Prendiamo un recipiente cilindrico con fondo orizzontale e pareti verticali, riempito di liquido fino ad una certa altezza (Fig. 248).

Riso. 248. In un recipiente a pareti verticali, la forza di pressione sul fondo è pari al peso dell'intero liquido versato

Riso. 249. In tutti i vasi raffigurati la pressione sul fondo è la stessa. Nei primi due vasi è superiore al peso del liquido versato, negli altri due è inferiore

La pressione idrostatica in ogni punto del fondo della nave sarà la stessa:

Se il fondo del recipiente ha un'area, allora la forza di pressione del liquido sul fondo del recipiente, cioè, è uguale al peso del liquido versato nel recipiente.

Consideriamo ora vasi di forma diversa, ma con la stessa area di fondo (Fig. 249). Se il liquido in ciascuno di essi viene versato alla stessa altezza, la pressione è sul fondo. è lo stesso in tutte le navi. Pertanto, la forza di pressione sul fondo è uguale a

è lo stesso anche su tutte le navi. È pari al peso di una colonna di liquido con base pari all'area del fondo del recipiente e altezza pari a uguale altezza liquido versato. Nella fig. 249 questo pilastro è mostrato accanto a ciascuna nave con linee tratteggiate. Si tenga presente che la forza di pressione sul fondo non dipende dalla forma del recipiente e può essere maggiore o minore del peso del liquido versato.

Riso. 250. Dispositivo di Pascal con una serie di vasi. Le sezioni trasversali sono le stesse per tutte le navi

Riso. 251. Esperimento con la botte di Pascal

Questa conclusione può essere verificata sperimentalmente utilizzando il dispositivo proposto da Pascal (Fig. 250). È possibile attaccare le navi al supporto varie forme, non avendo fondo. Invece del fondo, una piastra sospesa alla trave di equilibrio viene premuta saldamente contro la nave dal basso. Se nel recipiente è presente del liquido, sul piatto agisce una forza di pressione che strappa il piatto quando la forza di pressione inizia a superare il peso del peso che si trova sull'altro piatto della bilancia.

In un recipiente con pareti verticali (recipiente cilindrico), il fondo si apre quando il peso del liquido versato raggiunge il peso del peso. Nei vasi di altre forme, il fondo si apre alla stessa altezza della colonna di liquido, sebbene il peso dell'acqua versata possa essere maggiore (un vaso che si espande verso l'alto) o minore (un vaso che si restringe) del peso del peso.

Questa esperienza porta all'idea che con la giusta forma del recipiente è possibile ottenere enormi forze di pressione sul fondo utilizzando una piccola quantità d'acqua. Pascal attaccò un tubo verticale lungo e sottile a una botte ben sigillata piena d'acqua (Fig. 251). Quando il tubo è pieno d'acqua, la forza della pressione idrostatica sul fondo diventa uguale al peso di una colonna d'acqua, la cui area di base è uguale all'area del fondo del barile, e l'area l'altezza è uguale all'altezza del tubo. Di conseguenza, aumentano le forze di pressione sulle pareti e sul fondo superiore della canna. Quando Pascal riempì il tubo fino a un'altezza di diversi metri, richiedendo solo poche tazze d'acqua, le forze di pressione risultanti ruppero il barile.

Come spiegare che la forza di pressione sul fondo di un recipiente può essere, a seconda della forma del recipiente, maggiore o minore del peso del liquido contenuto nel recipiente? Dopotutto, la forza che agisce sul liquido proveniente dal recipiente deve bilanciare il peso del liquido. Il fatto è che il liquido nella nave è influenzato non solo dal fondo, ma anche dalle pareti della nave. In un contenitore che si espande verso l'alto, le forze con cui le pareti agiscono sul liquido hanno componenti dirette verso l'alto: quindi parte del peso del liquido è bilanciato dalle forze di pressione delle pareti e solo parte deve essere bilanciata dalle forze di pressione provenienti da il fondo. Invece in un vaso che si rastrema verso l'alto, il fondo agisce sul liquido verso l'alto, e le pareti verso il basso; pertanto la forza di pressione sul fondo è maggiore del peso del liquido. La somma delle forze che agiscono sul liquido dal fondo del recipiente e dalle sue pareti è sempre uguale al peso del liquido. Riso. 252 mostra chiaramente la distribuzione delle forze agenti dalle pareti sul liquido in recipienti di varia forma.

