coluna de líquido com uma altura h é a seguinte:

onde ρ é a densidade do líquido,
g - aceleração de queda livre,
h é a altura da coluna de líquido.

Esta é a fórmula para a chamada pressão hidrostática de um fluido.

Pressão da coluna de líquido e gás

A pressão hidrostática, ou seja, a pressão exercida por um fluido em repouso, em qualquer profundidade, não depende da forma do vaso em que o fluido está localizado. A mesma quantidade de água, estando em vasos diferentes, exercerá pressão diferente no fundo. Graças a isso, você pode criar uma pressão enorme, mesmo com uma pequena quantidade de água.

Isso foi demonstrado de forma muito convincente por Pascal no século XVII. Em um barril fechado cheio de água, ele inseriu um tubo estreito muito longo. Subindo para o segundo andar, ele derramou apenas uma caneca de água neste cano. O barril estourou. A água no tubo, devido à sua pequena espessura, subiu a uma altura muito alta, e a pressão aumentou para tais valores que o barril não a suportou. O mesmo vale para os gases. No entanto, a massa dos gases é geralmente muito menor que a massa dos líquidos, de modo que a pressão nos gases devido ao seu próprio peso pode ser ignorada na prática. Mas em alguns casos é necessário contar com isso. Por exemplo, a pressão atmosférica, que pressiona todos os objetos da Terra, é de grande importância em alguns processos industriais.

Graças à pressão hidrostática da água, os navios que muitas vezes não pesam centenas, mas milhares de quilos, podem flutuar e não afundar, pois a água os pressiona, como se os empurrasse para fora. Mas é precisamente por causa da mesma pressão hidrostática que nossos ouvidos são bloqueados em grandes profundidades, e é impossível descer a grandes profundidades sem dispositivos especiais - um traje de mergulho ou um batiscafo. Apenas alguns habitantes marinhos e oceânicos se adaptaram a viver sob condições de forte pressão em grandes profundidades, mas pela mesma razão eles não podem existir nas camadas superiores da água e podem morrer se caírem a uma profundidade rasa.

Organização: filial do liceu MBOU com. Dolgorukovo na aldeia Mó

Liquidação: com. Mó

Iterativamente - uma lição generalizadora sobre o tema: "Pressão de líquidos e gases".

Esforce-se para compreender a ciência cada vez mais profundamente,

Ansiando pelo conhecimento do eterno.

Apenas o primeiro conhecimento

luz brilhará sobre você.

Você saberá: não há limite para o conhecimento.

Ferdowsi

Objetivos da aula: repetir e testar os conhecimentos adquiridos com o estudo da pressão em líquidos e gases, e o conhecimento das fórmulas físicas necessárias à resolução de problemas;

Lições objetivas:

Educacional:

resumir o material sobre o tema “Pressão em líquidos e gases.”, repetir os conceitos e leis básicos e consolidar as habilidades básicas sobre este tema.

Tarefa de desenvolvimento:

ampliar os horizontes dos alunos, sobre a manifestação e uso da pressão atmosférica na natureza e na vida cotidiana, seu efeito no corpo humano, discussão de questões e resolução de problemas que exigem a iniciativa criativa dos alunos.

tarefa educacional:

educação da atenção dos alunos, a capacidade de trabalhar em equipe, a formação de uma visão de mundo científica. Incentive o apoio mútuo na sala de aula.

1. Mensagem do tópico da lição.

Na lição de hoje, vamos repetir como a pressão é determinada em líquidos e gases e qual o papel que essa quantidade física desempenha em nossas vidas.

Para responder a todas as questões colocadas, é necessário saber como surge a pressão em líquidos e gases.

E 1 aluno vai nos ajudar com isso (FI)

Ele nos dirá como é a atmosfera do nosso planeta.

(A inscrição do título do relatório aparece na tela: "A atmosfera do nosso planeta".)

Professora. Se uma pessoa não sente essa pressão, por que as pessoas precisam saber sobre sua existência. E quem é o primeiro

medido?

descobriremos com você na próxima mensagem que preparamos (2 aluno.). e se chama "História da descoberta da pressão atmosférica".

