Meqenëse forca e gravitetit vepron në një lëng, një substancë e lëngshme ka peshë. Pesha është forca me të cilën ajo shtyp në mbështetëse, domethënë në fund të enës në të cilën derdhet. Ligji i Paskalit thotë: presioni mbi lëngun transmetohet në çdo pikë të tij, pa ndryshuar forcën e tij. Si të llogarisni presionin e një lëngu në fund dhe muret e një ene? Ne do ta kuptojmë artikullin duke përdorur shembuj ilustrues.
Përvojë
Le të imagjinojmë se kemi një enë cilindrike të mbushur me lëng. Ne shënojmë lartësinë e shtresës së lëngshme h, sipërfaqen e pjesës së poshtme të enës - S dhe densitetin e lëngut - ρ. Presioni i dëshiruar është P. Ajo llogaritet duke pjesëtuar forcën që vepron në një kënd prej 90 ° në sipërfaqe me sipërfaqen e kësaj sipërfaqeje. Në rastin tonë, sipërfaqja është fundi i enës. P=F/S.
Forca e presionit të lëngut në fund të enës është pesha. Është e barabartë me forcën e presionit. Lëngu ynë është i palëvizshëm, kështu që pesha është e barabartë me gravitetin(Ffillesë) që vepron në lëng, dhe rrjedhimisht forca e presionit (F=Fforca). Fe rëndë gjendet si më poshtë: shumëzojeni masën e lëngut (m) me nxitimin e rënies së lirë (g). Masa mund të gjendet nëse dihet sa është dendësia e lëngut dhe sa vëllimi i tij në enë. m=ρ×V. Ena ka një formë cilindrike, kështu që vëllimin e saj do ta gjejmë duke shumëzuar sipërfaqen e bazës së cilindrit me lartësinë e shtresës së lëngshme (V=S×h).
Llogaritja e presionit të lëngut në fund të enës
Këtu janë sasitë që mund të llogarisim: V=S×h; m=ρ×V; F=m×g. Le t'i zëvendësojmë ato në formulën e parë dhe marrim shprehjen e mëposhtme: P=ρ×S×h×g/S. Le të zvogëlojmë sipërfaqen S në numërues dhe emërues. Do të zhduket nga formula, që do të thotë se presioni në fund nuk varet nga zona e anijes. Përveç kësaj, nuk varet nga forma e enës.
Presioni që krijon një lëng në fundin e një ene quhet presion hidrostatik. "Hydro" është "ujë" dhe statike është sepse lëngu është i qetë. Duke përdorur formulën e marrë pas të gjitha shndërrimeve (P=ρ×h×g), përcaktoni presionin e lëngut në fund të enës. Nga shprehja mund të shihet se sa më i dendur të jetë lëngu, aq më i madh është presioni i tij në fund të enës. Le të analizojmë më në detaje se cila është vlera h.
Presion në kolonën e lëngut
Le të themi se kemi rritur pjesën e poshtme të enës me një sasi të caktuar, kemi shtuar hapësirë shtesë për lëngun. Nëse vendosim një peshk në një enë, a do të jetë presioni mbi të i njëjtë në enë nga eksperimenti i mëparshëm dhe në të dytin, të zmadhuar? A do të ndryshojë presioni nga ai që është ende nën peshkka ujë? Jo, sepse ka një shtresë të caktuar lëngu sipër, mbi të vepron graviteti, që do të thotë se uji ka peshë. Ajo që është më poshtë është e parëndësishme. Prandaj, ne mund të gjejmë presionin në trashësinë e lëngut, dhe h është thellësia. Nuk është domosdoshmërisht distanca deri në fund, fundi mund të jetë më i ulët.
Le të imagjinojmë se e kemi kthyer peshkun 90°, duke e lënë në të njëjtën thellësi. A do ta ndryshojë kjo presionin mbi të? Jo, sepse në thellësi është e njëjtë në të gjitha drejtimet. Nëse e afrojmë një peshk pranë murit të anijes, a do të ndryshojë presioni mbi të nëse ai qëndron në të njëjtën thellësi? Nr. Në të gjitha rastet, presioni në thellësinë h do të llogaritet duke përdorur të njëjtën formulë. Kjo do të thotë që kjo formulë na lejon të gjejmë presionin e lëngut në fund dhe në muret e enës në një thellësi h, d.m.th., në trashësinë e lëngut. Sa më i thellë, aq më i madh është.