Riso. 252. Forze agenti sui liquidi provenienti dalle pareti di vasi di varia forma

Riso. 253. Quando si versa l'acqua nell'imbuto, il cilindro si solleva.

In un recipiente che si rastrema verso l'alto, una forza diretta verso l'alto agisce sulle pareti dal lato liquido. Se le pareti di un tale recipiente vengono rese mobili, il liquido le solleverà. Tale esperimento può essere eseguito utilizzando il seguente dispositivo: il pistone è fisso e su di esso viene inserito un cilindro, che si trasforma in un tubo verticale (Fig. 253). Quando lo spazio sopra il pistone è pieno d'acqua, le forze di pressione sulle aree e sulle pareti del cilindro sollevano il cilindro verso l'alto.

La pressione è quantità fisica, che svolge un ruolo speciale nella natura e nella vita umana. Questo fenomeno invisibile non riguarda solo la condizione ambiente, ma anche molto sentito da tutti. Scopriamo cos'è, quali tipi esiste e come trovare la pressione (formula) in diversi ambienti.

Cos'è la pressione in fisica e chimica?

Con questo termine si indica un'importante grandezza termodinamica, che si esprime nel rapporto tra la forza di pressione esercitata perpendicolarmente alla superficie su cui agisce. Questo fenomeno non dipende dalla dimensione del sistema in cui si opera, e si riferisce quindi a quantità intensive.

In uno stato di equilibrio la pressione è la stessa in tutti i punti del sistema.

In fisica e chimica è indicato con la lettera “P”, che è l'abbreviazione di Nome latino termine - pressūra.

Se stiamo parlando Di pressione osmotica fluido (equilibrio tra pressione all'interno e all'esterno della cella), viene utilizzata la lettera "P".

Unità di pressione

Secondo gli standard del Sistema Internazionale SI, il fenomeno fisico in questione si misura in pascal (cirillico - Pa, latino - Ra).

Sulla base della formula della pressione, risulta che un Pa è uguale a un N (newton - diviso per un metro quadrato (unità di superficie).

Tuttavia, in pratica è abbastanza difficile utilizzare i pascal, poiché questa unità è molto piccola. A questo proposito, oltre agli standard SI, questa quantità può essere misurata in modo diverso.

Di seguito sono riportati i suoi analoghi più famosi. La maggior parte di essi è ampiamente utilizzata nell’ex Unione Sovietica.

• Barre. Una barra equivale a 105 Pa.
• Torrs, o millimetri di mercurio. Circa un torr corrisponde a 133,3223684 Pa.
• Millimetri di colonna d'acqua.
• Metri di colonna d'acqua.
• Atmosfere tecniche.
• Atmosfere fisiche. Un'atm equivale a 101.325 Pa e 1,033233 atm.
• Chilogrammo-forza per centimetro quadrato. Si distinguono anche ton-forza e grammo-forza. Inoltre, esiste un analogo alla libbra-forza per pollice quadrato.

Formula generale per la pressione (fisica del 7° grado)

Dalla definizione di una data grandezza fisica si può determinare il metodo per trovarla. Sembra nella foto qui sotto.

In esso, F è la forza e S è l'area. In altre parole, la formula per trovare la pressione è la sua forza divisa per la superficie su cui agisce.

Può anche essere scritto come segue: P = mg / S o P = pVg / S. Pertanto, questa quantità fisica risulta essere correlata ad altre variabili termodinamiche: volume e massa.

Per la pressione vale il seguente principio: che meno spazio, che è influenzato dalla forza: maggiore è la quantità di forza di pressione che cade su di esso. Se l'area aumenta (a parità di forza), il valore desiderato diminuisce.

Formula della pressione idrostatica

Diverso stati di aggregazione sostanze, prevedono la presenza di proprietà diverse tra loro. Sulla base di ciò, anche i metodi per determinare P in essi saranno diversi.

Ad esempio, la formula per la pressione dell'acqua (idrostatica) è simile a questa: P = pgh. Vale anche per i gas. Tuttavia, non può essere utilizzato per calcolare la pressione atmosferica a causa della differenza di altitudine e densità dell'aria.

In questa formula, p è la densità, g è l'accelerazione dovuta alla gravità e h è l'altezza. In base a ciò, più un oggetto o un oggetto è immerso in profondità, maggiore è la pressione esercitata su di esso all'interno del liquido (gas).

L'opzione in esame è un adattamento del classico esempio P = F / S.