Professora. A partir da mensagem, aprendemos que era possível determinar a pressão atmosférica por um longo tempo.

Mas o que determina a pressão em líquidos e gases, e você sabe disso, eu vou descobrir depois que você responder as perguntas do teste (eu distribuo o teste em cartões e as respostas na tela).

Uch. Bem, do que a pressão depende, você sabe, e por qual fórmula ela é determinada? (crianças escrevem a fórmula). E agora, usando a fórmula para determinar a pressão, vamos resolver o problema. (O aluno resolve no quadro)

Tarefa 1.

Que pressão o óleo do motor exerce no fundo do recipiente se a altura de sua camada for de 50 cm? (densidade 900kg/m3).

Dado: Solução

h = 50cm 0,5m p=ρgh

ρ=900kg/m3 r=900kg/m3 *10n/kg*0,5m=4500Pa

R-?

Mas como a pressão na atmosfera muda?

Antes de responder a esta pergunta, vamos ouvir o poema "Aibolit".

É assim que se diz no famoso poema de K. Chukovsky (linhas do poema e uma imagem aparecem na tela.) O aluno lê o poema.

E as montanhas estão em seu caminho

E ele começa a rastejar pelas montanhas.

E as montanhas estão ficando mais altas, e as montanhas estão ficando mais íngremes

E as montanhas vão sob as próprias nuvens

Ah, se eu não chegar lá

Se eu me perder no caminho

O que será deles, os doentes, meus animais da floresta?

Uch.O que impediu o médico de superar as montanhas? (Os caras respondem que a pressão atmosférica muda com a altura).

Vamos resolver o problema (490L)

No sopé da montanha, o barômetro mostra 98642 Pa e no topo 90317 Pa. Determine a altura da montanha.

Dado: Solução

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-? Resposta: 750m.

Agora resolva o problema número 488 por conta própria.

Que conclusão você pode tirar dos problemas resolvidos. (Decorre das tarefas que quanto mais alto subimos acima da superfície da Terra, menos pressão, e quanto mais baixo acima da superfície da Terra, mais alto.)

E agora da mensagem "O papel da pressão atmosférica na vida de humanos e animais". aprenderemos como uma pessoa usa a pressão atmosférica em sua vida.

Se você ouviu atentamente a mensagem, ela o ajudará a responder às seguintes perguntas. Anuncio "Leilão de venda de cincos". (As perguntas aparecem na tela e depois as respostas corretas.)

1. Se você prender firmemente uma folha de bordo em seus lábios e puxar rapidamente o ar, a folha quebrará com um estalo. Por quê? (Quando você inala, o peito se expande e um vácuo é criado na cavidade oral. Do lado de fora, uma grande força de pressão atmosférica atua sobre o lençol.)

2. Se você abrir uma torneira em um barril cheio de água e tampa bem fechada. Que não tem mais, mesmo pequenos buracos e rachaduras, logo a água vai parar de sair da torneira. Por quê?

3. Por que a água não sai de um copo parcialmente cheio de água se estiver bem coberto com papel e virado de cabeça para baixo?

(resposta: depois que o copo é virado, um espaço rarefeito é formado entre o fundo e a água, de modo que a água é retida no copo pela força da pressão atmosférica do lado de fora.)

4. Por que a água sobe quando é puxada por um canudo?

(Quando a água é aspirada, o tórax se expande e um vácuo é criado na cavidade oral, enquanto a força da pressão atmosférica atua na superfície da água. A diferença de pressão faz com que a água suba ao longo do canudo.)

5. Um astronauta pode desenhar tinta em uma caneta-tinteiro recíproca enquanto estiver em um navio em estado de ausência de gravidade?

(Sim, pode, se o navio mantiver a pressão atmosférica normal.)

Professora. Como pode ser visto a partir dessas perguntas, podemos explicar muitos fenômenos físicos conhecendo a existência da pressão atmosférica.

Mas também sabendo sobre a mudança na pressão, podemos prever a mudança no clima.

