Таталцлын хүч шингэнд үйлчилдэг тул шингэн бодис жинтэй байдаг. Жин гэдэг нь тулгуур дээр, өөрөөр хэлбэл цутгаж буй савны ёроолд дарах хүч юм. Паскалийн хуульд: шингэний даралтыг түүний хүчийг өөрчлөхгүйгээр түүний аль ч цэг рүү дамжуулдаг. Савны ёроол ба хананд шингэний даралтыг хэрхэн тооцоолох вэ? Бид өгүүллийг тайлбарлах жишээ ашиглан ойлгох болно.
Туршлага
Бид шингэнээр дүүрсэн цилиндр хэлбэртэй савтай байна гэж төсөөлье. Бид шингэний давхаргын өндрийг h, савны ёроолын талбайг - S, шингэний нягтыг - ρ гэж тэмдэглэнэ. Хүссэн даралт нь P. Энэ нь гадаргуу дээр 90 ° өнцгөөр ажиллаж буй хүчийг энэ гадаргуугийн талбайд хуваах замаар тооцоологддог. Манай тохиолдолд гадаргуу нь савны ёроол юм. P=F/S.
Савны ёроолд үзүүлэх шингэний даралтын хүч нь жин юм. Энэ нь даралтын хүчтэй тэнцүү байна. Бидний шингэн хөдөлгөөнгүй байдаг тул жин нь таталцлын хүчтэй тэнцүү(F судалтай) шингэн дээр ажиллаж, улмаар даралтын хүч (F=F бат бэх). Fheavy-ийг дараах байдлаар олно: шингэний массыг (м) чөлөөт уналтын хурдатгалаар (g) үржүүлнэ. Шингэний нягтрал, сав дахь эзэлхүүн нь ямар байх нь тодорхой бол массыг олж болно. m=ρ×V. Уг сав нь цилиндр хэлбэртэй тул цилиндрийн суурийн талбайг шингэний давхаргын өндрөөр (V=S×h) үржүүлж эзэлхүүнийг нь олох болно.
Савны ёроол дахь шингэний даралтын тооцоо
Бидний тооцоолж болох хэмжигдэхүүнүүд: V=S×h; m=ρ×V; F=m×g. Тэдгээрийг эхний томъёонд орлуулаад дараах илэрхийллийг авъя: P=ρ×S×h×g/S. Тоолуур ба хуваагч дахь S талбайг багасгая. Энэ нь томъёоноос алга болно, энэ нь доод талын даралт нь савны талбайгаас хамаарахгүй гэсэн үг юм. Үүнээс гадна энэ нь савны хэлбэрээс хамаарахгүй.
Савны ёроолд шингэн үүсэх даралтыг гидростатик даралт гэнэ. "Hydro" нь "ус" бөгөөд шингэн нь хөдөлгөөнгүй байдаг тул статик юм. Бүх хувиргалтуудын дараа (P=ρ×h×g) олж авсан томъёог ашиглан савны ёроолд байгаа шингэний даралтыг тодорхойлно. Шингэн нь нягт байх тусам савны ёроолд даралт ихсэх болно гэдгийг илэрхийллээс харж болно. h ямар утгатай болохыг илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.
Шингэн баган дахь даралт
Савны ёроолыг тодорхой хэмжээгээр нэмэгдүүлж, шингэний нэмэлт зай нэмсэн гэж бодъё. Хэрэв бид загасыг саванд хийвэл түүний даралт өмнөх туршилт болон хоёр дахь томруулсан саванд ижил байх уу? Загасны доор байгаа зүйлээс даралт өөрчлөгдөх үүус байна уу? Үгүй ээ, дээр нь тодорхой шингэн давхарга байдаг тул таталцал үүн дээр ажилладаг бөгөөд энэ нь ус жинтэй гэсэн үг юм. Доор байгаа зүйл нь хамаагүй. Тиймээс бид шингэний хамгийн зузаан дахь даралтыг олох боломжтой бөгөөд h нь гүн юм. Энэ нь доод тал хүртэлх зай байх албагүй, доод хэсэг нь доогуур байж болно.
Загасыг 90° эргүүлж, ижил гүнд үлдээлээ гэж төсөөлье. Энэ нь түүнд үзүүлэх дарамтыг өөрчлөх үү? Үгүй ээ, учир нь гүнд энэ нь бүх чиглэлд ижил байдаг. Хэрэв бид загасыг савны хананд ойртуулах юм бол энэ гүнд байвал даралт өөрчлөгдөх үү? Үгүй Бүх тохиолдолд h гүн дэх даралтыг ижил томъёогоор тооцоолно. Энэ томьёо нь савны ёроол ба ханан дахь шингэний даралтыг h гүнд, өөрөөр хэлбэл шингэний зузаанаас олох боломжийг олгодог гэсэн үг юм. Илүү гүн байх тусмаа том болно.
