Kwa vile nguvu ya uvutano hutenda kazi kwenye kioevu, dutu ya kioevu ina uzito. Uzito ni nguvu ambayo inasisitiza juu ya msaada, yaani, chini ya chombo ambacho hutiwa. Sheria ya Pascal inasema: shinikizo kwenye maji hupitishwa kwa hatua yoyote ndani yake, bila kubadilisha nguvu zake. Jinsi ya kuhesabu shinikizo la kioevu chini na kuta za chombo? Tutaelewa makala kwa kutumia mifano ya kielelezo.
Uzoefu
Hebu fikiria kuwa tuna chombo cha silinda kilichojaa kimiminika. Tunaashiria urefu wa safu ya kioevu h, eneo la chini ya chombo - S, na wiani wa kioevu - ρ. Shinikizo linalohitajika ni P. Inahesabiwa kwa kugawanya nguvu inayofanya kazi kwa pembe ya 90 ° kwa uso na eneo la uso huu. Kwa upande wetu, uso ni chini ya chombo. P=F/S.
Nguvu ya shinikizo la kioevu kwenye sehemu ya chini ya chombo ni uzito. Ni sawa na nguvu ya shinikizo. Kimiminiko chetu kimesimama, kwa hivyo uzito ni sawa na mvuto(Fstrand) inayotenda kwenye kioevu, na hivyo basi nguvu ya mgandamizo (F=Fnguvu). Fnzito inapatikana kama ifuatavyo: zidisha wingi wa kioevu (m) kwa kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo (g). Misa inaweza kupatikana ikiwa inajulikana ni nini wiani wa kioevu na ni kiasi gani katika chombo. m=ρ×V. Chombo kina umbo la silinda, kwa hivyo tutapata kiasi chake kwa kuzidisha eneo la msingi la silinda kwa urefu wa safu ya kioevu (V=S×h).
Kuhesabu shinikizo la kioevu chini ya chombo
Hizi hapa ni idadi tunazoweza kukokotoa: V=S×h; m=ρ×V; F=m×g. Wacha tuzibadilishe kwenye fomula ya kwanza na tupate usemi ufuatao: P=ρ×S×h×g/S. Wacha tupunguze eneo la S katika nambari na denominator. Itatoweka kutoka kwa formula, ambayo inamaanisha kuwa shinikizo chini haitegemei eneo la chombo. Kwa kuongeza, haitegemei umbo la kontena.
Shinikizo ambalo kioevu hutoa chini ya chombo huitwa shinikizo la hydrostatic. "Hydro" ni "maji" na tuli ni kwa sababu umajimaji bado. Kutumia formula iliyopatikana baada ya mabadiliko yote (P=ρ×h×g), tambua shinikizo la kioevu chini ya chombo. Inaweza kuonekana kutoka kwa maneno kwamba denser kioevu, shinikizo lake kubwa juu ya chini ya chombo. Hebu tuchambue kwa undani zaidi ni thamani gani h.
Shinikizo kwenye safu wima ya kioevu
Tuseme tumeongeza sehemu ya chini ya chombo kwa kiasi fulani, tukaongeza nafasi ya ziada ya kioevu. Ikiwa tutaweka samaki kwenye chombo, shinikizo juu yake litakuwa sawa katika chombo kutoka kwa jaribio la awali na la pili, lililopanuliwa? Shinikizo litabadilika kutoka kwa kile ambacho bado kiko chini ya samakikuna maji? Hapana, kwa sababu kuna safu fulani ya kioevu juu, mvuto hufanya juu yake, ambayo ina maana kwamba maji yana uzito. Yaliyo hapa chini hayana umuhimu. Kwa hiyo, tunaweza kupata shinikizo katika unene sana wa kioevu, na h ni kina. Sio lazima umbali wa kwenda chini, chini unaweza kuwa chini.
Hebu fikiria kwamba tuligeuza samaki 90 °, tukiwaacha kwa kina sawa. Je, hii itabadilisha shinikizo kwake? Hapana, kwa sababu kwa kina ni sawa katika pande zote. Ikiwa tunaleta samaki karibu na ukuta wa chombo, je, shinikizo juu yake litabadilika ikiwa inakaa kwa kina sawa? Hapana. Katika hali zote, shinikizo kwa kina h litahesabiwa kwa kutumia fomula sawa. Hii ina maana kwamba formula hii inatuwezesha kupata shinikizo la kioevu chini na kuta za chombo kwa kina h, yaani, katika unene wa kioevu. Kadiri inavyozidi kuwa kubwa zaidi.