O aluno n.º 4 falar-nos-á disso na sua mensagem “Previsão do tempo”.

Professora. Mas desde os tempos antigos, as pessoas notaram que o comportamento de alguns animais está associado a mudanças no clima. E havia muitos sinais relacionados ao clima. Vamos lembrá-los agora. (os alunos se revezam chamando esses sinais).

Professora. Os cientistas, aprendendo os mecanismos da natureza viva, procuram recriá-los na forma de instrumentos que registram com precisão as menores mudanças no ambiente. Com base nessas observações, foram criados enigmas relacionados a fenômenos físicos e dispositivos. Agora vamos fazer uma pausa e adivinhar alguns enigmas.

1. Há uma invisibilidade;

Não pede uma casa

E antes que as pessoas corram

Apresse-se (ar)

2. Uma placa pendurada na parede,

Flecha andando no prato

Esta seta para a frente

Conhecemos o tempo (barômetro)

3. Passa pelo nariz até o peito

E o inverso mantém o caminho

Ele é invisível e ainda

Sem ele, não podemos viver como um modem. (ar)

4. Subimos a montanha

É difícil para nós respirar

Quais são os dispositivos

Para medir a pressão (barômetro).

Professora. A pressão que surge em líquidos e gases desempenha um papel enorme em nossa vida. Portanto, para explicar os fenômenos físicos associados à pressão, devemos saber como determiná-la e com quais instrumentos medi-la.

Acho que o nosso irá ajudá-lo a responder a muitas perguntas relacionadas à pressão atmosférica.

Trabalho de casa.

Reflexão.

Crianças, desenhem na forma de uma imagem o humor que você criou em uma aula de física. Gostou da lição?

Se sim, desenhe um rosto sorridente. Se não, então triste.

Literatura:

1. Leitor de geografia física.
2. T.P. Gerasimov "Geografia" 6ª aula. Proc. para estudos de educação geral. estabelecimentos. M.: Abetarda
3. Grande enciclopédia da natureza "Água e ar"
4. AV Vladimirov "Histórias sobre pressão atmosférica"
5. S. E Polyansky "desenvolvimentos em física"
6. Lukashik V. I. Coleção de problemas em física: livro didático para alunos do 7º ao 8º ano. média escola
7. Peryshkin A. V. Física. 7º ano: livro didático. para estudos de educação geral. estabelecimentos. M.: Abetarda, 2015
8. Recursos da Internet.

Apêndice.

Pesquisa de teste

1. Como é formulada a lei de Pascal?

A) o resultado da ação de uma força depende não apenas de seu módulo, mas também da área da superfície perpendicular à qual ela atua.

B) a pressão do gás nas paredes do vaso é a mesma em todas as direções.

C) quando o volume de um gás diminui, sua pressão aumenta e quando o volume aumenta, ela diminui.

D) A pressão produzida em um líquido ou gás é transmitida sem alteração para cada ponto do líquido ou gás.

2. Qual das seguintes unidades é tomada como unidade de pressão?

A) Newton b) Watt c) Pascal d) quilograma.

3. que pressão um tanque de 40 toneladas exerce sobre o solo, se a bandeja da lagarta é de 2 m 2.

A) 10kPa b) 20kPa c) 1000Pa d) 2000Pa.

4. quando uma bala atinge o vidro, fica um pequeno buraco nele, e quando atinge um aquário com água, o vidro se estilhaça. Por quê?

A) a velocidade da bala diminui na água

B) O aumento da pressão da água quebra o vidro em todas as direções.

C) a bala muda sua trajetória na água.

D) devido à forte desaceleração da bala na água.

5. Qual é a altura da coluna de querosene no vaso se a pressão no fundo do vaso for 1600Pa? A densidade do querosene é 800kg/m3.

A) 2m b) 20cm c) 20m d) 2cm

Respostas: 1d 2c 3b 4b 5a

Pressão no líquido e no gás.

O gás pressiona as paredes do recipiente em que está contido. Se um balão ligeiramente inflado for colocado sob um sino de vidro e o ar for bombeado por baixo dele, o balão ficará inflado. O que aconteceu? Lá fora, quase não há pressão do ar, a pressão do ar no balão fez com que ele se expandisse. Conclusão : gás exerce pressão.

Vamos provar a existência de pressão no interior do líquido.

Despeje a água em um tubo de ensaio, cujo fundo é coberto com um filme de borracha. O filme é dobrado. Por quê? Ele se dobra sob o peso da coluna líquida. Portanto, este experimento confirma a existência de pressão no interior do líquido. O filme para de dobrar. Por quê? Porque a força elástica do filme de borracha é equilibrada pela força da gravidade que age sobre a água. Se aumentarmos a coluna de líquido o que acontecerá? Quanto mais alta a coluna de líquido, mais o filme cede.

Conclusão : há pressão dentro do líquido.

Como a pressão de um gás é explicada com base na teoria do movimento molecular?

A pressão de gás e líquido nas paredes dos vasos é causada por impactos de moléculas de gás ou líquido.

O que determina a pressão no líquido e no gás?

dependente da pressão do tipo de líquido ou gás; da sua temperatura . Quando aquecidas, as moléculas se movem mais rápido e atingem a parede do vaso com mais força.

O que mais determina a pressão dentro deles?

Por que os pesquisadores do oceano e das profundezas do mar não podem afundar sem aparelhos especiais: batiscafos, batisferas?

Mostrando um copo de água. A força da gravidade atua sobre o fluido. Cada camada com seu peso cria pressão sobre outras camadas.

Para responder à pergunta: do que mais depende a pressão em um líquido ou gás, determinaremos empiricamente.

(VOCÊ os alunos são divididos em 4 grupos, verificando experimentalmente as seguintes respostas às questões:

1. A pressão de um líquido no mesmo nível de baixo para cima e de cima para baixo é a mesma?

2. Há pressão na parede lateral do vaso?

3. A pressão de um líquido depende de sua densidade?

4. A pressão de um líquido depende da altura da coluna de líquido?

Tarefa 1º grupo

A pressão de um líquido no mesmo nível de baixo para cima e de cima para baixo é a mesma?

Despeje a água colorida no tubo de ensaio. Por que o filme é dobrado?

Mergulhe o tubo de ensaio em um recipiente com água.

Observe o comportamento do filme de borracha.

Quando o filme se endireitou?

Faça uma conclusão: há pressão dentro do líquido, a pressão do líquido é a mesma no mesmo nível de cima para baixo e de baixo para cima? Anotá-la.

Tarefa 2º grupo

Existe pressão na parede lateral do vaso e é a mesma no mesmo nível?

Encha a garrafa com água.

Abra os orifícios ao mesmo tempo.

Observe como a água flui para fora dos buracos.

Tire uma conclusão: há pressão na parede lateral, é a mesma no mesmo nível?

Tarefa 3º grupo

A pressão de um líquido depende da altura da coluna (profundidade)?

Encha a garrafa com água.

Abra todos os orifícios da garrafa ao mesmo tempo.

Siga os pingos da água corrente.

Por que a água está vazando?

Faça uma conclusão: a pressão no líquido depende da profundidade?

Tarefa 4º grupo

A pressão depende da densidade de um líquido?

Despeje água em um tubo de ensaio e óleo de girassol no outro, em quantidades iguais.

Os filmes flexionam da mesma maneira?

Tire uma conclusão: por que os filmes caem; A pressão de um líquido depende de sua densidade?

Despeje água e óleo em copos.

A densidade da água pura é 1000 kg/m3. Óleo de girassol - 930 kg / m 3.

Descobertas.

1 . Há pressão dentro do líquido.
2 . No mesmo nível, é o mesmo em todas as direções.
3 . Quanto maior a densidade de um líquido, maior a sua pressão.

4 . A pressão aumenta com a profundidade.

5 . A pressão aumenta com o aumento da temperatura.

Vamos confirmar suas conclusões com vários outros experimentos.

Experiência 1.

Experiência 2. Se o fluido estiver em repouso e em equilíbrio, a pressão será a mesma em todos os pontos do fluido? Dentro do líquido, a pressão não deve ser a mesma em diferentes níveis. No topo - o menor, no meio - a média, na parte inferior - o maior.

A pressão de um líquido depende apenas da densidade e da altura da coluna de líquido.

A pressão em um líquido é calculada pela fórmula:

p = gph ,

Ondeg= 9,8 N/kg (m/s 2)- aceleração da gravidade;ρ- densidade do líquido;h- altura da coluna de líquido (profundidade de imersão).

Então, para encontrar a pressão, é necessário multiplicar a densidade do líquido pelo valor da aceleração da gravidade e a altura da coluna de líquido.

Nos gases, a densidade é muitas vezes menor que a densidade dos líquidos. Portanto, o peso dos gases no recipiente é pequeno e sua pressão de peso pode ser ignorada. Mas se estamos falando de grandes massas e volumes de gases, por exemplo, na atmosfera, a dependência da pressão da altura torna-se perceptível.

Lei de Pascal.

Aplicando alguma força, forçaremos o pistão a entrar um pouco no vaso e comprimir o gás imediatamente abaixo dele. O que acontecerá com as partículas de gás?

As partículas se acomodam sob o pistão com mais força do que antes .
O que você acha que vai acontecer depois? Devido à mobilidade das partículas de gás se moverão em todas as direções. Como resultado, seu arranjo se tornará novamente uniforme, mas mais denso do que antes. Portanto, a pressão do gás aumentará em todos os lugares e o número de impactos nas paredes do vaso aumentará. À medida que se expande, encolhe.

Pressão adicional foi transferida para todas as partículas do gás. Se a pressão do gás perto do próprio pistão aumentar em 1 Pa, então em todos os pontos dentro do gás ela aumentará na mesma quantidade.

Experimentar: uma bola oca com orifícios estreitos, anexada a um tubo com um pistão. Encha a bola com água e empurre o pistão para dentro do tubo. O que você está assistindo? NO A água fluirá de todos os orifícios uniformemente.

Se você pressionar um gás ou líquido, um aumento na pressão será “sentido” em todos os pontos do líquido ou gás, ou seja, a pressão produzida no gás é transmitida a qualquer ponto igualmente em todas as direções.Esta afirmação é chamada de lei de Pascal.

Lei de Pascal: líquidos e gases transmitem a pressão exercida sobre eles igualmente em todas as direções.

Esta lei foi descoberta no século 17 pelo físico e matemático francês Blaise Pascal (1623-1662), que descobriu e investigou uma série de propriedades importantes de líquidos e gases. Experimentos confirmaram a existência de pressão atmosférica, descoberta pelo cientista italiano Torricelli.

O efeito da lei de Pascal na vida:

= em forma esférica de bolhas de sabão (a pressão do ar dentro da bolha é transmitida em todas as direções sem alteração);

Chuveiro, regador;

Quando um jogador de futebol bate na bola;

Em um pneu de carro (quando inflado, um aumento de pressão é perceptível em todo o pneu);

Em um balão de ar quente...

Assim, consideramos a transferência de pressão por líquidos e gases. A pressão exercida sobre um líquido ou gás é transmitida para qualquer ponto igualmente em todas as direções.

Por que os gases comprimidos estão contidos em cilindros especiais?

Os gases comprimidos exercem uma enorme pressão nas paredes do recipiente, por isso devem ser fechados em fortes cilindros especiais de aço.

Assim, ao contrário dos sólidos, camadas individuais e pequenas partículas de líquido e gás podem se mover livremente uma em relação à outra em todas as direções.

A lei de Pascal é amplamente utilizada em tecnologia:

= sistema de aquecimento: graças à pressão, a água aquece uniformemente ;

Máquinas e ferramentas pneumáticas,

britadeira,

Jateadores de areia (para limpeza e pintura de paredes),

freio pneumático,

Um macaco, uma prensa hidráulica, abre as portas de vagões de metrô e trólebus com ar comprimido.

