Визначення і формула тиску
Тиск - це фізична величина, що характеризує стан суцільного середовища. Воно дорівнює межі відносини нормальної складової сили, яка діє на ділянку поверхні тіла площі до розміру даної площі при. Позначається тиск буквою p. Тоді математичної записом визначення тиску стане формула:
Вираз (1) визначає тиск в точці.
Середній тиск
Середнім тиском на поверхню називають величину:
де Fn - нормальна складова сили, яка діє на розглянуту поверхню, S - площа цієї поверхні.
Тиск ідеального газу
Тиск ідеального газу обчислюють, використовуючи основне рівняння молекулярно - кінетичної теорії:
де - концентрація молекул газу (N - число часток), k = 1,38 • 10 -23 Дж / К - постійна Больцмана, T - абсолютна температура газу.
гідростатичний тиск
Гідростатичний тиск - тиск всередині стовпа рідини або газу, знаходиться за формулою:
де - щільність речовини, g = 9,8 м / с 2 - прискорення вільного падіння, h- висота стовпа речовини. p0 - зовнішній тиск на газ або рідина.
Викривлення поверхневого шару рідини веде до виникнення додаткового тиску на рідину, тоді тиск під викривленою рідиною визначається як:
де поверхневі натяг рідини, p0 * - тиск під не викривленим шаром рідини, H - середня кривизна поверхні рідини, що обчислюється за законом Лапласа:
R1. R2 - головні радіуси кривизни.
Одиниці виміру давленіz
Основною одиницею виміру тиску в системі СІ є: [p] = Па (паскаль)
Позасистемні одиниці тиску: [p] = мм рт.ст. (міліметр ртутного стовпа), мм в.ст (мм водяного стовпа), атмосфера, бар.
Па = Н / м 2 і 1 бар = 10 5 Па.
1 бар. Фізична атмосфера 1,01 бар = 760 мм рт.ст. 1 мм рт.ст. = 133 Па.
Приклади розв'язання задач
Завдання. Яке тиск в море на глибині h = 8,5 м, якщо атмосферний тиск дорівнює p0 = 10 5 Па, щільність морської води дорівнює = 1,03 • 10 3 кг / м 3
Рішення. Основою для вирішення завдання служить вираз:
Всі дані в завданні вказані в системі СІ, тому можна провести обчислення:
Завдання. Яке тиск струменя на нерухому площину, якщо струмінь води б'є її під кутом до нормалі площини, і пружно відскакує від неї без зміни швидкості? Швидкість струменя v.
Рішення. Зробимо малюнок.
За час об стінку вдаряється маса води дорівнює:
де S - поперечний переріз струменя, - щільність води. Відповідно до закону збереження імпульсу маємо:
де F - сила, з якою вода діє на стінку.
Приймемо за позитивний напрямок нормалі зовнішньої до опори і враховуючи, що струмінь відскакує від стіни без втрати швидкості, отримуємо:
Підставами з (2.3) в вираз (2.2), врахуємо вираз (2.1) маємо:
В такому випадку шукане тиск струменя на стінку дорівнюватиме: