Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
Гидравлическую машину, служащую для прессования или сдавливания, называют гидравлическим прессом.
Прессуемое тело кладут на платформу, соединенную с большим поршнем.
При помощи малого поршня создается давление в жидкости. Это давление без изменения (по закону Паскаля) передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры.
Так как площадь большого поршня больше площади малого, то сила, действующая на него будет больше силы, действующей на малый поршень. Под действием этой силы большой поршень будет подниматься, прессуя тело о верхнюю неподвижную платформу.
Для измерения давления жидкости в прессе служит манометр.
Предохранительный клапан автоматически открывается, когда давление превышает допустимое значение, и предохраняет пресс от повреждений.
Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня.
При подъеме малого поршня открывается невозвратный клапан и масло из резервуара засасывается в пространство под поршнем.
При опускании малого поршня невозвратный клапана в резервуар закрывается давлением масла, а невозвратный клапан в большой цилиндр открывается. Масло поступает в большой цилиндр, повышая давление в нем.
АРХИМЕДОВА СИЛА ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ (уч.7кл.стр.114-125)
Действие жидкости и газа на погруженное в них тело
Архимедова сила
Плавание тел (см.ниже)
Плавание судов тяжелее воды (см.ниже)
Воздушный шар
Жидкость давит на сосуд, если внутрь ее поместить тело, то оно так же будет подвергаться давлению. Рассмотрим силы, действующие на тело, погруженное в жидкость. Для удобства рассмотрим параллелепипед.
Силы, действующие на боковые грани тела, попарно уравновешивают друг друга, они только сжимают тело.
Силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, не одинаковы.
На верхнюю грань давит столб жидкости h1, а на нижнюю h2. Давление столба жидкости h2 передается внутрь жидкости во все стороны. Следовательно на нижнюю грань тела давит сила, определяемая h2.
Тело выталкивается из жидкости с силой:
(учитывая, что для параллелепипеда S1 = S2 = S, hS = V, ρжVж = mж)
Fвыт = F2 – F1 = p2S2 – p1S1 = ρжgh2S2 – ρжgh1S1 = ρжg( h2- h1)S = ρжgVж = gmж = Pж
Выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в нее тела.
Существование выталкивающей силы легко обнаружить на опыте, взвешивая тело в воздухе и в воде.
К газам, как и к жидкостям применим закон Паскаля.
На тело, находящееся в газе, действует сила, равная весу газа в объеме тела, выталкивающая его из газа
Такой силой объясняется полет воздушных шаров.
Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу.
Зависимость давления в жидкости и газе от глубины приводит к возникновению выталкивающей силы, действующей на любое тело, погруженное в жидкость или газ.
Эту силу называют Архимедовой силой, в честь древнегреческого ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение.
В сочинении Архимеда «О плавающих телах» седьмое предложение (теорема) сформулировано так:
«Тела, которые тяжелее жидкости, будучи опущены в нее, погружаются все глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в жидкости, теряют в своем весе столько, сколько весит жидкость, взятая в объеме тел.»
Закон Архимеда:
На тело погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа вытесненного телом.
Архимедова сила равна весу жидкости в объеме тела (Vж = Vт – объем жидкости, вытесненной телом):
FA = Pж = g mж = g ρжVж = g ρжVт
Архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема тела. Но не зависит от плотности вещества тела.
Определим вес тела, погруженного в жидкость или газ.
P1 = P – FA = gm – gmж = g (m – mж)
Если тело погружено в жидкость или газ, то оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость или газ.
Архимедова сила направлена противоположно силе тяжести, поэтому при взвешивании в жидкости вес тела меньше, чем в воздухе.
На тело, находящееся в жидкости, действует сила тяжести и архимедова сила. Если сила тяжести по модулю больше – тело тонет, меньше – всплывает, равны – может находиться в равновесии на любой глубине.
Эти отношения сил равны отношениям плотностей тела и жидкости (газа).
На воде держатся громадные речные и морские суда, изготовленные из стали, плотность которой почти в 8 раз больше плотности воды. Объясняется это тем, что из стали делают лишь сравнительно тонкий корпус судна, а большая часть его объёма занята воздухом. Среднее значение плотности судна при этом оказывается значительно меньше плотности воды, поэтому оно не только не тонет, но и может перевозить большое количество грузов.
Воздушный шар
Для того чтобы шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была больше силы тяжести FA > Fтяж.
По мере поднятия шара архимедова сила уменьшается, так как с высотой уменьшается плотность воздуха. Чтобы подняться выше с шара сбрасывают специально взятый балласт и этим облегчают шар.
Для спуска шара из его оболочки с помощью специального клапана выпускают часть газа и тем самым уменьшают его объем, а значит, и действующую на шар, архимедову силу.
Гораздо проще управлять подъемом и спуском шара, наполненного горячим воздухом. Для этого в нижней части шара располагают газовую горелку, с помощью которой можно регулировать температуру воздуха внутри шара, а значит, его плотность и выталкивающую силу.
Можно подобрать такую температуру воздуха в шаре, при которой его вес будет равен выталкивающей силе. Тогда шар может «повиснуть» в воздухе.
В горизонтальном направлении шар перемещается только под действием ветра. Поэтому он называется аэростатом (греч. аэр – воздух, стато – стоящий)
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100