Налуу савны даралт
Бид 1 м орчим урттай хоолойтой байна гэж төсөөлье. Түүн рүү нь шингэн асгаж бүрэн дүүргэнэ. Яг ижил хоолойг дүүргэж, ирмэг хүртэл нь авч, өнцгөөр нь байрлуулцгаая. Савнууд нь адилхан бөгөөд ижил шингэнээр дүүргэгдсэн байдаг. Тиймээс эхний болон хоёр дахь хоолойн аль алинд нь шингэний масс ба жин тэнцүү байна. Эдгээр савны ёроолд байрлах цэгүүдийн даралт ижил байх уу? Өнгөц харахад шингэний масс ижил тул P1 даралт нь P2-тай тэнцүү юм шиг санагдаж байна. Ийм байна гэж үзээд үүнийг шалгахын тулд туршилт хийцгээе.
Эдгээр хоолойн доод хэсгүүдийг жижиг хоолойгоор холбоно. ХэрвээP1 =P2 гэсэн бидний таамаглал зөв, шингэн хаа нэгтээ урсах болов уу? Үгүй, учир нь түүний тоосонцор эсрэг чиглэлд нөлөөлж, бие биенээ нөхөх болно.
Налуу хоолойн дээд хэсэгт юүлүүр хавсаргая. Мөн босоо хоолой дээр бид нүх гаргаж, доошоо бөхийлгөсөн хоолойг оруулдаг. Нүхний түвшний даралт нь хамгийн дээд талынхаас их байна. Энэ нь шингэн нь нимгэн хоолойгоор урсаж, юүлүүрийг дүүргэнэ гэсэн үг юм. Налуу хоолой дахь шингэний масс нэмэгдэж, шингэн нь зүүн хоолойноос баруун тийш урсаж, дараа нь дээшилж, тойрог хэлбэрээр эргэлдэнэ.
Одоо бид юүлүүр дээр турбин суурилуулж, цахилгаан үүсгүүрт холбох болно. Тэгвэл энэ систем ямар ч хөндлөнгийн оролцоогүйгээр өөрөө цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг болно. Тэр зогсолтгүй ажиллах болно. Энэ бол "мөнхийн хөдөлгөөнт машин" юм шиг санагдаж байна. Гэсэн хэдий ч 19-р зуунд Францын Шинжлэх Ухааны Академи ийм төслүүдийг хүлээж авахаас татгалзсан. Эрчим хүчний хэмнэлтийн хуульд "мөнхийн хөдөлгөөнт машин" бий болгох боломжгүй гэж заасан байдаг. Тэгэхээр P1 =P2 гэсэн бидний таамаг буруу байна. Үнэндээ P1< P2. Тэгвэл өнцгөөр байрласан хоолойд байгаа савны ёроол ба хананд шингэний даралтыг хэрхэн тооцоолох вэ?
Шингэнгийн баганын өндөр ба даралтын
Үүнийг мэдэхийн тулд дараах сэтгэх туршилтыг хийцгээе. Шингэнээр дүүргэсэн савыг ав. Бид дотор нь хоёр хоолойг байрлуулнаметалл тор. Бид нэгийг нь босоо, нөгөөг нь ташуу байрлуулж, доод төгсгөл нь эхний хоолойн ёроолтой ижил гүнд байх болно. Савнууд h ижил гүнд байгаа тул савны ёроол ба ханан дээрх шингэний даралт мөн адил байх болно.
Одоо хоолойн бүх нүхийг хаа. Тэд хатуу болсон тул доод хэсгийн даралт өөрчлөгдөх үү? Үгүй Даралт нь ижил, савнууд нь ижил хэмжээтэй боловч босоо хоолой дахь шингэний масс бага байна. Хоолойн ёроолд байрлах гүнийг шингэний баганын өндөр гэж нэрлэдэг. Энэ ойлголтын тодорхойлолтыг өгье: энэ нь чөлөөт гадаргуугаас шингэний өгөгдсөн цэг хүртэлх босоо чиглэлд хэмжсэн зай юм. Бидний жишээн дээр шингэний баганын өндөр нь ижил тул даралт нь ижил байна. Өмнөх туршилтаар баруун хоолой дахь шингэний баганын өндөр нь зүүн талынхаас их байна. Тиймээс P1 нь P2-ээс бага байна.
