Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 июня 2020 года; проверки требуют 17 правок.
Гидростатическое давление — давление столба жидкости над условным уровнем.
Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине w этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение P/w, то есть давление р на поверхность, равную единице, называется гидростатическим давлением[1].
Простое уравнение P = pw может действительно служить для точного вычисления давления на данную поверхность сосуда, газов и капельных жидкостей, находящихся при таких условиях, что часть давления, зависящая от собственного веса жидкостей, ничтожно мала по сравнению с давлением, передаваемым им извне. Сюда относятся почти все случаи давлений газов и расчеты давлений воды в гидравлических прессах и аккумуляторах[1].
Вычисление[править | править код]
В каждой жидкости существует давление, обусловленное её собственным весом 
; так как 
, то 
; учтём, что 
и получим формулу 
.
Плотность жидкости 
зависит от температуры тела. Для очень точных вычислений плотность следует рассчитывать по специальной формуле. Давление на данной глубине одинаково во всех направлениях. Суммарное давление, обусловленное весом столба жидкости и давлением поршня, называют гидростатическим давлением[2].
Для бытовых расчетов можно принять, что с ростом глубины на каждые 10 метров пресной воды, давление увеличивается на 0,1 МПа (1 атмосфера).
История открытия[править | править код]
Это основное свойство жидкостей было открыто и проверено на опыте Блезом Паскалем в 1653 году.
Единица измерения[править | править код]
Единицей измерения давления в международной системе единиц является Паскаль. На практике гидростатическое давление часто измеряют в атмосферах, принимая за 1 атмосферу давление в 76 см ртутного столба, при температуре 0 °C при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с².
На основании гидростатического парадокса можно гидростатическое давление измерять также высотой столба ртути или воды, способного производить то же давление на единицу поверхности.
Свойства[править | править код]
Гидростатический парадокс[править | править код]
Гидростатическое давление на тело не зависит от направления.
Вычисление немного усложняется, когда надо узнать давление, производимое на не горизонтальную часть стенки сосуда вследствие тяжести налитой на него жидкости. Здесь причиной давления становится вес столбов жидкости, имеющих основанием каждую бесконечно малую частицу рассматриваемой поверхности, а высотой вертикальное расстояние от каждой такой частицы до свободной поверхности жидкости. Расстояния эти будут постоянны только для горизонтальных частей стенок и для бесконечно узких горизонтальных полосок, взятых на боковых стенках; к ним одним можно прилагать непосредственно формулу гидростатического давления. Для боковых же стенок надо суммировать, по правилам интегрального исчисления, давления на все горизонтальные элементы их поверхности; в результате получается общее правило: давление тяжелой жидкости на всякую плоскую стенку равняется весу столба этой жидкости, имеющему основанием площадь этой стенки, а высотой вертикальное расстояние её центра тяжести от свободной поверхности жидкости. Поэтому давление на дно сосуда будет зависеть только от величины поверхности этого дна, от высоты уровня жидкости в него налитой и от её плотности, от формы же сосуда оно зависеть не будет. Это положение известно под именем «гидростатического парадокса» и было разъяснено ещё Паскалем.
Действительно, оно кажется на первый взгляд неверным, потому что в сосудах с равными доньями, наполненными до равной высоты одной и той же жидкостью, вес её будет очень различный, если формы различны. Но вычисление и опыт (сделанный в первый раз Паскалем) показывают, что в сосуде, расширяющемся кверху, вес излишка жидкости поддерживается боковыми стенками и передается весам через их посредство, не действуя на дно, а в сосуде, суживающемся кверху, гидростатическое давление на боковые стенки действует снизу вверх и облегчает весы ровно на столько, сколько весило бы недостающее количество жидкости.
Закон Паскаля[править | править код]
Чем глубже, тем выше давление. (левая часть графика)
Гидростатическое давление жидкости с постоянной плотностью в однородном поле тяжести ( = несжимаемая жидкость) подчиняется закону Паскаля:
где:
— плотность [для пресной воды: ρ ≈ 1000 кг/м³]- — ускорение свободного падения [для Европы: g ≈ 9,81 м/с²]
- — высота (здесь: жидкости) [м]
- — [Па]
⇒ 
= гидростатическое давление (p) зависит от высоты (h) жидкости.[4]
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 Лермантов, 1893, с. 655.