Presion në enën e pjerrët
Le të imagjinojmë se kemi një tub rreth 1 m të gjatë dhe hedhim lëng në të që të mbushet plotësisht. Le të marrim saktësisht të njëjtin tub, të mbushur deri në buzë dhe ta vendosim në një kënd. Enët janë identike dhe të mbushura me të njëjtin lëng. Prandaj, masa dhe pesha e lëngut në tubin e parë dhe të dytë janë të barabarta. A do të jetë presioni i njëjtë në pikat e vendosura në fund të këtyre kontejnerëve? Në pamje të parë, duket se presioni P1 është i barabartë me P2, pasi masa e lëngjeve është e njëjtë. Le të supozojmë se është kështu dhe le të bëjmë një eksperiment për ta kontrolluar atë.
Lidhni pjesët e poshtme të këtyre tubave me një tub të vogël. Nese njesupozimi ynë që P1 =P2 është i saktë, a do të rrjedhë lëngu diku? Jo, sepse grimcat e saj do të ndikohen nga forca në drejtim të kundërt, të cilat do të kompensojnë njëra-tjetrën.
Le të bashkojmë një gyp në pjesën e sipërme të tubit të pjerrët. Dhe në tubin vertikal bëjmë një vrimë, futim një tub në të, i cili përkulet poshtë. Presioni në nivelin e vrimës është më i madh se në pjesën e sipërme. Kjo do të thotë që lëngu do të rrjedhë përmes një tubi të hollë dhe do të mbushë hinkën. Masa e lëngut në tubin e pjerrët do të rritet, lëngu do të rrjedhë nga tubi i majtë në atë të djathtë, pastaj do të ngrihet dhe do të qarkullojë në një rreth.
Dhe tani do të instalojmë një turbinë mbi hinkë, të cilën do ta lidhim me një gjenerator elektrik. Më pas ky sistem do të prodhojë vetë energjinë elektrike, pa asnjë ndërhyrje. Ajo do të punojë pa pushim. Duket se kjo është "makina e lëvizjes së përhershme". Megjithatë, qysh në shekullin e 19-të, Akademia Franceze e Shkencave refuzoi të pranonte ndonjë projekt të tillë. Ligji i ruajtjes së energjisë thotë se është e pamundur të krijohet një "makinë e lëvizjes së përhershme". Pra, supozimi ynë që P1 =P2 është i gabuar. Në fakt P1< P2. Atëherë, si të llogaritet presioni i lëngut në fund dhe në muret e enës në një tub që ndodhet në një kënd?
Lartësia e kolonës së lëngshme dhe presioni
Për ta zbuluar, le të bëjmë eksperimentin e mëposhtëm të mendimit. Merrni një enë të mbushur me lëng. Ne vendosim dy tuba në të ngarrjetë metalike. Ne do ta vendosim njërën vertikalisht, dhe tjetrën - në mënyrë të pjerrët, në mënyrë që fundi i saj i poshtëm të jetë në të njëjtën thellësi me pjesën e poshtme të tubit të parë. Meqenëse kontejnerët janë në të njëjtën thellësi h, presioni i lëngut në fund dhe në muret e enës do të jetë gjithashtu i njëjtë.
Tani mbyllni të gjitha vrimat në tuba. Për faktin se janë bërë solide, a do të ndryshojë presioni në pjesët e poshtme të tyre? Nr. Megjithëse presioni është i njëjtë, dhe enët janë të barabarta në madhësi, masa e lëngut në një tub vertikal është më i vogël. Thellësia në të cilën ndodhet fundi i tubit quhet lartësia e kolonës së lëngshme. Le t'i japim një përkufizim këtij koncepti: është distanca e matur vertikalisht nga sipërfaqja e lirë në një pikë të caktuar të lëngut. Në shembullin tonë, lartësia e kolonës së lëngshme është e njëjtë, kështu që presioni është i njëjtë. Në eksperimentin e mëparshëm, lartësia e kolonës së lëngshme në tubin e djathtë është më e madhe se në atë të majtë. Prandaj, presioni P1 është më i vogël se P2.