Neste tópico

“Pressão em líquido e gás”

Aluno 7 Classe "B"

Escola Secundária Nº 1

Lejnina Petra

A pressão é uma quantidade igual à razão entre a força que atua perpendicularmente à superfície e a área dessa superfície, chamada pressão. A unidade de pressão é a pressão produzida por uma força de 1N atuando sobre uma superfície de 1m 2 perpendicular a essa superfície. Portanto, para determinar a pressão, é necessário dividir a força que atua perpendicularmente à superfície pela área da superfície: Sabe-se que as moléculas de gás se movem aleatoriamente. Durante seu movimento, eles colidem entre si, bem como com as paredes do recipiente em que o gás está localizado. Existem muitas moléculas no gás e, portanto, o número de seus impactos é muito grande. Por exemplo, o número de acertos de moléculas de ar em uma sala em uma superfície de 1 cm 2 em 1 s. expresso como um número de vinte e três dígitos. Embora a força de impacto de uma molécula individual seja pequena, a ação de todas as moléculas nas paredes do recipiente é significativa e cria pressão de gás.

Assim, a pressão do gás nas paredes do vaso (e no corpo colocado no gás) é causada por impactos das moléculas do gás. Sabe-se que as moléculas de gás se movem aleatoriamente. Durante seu movimento, eles colidem entre si, bem como com as paredes do recipiente em que o gás está localizado. Existem muitas moléculas no gás e, portanto, o número de seus impactos é muito grande. Por exemplo, o número de golpes de moléculas de ar em uma sala em uma superfície de 1 cm 2 em 1 s é expresso como um número de vinte e três dígitos. Embora a força de impacto de uma molécula individual seja pequena, a ação de todas as moléculas nas paredes do recipiente é significativa e cria pressão de gás. Assim, a pressão do gás nas paredes do vaso (e no corpo colocado no gás) é causada por impactos das moléculas do gás.

Quando o volume de um gás diminui, sua pressão aumenta e quando o volume aumenta, a pressão diminui, desde que a massa e a temperatura do gás permaneçam inalteradas.

A pressão produzida em um líquido ou gás é transmitida sem alteração a cada ponto do volume do líquido ou gás (lei de Pascal).

Com base na lei de Pascal, é fácil explicar a seguinte experiência.

A figura mostra uma esfera oca com orifícios estreitos em vários lugares. Um tubo é preso à esfera, na qual um pistão é inserido. Se você puxar água para a bola e empurrar o pistão para dentro do tubo, a água fluirá de todos os orifícios da bola. Neste experimento, o pistão pressiona a superfície da água no tubo. As partículas de água sob o pistão, condensando, transferem sua pressão para outras camadas mais profundas. Assim, a pressão do pistão é transmitida a cada ponto do líquido que enche a esfera. Como resultado, parte da água é empurrada para fora da bola na forma de correntes que saem de todos os buracos.

Se a bola estiver cheia de fumaça, quando o pistão for empurrado para dentro do tubo, fios de fumaça começarão a sair de todos os orifícios da bola. Isso confirma (que os gases também transmitem a pressão produzida sobre eles em todas as direções igualmente).

Vamos baixar um tubo com fundo de borracha, no qual a água é despejada, em outro recipiente mais largo com água. Veremos que, à medida que o tubo é abaixado, o filme de borracha gradualmente se endireita. O endireitamento total do filme mostra que as forças que atuam sobre ele de cima e de baixo são iguais. O endireitamento total do filme ocorre quando os níveis de água no tubo e no recipiente coincidem.

Assim, a experiência mostra que há pressão dentro do líquido e no mesmo nível é a mesma em todas as direções. A pressão aumenta com a profundidade. Os gases não diferem dos líquidos neste aspecto.

Fórmula para calcular a pressão de um líquido no fundo de um vaso. A partir desta fórmula pode-se ver que a pressão do líquido no fundo do vaso depende apenas da densidade e da altura da coluna de líquido.