- ↑ Давление столба жидкости. Формулы и расчеты онлайн — Интерактивный справочник формул. Дата обращения: 2 марта 2018. Архивировано 17 октября 2017 года.
- ↑ Пашков Н. Н., Долгачев Ф. М. Гидравлика. Основы гидрологии. – М., Энергия, 1977. – Тираж 25 000 экз. – с. 17
- ↑ Лев Давыдович Ландау, Евгений Михайлович Лифшиц: Статистическая физика. Часть I. с. 70.
Литература[править | править код]
- В. В. Лермантов. Гидростатическое давление // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1893. — Т. VIIIa. — С. 655—656.
Давление столба жидкости
В каждой жидкости существует давление, обусловленное ее собственным весом. Так, например, давление на основание столба воды высотой 10м составляет около 105Па.
Давление столба жидкости
Если
| h | высота столба жидкости, | Метр |
|---|---|---|
| p | давление в жидкости на глубине h, | Паскаль |
| g | ускорение свободного падения, | 9.81 м/c2 |
| ρ | плотность жидкости, | кг/м3 |
то
давление в жидкости равно ее весу, деленному на площадь,
[
p = frac{G}{S} = frac{mg}{S}
]
используя формулу — масса через плотность и объем, имеем
[
p = frac{ρVg}{S}
]
Так как объем есть произведение высоты на площадь V = Sh, то
[
p = ρgh
]
Вычислить, найти давление столба жидкости
Давление столба жидкости |
стр. 501 |
|---|
Р = ρ * g * h = 1000 * 9,8 * 10 = 98000 Па = 98 кПа. Ответ: Г — 98 000 Па.
Как рассчитать давление столба воды?
Измерение давления воды и формула для расчетов — За единицу измерения давления в жидкости принят 1 мм водяного столба. Он равен 9,8 Па (Н/м²). А на практике давление в воде измеряют в килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется одной атмосферой (1 ат).
А метр водяного столба будет насчитывать 0,1 ат. Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенную площадь, необходимо воспользоваться формулой: P = p × h × g Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g). Плотность воды зависит от ее температуры.
Но общепринято для любых расчетов брать усредненное значение в одну тысячу килограмм на кубический метр. Ускорение свободного падения также привыкли округлять до 10 м/см². Исходя из этих данных, будет нетрудно вычислить, сколько атмосфер имеют 10 метров водяного столба. Формула водяного давления Источник infourok.ru На выходе получается 10 кПа, что равно 1 технической атмосфере. Но для предельной точности нужно убрать округления и обязательно еще умножить произведение на величину атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Правда для бытовых расчетов это необязательно. Видео объяснит, как рассчитать давление воды на 1 метр высоты:
Какое давление создает столб воды?
Соотношение между миллиметром водяного столба и другими единицами давления — 1 мм вод.ст. = 9,806 Н/м² = 9,806 Па = 10 −4 кгс /см² = 0.074 мм рт. ст. Техническая атмосфера равна 10000 мм вод. ст. с большой точностью (разница обусловлена лишь существующим небольшим отличием плотности воды при температуре наибольшей плотности от 1 кг/л, что практически несущественно для всех приложений, где могут применяться названные единицы измерения).
Единицы давления
| Паскаль (Pa, Па) | Бар (bar, бар) | Техническая атмосфера (at, ат) | Физическая атмосфера (atm, атм) | Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, Torr, торр) | Миллиметр водяного столба (мм вод. ст., mm H 2 O) | Фунт-сила на квадратный дюйм (psi) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Па | 1 | 10 −5 | 1,01972⋅10 −5 | 9,8692⋅10 −6 | 7,5006⋅10 −3 | 0,101972 | 1,4504⋅10 −4 |
| 1 бар | 10 5 | 1 | 1,01972 | 0,98692 | 750,06 | 10197,2 | 14,504 |
| 1 ат | 98066,5 | 0,980665 | 1 | 0,96784 | 735,56 | 10 4 | 14,223 |
| 1 атм | 101325 | 1,01325 | 1,03323 | 1 | 760 | 10332,3 | 14,696 |
| 1 мм рт. ст. | 133,322 | 1,3332⋅10 −3 | 1,3595⋅10 −3 | 1,3158⋅10 −3 | 1 | 13,595 | 0,019337 |
| 1 мм вод. ст. | 9,80665 | 9,80665⋅10 −5 | 10 -4 | 9,6784⋅10 -5 | 0,073556 | 1 | 1,4223⋅10 -3 |
| 1 psi | 6894,76 | 0,068948 | 0,070307 | 0,068046 | 51,715 | 703,07 | 1 |
Какое давление оказывает вода на глубине 10 м?