Shinikizo kwenye chombo chenye mwelekeo
Hebu fikiria kwamba tuna bomba kuhusu urefu wa m 1. Tunamimina kioevu ndani yake ili ijae kabisa. Hebu tuchukue bomba sawa kabisa, iliyojaa hadi ukingo, na kuiweka kwenye pembe. Vyombo vinafanana na kujazwa na kioevu sawa. Kwa hiyo, wingi na uzito wa kioevu katika zilizopo za kwanza na za pili ni sawa. Shinikizo litakuwa sawa katika sehemu zilizo chini ya vyombo hivi? Kwa mtazamo wa kwanza, inaonekana kwamba shinikizo P1 ni sawa na P2, kwani wingi wa vimiminika ni sawa. Wacha tuchukue hii ndio kesi na tufanye jaribio ili kuiangalia.
Unganisha sehemu za chini za mirija hii kwa bomba ndogo. Ikiwa adhana yetu kwamba P1 =P2 ni sahihi, je, kioevu kitatiririka mahali fulani? Hapana, kwa sababu chembe zake zitaathiriwa na nguvu katika mwelekeo tofauti, ambao utafidia kila mmoja.
Hebu tuambatishe faneli juu ya bomba la mteremko. Na kwenye bomba la wima tunafanya shimo, ingiza tube ndani yake, ambayo hupiga chini. Shinikizo katika ngazi ya shimo ni kubwa zaidi kuliko juu sana. Hii ina maana kwamba kioevu kitapita kupitia bomba nyembamba na kujaza funnel. Uzito wa kioevu kwenye bomba iliyoelekezwa huongezeka, kioevu kitatiririka kutoka bomba la kushoto hadi la kulia, kisha litapanda na kuzunguka kwenye duara.
Na sasa tutaweka turbine juu ya faneli, ambayo tutaunganisha kwenye jenereta ya umeme. Kisha mfumo huu utazalisha umeme peke yake, bila kuingilia kati yoyote. Atafanya kazi bila kukoma. Inaweza kuonekana kuwa hii ndio "mashine ya mwendo wa kudumu". Walakini, mapema katika karne ya 19, Chuo cha Sayansi cha Ufaransa kilikataa kukubali miradi kama hiyo. Sheria ya uhifadhi wa nishati inasema kuwa haiwezekani kuunda "mashine ya mwendo wa kudumu". Kwa hivyo dhana yetu kwamba P1 =P2 si sahihi. Kwa kweli P1< P2. Jinsi, basi, kuhesabu shinikizo la kioevu kwenye sehemu ya chini na kuta za chombo kwenye bomba ambalo liko kwenye pembe?
Urefu wa safu wima ya kioevu na shinikizo
Ili kujua, hebu tufanye jaribio lifuatalo la mawazo. Chukua chombo kilichojaa kioevu. Tunaweka zilizopo mbili ndani yake kutokamesh ya chuma. Tutaweka moja kwa wima, na nyingine - kwa oblique, ili mwisho wake wa chini uwe kwa kina sawa na chini ya bomba la kwanza. Kwa kuwa vyombo viko katika kina sawa cha h, shinikizo la kioevu chini na kuta za chombo pia itakuwa sawa.
Sasa funga mashimo yote kwenye mirija. Kutokana na ukweli kwamba wamekuwa imara, shinikizo katika sehemu zao za chini zitabadilika? Hapana. Ingawa shinikizo ni sawa, na vyombo ni sawa kwa ukubwa, wingi wa kioevu kwenye bomba la wima ni kidogo. Ya kina ambacho chini ya bomba iko inaitwa urefu wa safu ya kioevu. Hebu tutoe ufafanuzi kwa dhana hii: ni umbali uliopimwa kwa wima kutoka kwa uso wa bure hadi hatua fulani kwenye kioevu. Katika mfano wetu, urefu wa safu ya kioevu ni sawa, hivyo shinikizo ni sawa. Katika jaribio la awali, urefu wa safu ya kioevu kwenye bomba la kulia ni kubwa zaidi kuliko ya kushoto. Kwa hivyo, shinikizo P1 ni chini ya P2.