Medidor de pressão do diafragma. Como medir a pressão de um líquido na superfície de um sólido? Como medir, por exemplo, a pressão da água no fundo de um copo? É claro que o fundo do vidro se deforma sob a ação de forças de pressão, e sabendo a quantidade de deformação, poderíamos determinar a magnitude da força que a causou e calcular a pressão; mas essa deformação é tão pequena que é praticamente impossível alterá-la de forma inconsistente. Como é conveniente julgar pela deformação de um determinado corpo a pressão exercida sobre ele por um líquido somente quando as deformações são grandes o suficiente, para a determinação prática da pressão de um líquido, são utilizados instrumentos especiais - manômetros, nos quais o as deformações têm um valor relativamente grande e facilmente mensurável.

O manômetro de membrana mais simples está disposto da seguinte forma. Placa elástica fina M - membrana - fecha hermeticamente uma caixa vazia K. Um ponteiro P está preso à membrana, girando em torno do eixo O. Quando o dispositivo está imerso em um líquido, a membrana se dobra sob a ação de forças de pressão e sua deflexão é transmitida de forma ampliada ao ponteiro que se move ao longo da escala . Cada posição do ponteiro corresponde a uma certa deflexão da membrana e, consequentemente, a uma certa força de pressão sobre a membrana. Conhecendo a área da membrana, é possível passar das forças de pressão para as próprias pressões. Você pode medir diretamente a pressão se pré-calibrar o manômetro, ou seja, determinar qual pressão corresponde a uma determinada posição do ponteiro na escala. Para fazer isso, você precisa submeter o manômetro à ação de pressões, cujo valor é conhecido e, observando a posição do ponteiro, coloque os números correspondentes na escala do dispositivo.

A concha de ar que envolve a Terra é chamada de atmosfera (das palavras gregas: atmos-vapor, ar e esfera-bola).

A atmosfera, como mostram as observações do voo de satélites artificiais da Terra, se estende a uma altura de vários milhares de quilômetros. Vivemos no fundo de uma enorme

oceano aéreo. A superfície da Terra é o fundo deste oceano.

Devido à ação da gravidade, as camadas superiores de ar, como a água do oceano, comprimem as camadas inferiores. A camada de ar adjacente diretamente à Terra é a mais comprimida e, de acordo com a lei de Pascal, transfere a pressão produzida sobre ela em todas as direções.

Como resultado disso, a superfície da Terra e os corpos sobre ela sofrem a pressão de toda a espessura do ar, ou, como costumam dizer, a pressão atmosférica.

Na prática, para medir a pressão atmosférica, utiliza-se um barômetro de metal, chamado aneróide (traduzido do grego - sem líquido. O barômetro é assim chamado porque não contém mercúrio).

A aparência do aneróide é mostrada na figura. Sua parte principal é uma caixa metálica 1 com superfície ondulada (ondulada). O ar é bombeado para fora desta caixa e, para que a pressão atmosférica não esmague a caixa, sua tampa é puxada para cima pela mola 2. À medida que a pressão atmosférica aumenta, a tampa flexiona para baixo e tensiona a mola. Quando a pressão diminui, a mola endireita a tampa. Um ponteiro de seta 4 é fixado à mola por meio de um mecanismo de transmissão 3, que se move para a direita ou para a esquerda quando a pressão muda. Uma escala é fixada sob a seta, cujas divisões são marcadas de acordo com as indicações de um barômetro de mercúrio. Assim, o número 750, contra o qual a agulha aneróide está, mostra que no momento dado no barômetro de mercúrio a altura da coluna de mercúrio é de 750 mm.

Portanto, a pressão atmosférica é 750 mm Hg. Art., ou » 1000hPa.

Conhecer a pressão atmosférica é muito importante para prever o clima para os próximos dias, pois as mudanças na pressão atmosférica estão associadas a mudanças no clima. Um barômetro é um instrumento necessário para observações meteorológicas.

Lista de literatura usada:

1. Livros de física para as séries 7-9.

2. Manual elementar de Física (volume 1-2).

3. Manual de Física para escolares.

4. Internet. (www.big-il.com)