Абсолютное давление воды на человека значительно увеличивается с глубиной погружения. Так, на глубине 10 м по сравнению с атмосферным давлением оно удваивается и равно 2 кгс/см² (200 кПа), на глубине 20 м — утраивается и т.
Какое давление воды на высоте 1 метр?
| Высота водяного столба = Глубина погружения в воду | Давление | |
|---|---|---|
| метров=м=m | футов=ft | psi |
| Высота водяного столба = Глубина погружения в воду | Давление | |
| метров=м=m | футов=ft | psi |
| 360,00 | 1 181,10 | 522,00 |
Какое давление на высоте?
Параметры стандартной атмосферы Земли —
| Высота, H, м | Температура, Т, К | Скорость звука, a, м/с | Давление, P, Па | Плотность, кг/м³ | Средняя длина свободного пробега частиц, м | Кинематическая вязкость, м²/c |
|---|---|---|---|---|---|---|
| -2000 | 301,2 | 347,9 | 127783 | 1,4782 | 5,4968⋅10 −8 | 1,2525⋅10 −5 |
| -1500 | 297,9 | 346,0 | 120696 | 1,4114 | 5,7567⋅10 −8 | 1,3009⋅10 −5 |
| -1000 | 294,7 | 344,1 | 113931 | 1,3470 | 6,0320⋅10 −8 | 1,3516⋅10 −5 |
| -500 | 291,4 | 342,2 | 107478 | 1,2849 | 6,3236⋅10 −8 | 1,4048⋅10 −5 |
| 288,2 | 340,3 | 101330 | 1,2250 | 6,6328⋅10 −8 | 1,46⋅10 −5 | |
| 500 | 284,9 | 338,4 | 95464 | 1,1673 | 6,9608⋅10 −8 | 1,52⋅10 −5 |
| 1000 | 281,7 | 336,4 | 89877 | 1,1117 | 7,3090⋅10 −8 | 1,58⋅10 −5 |
| 1500 | 278,4 | 334,5 | 84559 | 1,0581 | 7,6790⋅10 −8 | 1,65⋅10 −5 |
| 2000 | 275,2 | 332,5 | 79499 | 1,0065 | 8,0723⋅10 −8 | 1,71⋅10 −5 |
| 2500 | 271,9 | 330,6 | 74690 | 0,9569 | 8,4907⋅10 −8 | 1,79⋅10 −5 |
| 3000 | 268,7 | 328,6 | 70123 | 0,9093 | 8,9361⋅10 −8 | 1,86⋅10 −5 |
| 4000 | 262,2 | 324,6 | 61661 | 0,8194 | 9,9166⋅10 −8 | 2,03⋅10 −5 |
| 5000 | 255,7 | 320,6 | 54052 | 0,7365 | 1,1033⋅10 −7 | 2,21⋅10 −5 |
| 6000 | 249,2 | 316,5 | 47217 | 0,6601 | 1,2309⋅10 −7 | 2,42⋅10 −5 |
| 7000 | 242,7 | 312,3 | 41106 | 0,59 | 1,3771⋅10 −7 | 2,65⋅10 −5 |
| 8000 | 236,2 | 308,1 | 35653 | 0,5258 | 1,5453⋅10 −7 | 2,9⋅10 −5 |
| 9000 | 229,7 | 303,9 | 30801 | 0,4671 | 1,7396⋅10 −7 | 3,2⋅10 −5 |
| 10 000 | 223,3 | 299,6 | 26500 | 0,4135 | 1,9649⋅10 −7 | 3,53⋅10 −5 |
| 11 000 | 216,8 | 295,2 | 22700 | 0,3648 | 2,2273⋅10 −7 | 3,9⋅10 −5 |
| 12 000 | 216,7 | 295,1 | 19399 | 0,3119 | 2,6047⋅10 −7 | 4,56⋅10 −5 |
| 14 000 | 216,7 | 295,1 | 14170 | 0,2279 | 3,5659⋅10 −7 | 6,24⋅10 −5 |
| 16 000 | 216,7 | 295,1 | 10353 | 0,1665 | 4,8808⋅10 −7 | 8,54⋅10 −5 |
| 18 000 | 216,7 | 295,1 | 7565 | 0,1216 | 6,6793⋅10 −7 | 1,17⋅10 −4 |
| 20 000 | 216,7 | 295,1 | 5529 | 0,0889 | 9,1387⋅10 −7 | 1,6⋅10 −4 |
| 24 000 | 220,6 | 297,7 | 2971 | 0,0469 | 1,7311⋅10 −6 | 3,07⋅10 −4 |
| 28 000 | 224,5 | 300,4 | 1616 | 0,0251 | 3,2402⋅10 −6 | 5,84⋅10 −4 |
| 32 000 | 228,5 | 303 | 889 | 0,0136 | 5,9942⋅10 −6 | 1,1⋅10 −3 |
| 36 000 | 239,3 | 310,1 | 499 | 7,26⋅10 −3 | 1,1195⋅10 −5 | 2,13⋅10 −3 |
| 40 000 | 250,4 | 317,2 | 287 | 4,00⋅10 −3 | 2,0335⋅10 −5 | 4,01⋅10 −3 |
| 50 000 | 270,7 | 329,8 | 80 | 1,03⋅10 −3 | 7,9125⋅10 −5 | 0,0166 |
| 60 000 | 247 | 315,1 | 22 | 3,00⋅10 −4 | 2,6238⋅10 −4 | 0,0511 |
| 80 000 | 198,6 | 282,5 | 1 | 1,85⋅10 −5 | 4,4020⋅10 −3 | 0,716 |
| 100 000 | 196,6 | 3,19⋅10 −2 | 5,55⋅10 −7 | 1,4393⋅10 −1 | ||
| 150 000 | 627,6 | 4,49⋅10 −4 | 2,00⋅10 −9 | 3,2584⋅10 1 | ||
| 200 000 | 854,4 | 8,53⋅10 −5 | 2,52⋅10 −10 | 2,3361⋅10 2 | ||
| 300 000 | 970,4 | 8,72⋅10 −6 | 1,92⋅10 −11 | 2,5966⋅10 3 | ||
| 500 000 | 997,9 | 3,02⋅10 −7 | 5,21⋅10 −13 | 7,7181⋅10 4 | ||
| 700 000 | 1000 | 3,19⋅10 −8 | 3,07⋅10 −14 | 7,3088⋅10 5 | ||
| 1 000 000 | 1000 | 7,51⋅10 −9 | 3,56⋅10 −15 | 3,1055⋅10 6 |
Как изменяется давление воды с высотой?
Вычисление — В каждой жидкости существует давление, обусловленное её собственным весом ; так как, то ; учтём, что и получим формулу, Плотность жидкости зависит от температуры тела. Для очень точных вычислений плотность следует рассчитывать по специальной формуле. Давление на данной глубине одинаково во всех направлениях. Суммарное давление, обусловленное весом столба жидкости и давлением поршня, называют гидростатическим давлением,
Какое давление на глубине 2 метра?
Чему примерно равно давление воды на глубине 2м? Плотность воды 1000кг/м3
Данные задачи: h (глубина, высота столба воды) = 2 м.Справочные величины: g (ускорение свободного падения) ≈ 10 м/с 2 ; по условию ρ (плотность воды) = 1000 кг/м 3,Примерное давление воды на глубине 2 метра определим по формуле: P = ρ * g * h.Вычисление: P = 1000 * 10 * 2 = 2 * 10 4 Па или 20 кПа.Ответ: Примерное давление воды составляет 20 кПа.
Знаешь ответ? Как написать хороший ответ? Будьте внимательны!
Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!
Читать подробнее: Чему примерно равно давление воды на глубине 2м? Плотность воды 1000кг/м3
Сколько давление воды на глубине 10 м больше чем на глубине 1 м?
Поэтому в приблизительных расчетах принимают давление в воде на глубине 10 метров равным 1 атмосфере про избыточной шкале.
Какое давление на глубине 11 км?
| Марианский жёлоб | |
|---|---|
| Местонахождение Марианской впадины и «Бездны Челленджера» (отмеченной синим). | |
| Характеристики | |
| Глубина | 11 034 м |
| Расположение | |
| 11°21′ с.ш.142°12′ в.д. H G Я O | |
| Океан | Тихий океан |
| Марианский жёлоб | |
| Марианский жёлоб | |
| Медиафайлы на Викискладе |
Мариа́нский жёлоб ( Мариа́нская впа́дина ) — океанический глубоководный жёлоб на западе Тихого океана, самый глубокий из известных на Земле, Назван по находящимся рядом Марианским островам, Впадина имеет форму полумесяца и имеет длину около 2540 км, среднюю ширину 69 км и глубину до 11 км,
- На дне траншеи верхний столб воды оказывает давление 1086 бар, что более чем в 1071 раз превышает стандартное атмосферное давление на уровне моря.
- При таком давлении плотность воды увеличивается на 4,96 %.
- Температура на глубине составляет от 1 до 4 °C,
- Самая глубокая точка Марианской впадины — Бездна Челленджера,
Она находится в юго-западной части впадины, в 340 км на юго-запад от острова Гуам (координаты точки: 11°22,40′ с.ш.142°35,50′ в.д. H G Я O ). По различным данным, её максимальная глубина составляет от 10 028 м до 11 034 м ниже уровня моря. В 2009 году Марианская впадина была признана национальным памятником США,
Как найти давление воды на глубине?
Полезная формула: давление жидкости на глубине h равно p=gρh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения Полезная формула: давление жидкости на глубине h равно p=gρh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения.1.
Сколько метров водяного столба в одной атмосфере?
Метр водяного столба
| Паскаль (Pa, Па) | Метр водяного столба ( м вод. ст., m H 2 O) | |
|---|---|---|
| 1 атм | 101325 | 10,33 |
| 1 мм рт.ст. | 133,322 | 13,595·10 − 3 |
| 1 м вод. ст. | 9806,65 | 1 м вод. ст. |
| 1 psi | 6894,76 | 0,70307 |
Какое давление в бочке с водой?
Нормальное это 2-3 атмосферы. Или 22-33 метров водяного столба.
Как рассчитать давление?
Давление — это отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление — величина скалярная.
Сколько метров водяного столба в одной атмосфере?
Метр водяного столба
| Паскаль (Pa, Па) | Метр водяного столба ( м вод. ст., m H 2 O) | |
|---|---|---|
| 1 атм | 101325 | 10,33 |
| 1 мм рт.ст. | 133,322 | 13,595·10 − 3 |
| 1 м вод. ст. | 9806,65 | 1 м вод. ст. |
| 1 psi | 6894,76 | 0,70307 |
Как рассчитать давление воды в бассейне?
P = F/S, где P — давление воды (Р = ρ*g*h, где ρ — плотность воды в бассейне (ρ = 1000 кг/м^3), g — ускорение свободного падения (принимаем g = 10 м/с^2), h — глубина бассейна (h = 2 м) ); F — сила давления воды (Н), S -площадь бассейна (S = a*b, где a = 10 м, b = 50 м).
Какая единица давления столба жидкости?
Единица измерения — Единицей измерения давления в международной системе единиц является Паскаль, На практике гидростатическое давление часто измеряют в атмосферах, принимая за 1 атмосферу давление в 76 см ртутного столба, при температуре 0 °C при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с²,
В каждой жидкости существует давление, обусловленное ее собственным весом. Так, например, давление на основание столба воды высотой 10 м составляет около 10 5 Па.
| h | высота столба жидкости, | Метр |
| p | давление в жидкости на глубине h, | Паскаль |
| g | ускорение свободного падения, | 9.81 м/c 2 |
| ρ | плотность жидкости, | кг/м 3 |
давление в жидкости равно ее весу, деленному на площадь,
Так как объем есть произведение высоты на площадь V = Sh, то
Плотность жидкости ρ зависит от температуры. Для очень точных вычислений плотность следует рассчитывать по специальной формуле. Давление на данной глубине одинаково во всех направлениях. Соотношение между единицами давления. Суммарное давление, обусловленное весом столба жидкости и давлением поршня, называют гидростатическим давлением.
Калькулятор находит неизвестные величины по заданным, используя формулу давления столба жидкости.
Калькулятор ниже предназначен для расчета неизвестной величины по заданным, используя формулу давления столба жидкости. Сама формула:
Калькулятор позволяет найти
- давление столба жидкости по известным плотности жидкости, высоте столба жидкости и ускорению свободного падения
- высоту столба жидкости по известным давлению жидкости, плотности жидкости и ускорению свободного падения
- плотность жидкости по известным давлению жидкости, высоте столба жидкости и ускорению свободного падения
- ускорение свободного падения по известным давлению жидкости, плотности жидкости и высоте столба жидкости
Вывод формул для всех случаев тривиален. Для плотности по умолчанию используется значение плотности воды, для ускорения свободного падения – земное ускорение, и для давления – величина равная давлению в одну атмосферу. Немного теории, как водится, под калькулятором.
Гидростатическое давление
Гидростатическое давление — давление столба воды над условным уровнем.
Формула гидростатического давления выводится достаточно просто
Из этой формулы видно, что давление не зависит от площади сосуда или его формы. Оно зависит только от плотности и высоты столба конкретной жидкости. Из чего следует, что, увеличив высоту сосуда, мы можем при небольшом объеме создать довольно высокое давление. В 1648 г. это продемонстрировал Блез Паскаль. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа, влил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.
Также это приводит к такому явлению как гидростатический парадокс.
Гидростатический парадокс — явление, при котором сила весового давления налитой в сосуд жидкости на дно сосуда может отличаться от веса налитой жидкости. В сосудах с увеличивающимся кверху поперечным сечением сила давления на дно сосуда меньше веса жидкости, в сосудах с уменьшающимся кверху поперечным сечением сила давления на дно сосуда больше веса жидкости. Сила давления жидкости на дно сосуда равно весу жидкости лишь для сосуда цилиндрической формы.
На картинке вверху давление на дно сосуда по всех случаях одинакова и не зависит от веса налитой жидкости, а только от ее уровня. Причина гидростатического парадокса состоит в том, что жидкость давит не только на дно, но и на стенки сосуда. Давление жидкости на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую. В расширяющемся кверху сосуде она направлена вниз, в сужающемся кверху сосуде она направлена вверх. Вес жидкости в сосуде будет равен сумме вертикальных составляющих давления жидкости по всей внутренней площади сосуда
Что такое гидростатическое давление
Если на поверхность воды действуют внешние силы, то давление в жидкости будет одинаково передаваться во всех направлениях. Так звучит основной закон гидростатики, который открыл французский ученый Блез Паскаль в 1653 году. А действует на жидкость в основном обычная сила тяжести.
В твердых телах молекулы составляют кристаллическую решетку. И, жестко связанные между собой, могут передать давление только в ту сторону, в которую действует сила, приложенная к предмету. А в состоянии покоя последняя направлена строго вниз.
В жидкостях есть относительная свобода для небольшого движения. Поэтому молекулы газа или любой жидкости могут передать давление в любом направлении. И под действием силы тяжести вода просто растекается в разные стороны, если ее движение не ограничивается стенками сосуда.
Если жидкость находится в покое, то внутри нее полностью отсутствуют касательные и растягивающие силы. Это значит, что давление столба воды направлено строго по внутренней нормали к основанию. То есть, какой бы формы не использовался бы сосуд, давление внутри него всегда будет действовать только под углом в 90 градусов относительно бортов емкости.
Поскольку в бытовых условиях жидкости всегда ограничены какими-либо стенками (бак, трубы), то существует зависимость давления воды от высоты столба. То есть важно, на каком расстоянии находится поверхность жидкости от точки основания, на которую направлена сила.
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на водоснабжении, канализации и сопутствующих работах
Факторы, влияющие на показатель
При отсутствии внешнего воздействия, играют роль два фактора:
- высота столба;
- плотность.
Выше уровень воды, налитой в сосуд, — выше напор на дно. Если в одной емкости ртуть, а в другой вода и при этом уровни жидкостей одинаковы, то в первом случае давление на дно больше, так как ртуть имеет большую плотность.
Сверху на содержимое сосуда давит также атмосферный воздух. Поэтому в сообщающихся сосудах уровень одинаков, ведь в каждом из них над поверхностью атмосфера одна и та же.
Если же к поверхности приложить поршень и давить на него, то напор будет складываться из:
- внешней силы;
- веса воды.
При этом форма сосуда не определяет размер усилия, создаваемого столбом. Оно будет одним и тем же при равной высоте столба, хотя стенки емкости могут расширяться кверху или сужаться.
Измерение давления воды и формула для расчетов
За единицу измерения давления в жидкости принят 1 мм водяного столба. Он равен 9,8 Па (Н/м²). А на практике давление в воде измеряют в килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется одной атмосферой (1 ат). А метр водяного столба будет насчитывать 0,1 ат.
Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенную площадь, необходимо воспользоваться формулой:
P = p × h × g
Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g).
Плотность воды зависит от ее температуры. Но общепринято для любых расчетов брать усредненное значение в одну тысячу килограмм на кубический метр. Ускорение свободного падения также привыкли округлять до 10 м/см². Исходя из этих данных, будет нетрудно вычислить, сколько атмосфер имеют 10 метров водяного столба.
На выходе получается 10 кПа, что равно 1 технической атмосфере. Но для предельной точности нужно убрать округления и обязательно еще умножить произведение на величину атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Правда для бытовых расчетов это необязательно.
Эпюра двухстороннего давления, когда с двух сторон щита находятся жидкости с разными плотностями
Здесь синим цветом показана эпюра для жидкости справа, которая «вырезается» из эпюры для жидкости слева. Т.е. во всех точках щита в той части, где вода находится с двух сторон, вычисляется разница давлений слева и справа. Эта разница и позволит построить результирующую эпюру давления (показана черным цветом).
Монтаж накопительного бака
В районах, где отсутствует централизованное водоснабжение, для бытовых нужд привыкли брать воду из колодцев или скважин. Чтобы достать питьевую жидкость с глубины, необходимо использовать насос. Но каждый раз, когда нужна лишь одна кружка воды, включение помпы становиться нерентабельным.
Поэтому целесообразен монтаж накопительного бака на определенной высоте. По СНиП, а также Постановлению Правительства за №354 давление воды на выходе из крана минимально должно составлять 0,3 ат. А для этого достаточно поднять бак всего лишь на 3 метра. Для этого даже не нужно строить вышку. Достаточно воспользоваться чердачным помещением одноэтажного дома.
Один раз в определенное время бак наполняется с помощью насоса. Затем вода двигается по трубам самотеком, согласно гидростатическому закону Паскаля. И на выходе из крана будет создаваться достаточный напор, чтобы обеспечить все бытовые нужды.
Кроме проведения разводки от накопительного бака к умывальникам и туалету, необходимо выполнить еще одни обязательные действия. Независимо от того, теплый чердак или нет, нужно дополнительно хорошо изолировать емкость для жидкости. Это будет гарантией, что при усилении морозов зимой дом не останется без воды.
Применение на практике
Примеры использования знаний свойств воды:
-
- Водонапорная башня снабжает водой дома ниже ее по высоте, напор в кране у потребителей обеспечен весом столба воды в баке.
- Если в стенках бочки появились отверстия, то, чем ниже они расположены, тем более прочным должен быть материал для их заделки.
- Замеряют дома напор холодной воды в кране манометром. Если он менее чем 0,3 атм (установлено санитарными нормами), есть основания для претензий к коммунальщикам.
Используя гидравлический пресс, можно получить большое усилие, при этом приложив малую силу. Примеры применения:
- выжимка масла из семян растений;
- спуск на воду со стапелей построенного судна;
- ковка и штамповка деталей;
- домкраты для подъема грузов.
Обустройство капельного полива
Закон Паскаля давно и с успехом применяется во всех засушливых районах мира. Но наиболее эффективно его использовали в Израиле. В пятидесятые годы прошлого столетия для мелиорации там впервые стали практиковать метод, который впоследствии назвали капельным. А придумали его, чтобы сэкономить и так драгоценную влагу.
Влага к грядкам, как и прежде следовала самотеком, но теперь – дозировано и прямиком под корни растения. Для этого каждый корнеплод снабдили своей персональной «лейкой», а на емкость с водой установили заслонку с таймером. И через определенные промежутки времени саженец получает четко рассчитанную порцию питательной жидкости.
Современные средства
Если нет времени либо вы не склонны к математике, рассчитать расход воды через трубопровод с учётом перепада давления можно, воспользовавшись онлайн калькулятором. Интернет изобилует сайтами с таки инструментарием. Чтобы произвести гидравлический расчёт, необходимо учесть коэффициент потерь. Такой подход предполагает выбор:
- падения напора на погонный метр трубопровода;
- длины участка;
- внутреннего диаметра трубы;
- вида и материала водопроводной системы (пластмасса, железобетон, асбоцемент, чугун, сталь). Современные онлайн калькуляторы учитывают даже, например, меньшую шероховатость пластиковой поверхности по сравнению со стальной;
- способа расчёта сопротивления.
Кроме того, пользователю доступны опции учёта дополнительных характеристик трубопроводов, в частности, таких, как тип покрытия. Например:
- цементно-песчаное, нанесённое различными методами;
- внешнее полимерцементное или пластиковое;
- новые или проработавшие определённый срок трубопроводы с битумным покрытием либо без защитного внутреннего покрытия.
Если расчёт будет сделан правильно, при условии выполнения монтажа с соблюдением всех требований к водопроводу нарекания не возникнут.
- Автор: Мария Сухоруких
- Распечатать
Оцените статью:
- 5
- 4
- 3
- 2
- 1
(1 голос, среднее: 4 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Коротко о главном
Знания школьной программы физики могут значительно облегчить жизнь и сохранить средства. Если воспользоваться законом гидростатики Паскаля, то можно обустроить систему, в которой вода будет поступать в нужную точку самотеком. Причем это может быть, как умывальник в доме, так и грядка с овощами в огороде.
Для этого потребуется подходящую по объему емкость установить на нужной высоте. А чтобы определить последнюю, необходимо воспользоваться специальной формулой, которая определяет давление водяного столба в системе. А всю работу будет делать обычная сила тяжести.
Оценок 0
Прочитать позже
На дно и стенку сосуда – в чем разница?
Вода, заполняющая емкость, оказывает давление по направлению всегда перпендикулярно поверхности твердого тела, по всей площади соприкосновения с дном и стенками.
Усилие на дно распределено равномерно, то есть оно одинаково в любой точке. Заполнив водой сито, можно увидеть, что струи, текущие через отверстия, равны по напору.
Наполнив сосуд, имеющий отверстия одного диаметра в стенках на разной высоте, можно наблюдать различный напор вытекающей струи. Чем выше отверстие – тем слабее струя. То есть, давление на стенки емкости тем больше, чем ближе ко дну.
Инстанции, отвечающие за водоснабжение
Перед тем, как обращаться в какие-либо инстанции по поводу плохого напора воды, необходимо убедиться в том, что причиной этого не является засор устройства известковыми или иными отложениями, неисправность оборудования и т. д.
Если же причина не в вышеперечисленном, то при несоблюдении норм давления подаваемой в МКД воды, можно обратиться в следующие организации:
- в управляющую компанию (УК), на балансе которой находится данный дом. УК, по определению, является посредником между поставщиком ресурсов жизнеобеспечения МКД и гражданином, являющимся собственником или нанимателем жилья в данном доме. Необходимо предпринять следующее:
- написать заявление в УК с описанием проблемы, с требованиями устранить нарушение норм подачи воды и произвести перерасчет стоимости оплаченных услуг по содержанию жилья,
- отнести жалобу в УК в 2 экземплярах, один – оставить в компании, другой, с пометкой о принятии заявления – забрать себе,
- ожидать устранения проблемы, УК обязаны рассмотреть жалобу не позже 1 месяца после ее принятия.
- в управление городской администрации, если меры по поданной жалобе не были своевременно рассмотрены УК. При обращении в администрацию следует написать новое заявление и приложить к нему второй экземпляр жалобы, ранее направленной в УК.
Определение
Чтобы водопроводная сеть стабильно функционировала, сотрудники водоканала регулярно поддерживают в ней указанное количество атмосфер. Сила движения жидкости в трубах определяется физической величиной, которая равняется степени воздействия жидкостной среды на их стенки. Систематическая регулировка показателей перемещения H2O позволяет водоносным конструкциям работать полноценно, без вероятности возникновения аварий. Таких, как:
- прорыв магистралей;
- поломка вентилей;
- выход из строя сантехники и т.п.
ФизикаЗадачи по физике
Анонимный вопрос
1 июня 2018 · 26,3 K
Ответить1Уточнить
Ирина С.6,1 K
Книги, звери и еда – это хобби навсегда. · 18 янв 2019
Гидростатическое давление, создаваемое столбом жидкости, рассчитывается по формуле:
P= ρ *g*h, где ρ – плотность жидкости, h – высота столба жидкости, g – ускорение свободного падения. Для воды ρ =1000 кг/м^3, g=10 м/с^2, поэтому P=1000*10*10=10000 Па = 100 кПа.
22,0 K
Roman 88
7 апреля 2020
только не сто, а 10 кПа
Комментировать ответ…Комментировать…
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