Se ricordiamo che la forza è uguale alla derivata della massa per la velocità di caduta libera (F = mg) e la massa del liquido è la derivata del volume per densità (m = pV), allora la formula pressione può essere scritto come P = pVg / S. In questo caso, il volume è l'area moltiplicata per l'altezza (V = Sh).

Se inseriamo questi dati, si scopre che l'area del numeratore e del denominatore può essere ridotta in uscita - la formula sopra: P = pgh.

Quando si considera la pressione nei liquidi, vale la pena ricordare che, a differenza dei solidi, in essi è spesso possibile la curvatura dello strato superficiale. E questo, a sua volta, contribuisce alla formazione di ulteriore pressione.

Per tali situazioni viene utilizzata una formula di pressione leggermente diversa: P = P 0 + 2QH. In questo caso, P 0 è la pressione dello strato non curvo e Q è la superficie di tensione del liquido. H è la curvatura media della superficie, determinata secondo la legge di Laplace: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Le componenti R 1 e R 2 sono i raggi della curvatura principale.

Pressione parziale e sua formula

Sebbene il metodo P = pgh sia applicabile sia ai liquidi che ai gas, è meglio calcolare la pressione in questi ultimi in modo leggermente diverso.

Il fatto è che in natura, di regola, non si trovano molto spesso sostanze assolutamente pure, perché in essa predominano le miscele. E questo vale non solo per i liquidi, ma anche per i gas. E come sai, ognuno di questi componenti funziona pressione diversa, detto parziale.

È abbastanza facile da definire. È pari alla somma delle pressioni di ciascun componente della miscela considerata (gas ideale).

Ne consegue che la formula della pressione parziale si presenta così: P = P 1 + P 2 + P 3 ... e così via, in base al numero di componenti costitutivi.

Ci sono spesso casi in cui è necessario determinare la pressione dell'aria. Tuttavia, alcune persone eseguono erroneamente calcoli solo con l'ossigeno secondo lo schema P = pgh. Ma l'aria è una miscela di gas diversi. Contiene azoto, argon, ossigeno e altre sostanze. Sulla base della situazione attuale, la formula della pressione atmosferica è la somma delle pressioni di tutti i suoi componenti. Ciò significa che dovremmo prendere il suddetto P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Gli strumenti più comuni per misurare la pressione

Nonostante non sia difficile calcolare la grandezza termodinamica in questione utilizzando le formule sopra menzionate, a volte semplicemente non c'è tempo per eseguire il calcolo. Dopotutto, devi sempre tenere conto di numerose sfumature. Pertanto, per comodità, nel corso di diversi secoli sono stati sviluppati numerosi dispositivi che lo fanno al posto delle persone.

In effetti, quasi tutti i dispositivi di questo tipo sono una sorta di manometro (aiuta a determinare la pressione nei gas e nei liquidi). Tuttavia, differiscono per design, precisione e ambito di applicazione.

• La pressione atmosferica viene misurata utilizzando un manometro chiamato barometro. Se è necessario determinare il vuoto (cioè la pressione inferiore a quella atmosferica), viene utilizzato un altro tipo, il vacuometro.
• Per scoprire la pressione sanguigna di una persona, viene utilizzato uno sfigmomanometro. È meglio conosciuto dalla maggior parte delle persone come un misuratore di pressione sanguigna non invasivo. Esistono molte varietà di tali dispositivi: dal meccanico al mercurio al digitale completamente automatico. La loro precisione dipende dai materiali con cui sono realizzati e dal luogo di misurazione.
• Le perdite di carico nell'ambiente (in inglese - caduta di pressione) vengono determinate utilizzando misuratori di pressione differenziale (da non confondere con i dinamometri).

Tipi di pressione

Considerando la pressione, la formula per trovarla e le sue variazioni per le diverse sostanze, vale la pena conoscere le varietà di questa quantità. Ce ne sono cinque.

• Assoluto.
• Barometrico
• Eccessivo.
• Metrica del vuoto.
• Differenziale.

Assoluto

Questo è il nome della pressione totale sotto la quale si trova una sostanza o un oggetto, senza tener conto dell'influenza di altri componenti gassosi dell'atmosfera.

Si misura in pascal ed è la somma dell'eccesso e della pressione atmosferica. È anche la differenza tra i tipi barometrici e quelli a vuoto.

Si calcola utilizzando la formula P = P 2 + P 3 o P = P 2 - P 4.

Il punto di partenza per la pressione assoluta nelle condizioni del pianeta Terra è la pressione all'interno del contenitore da cui è stata rimossa l'aria (cioè il classico vuoto).

Solo questo tipo di pressione viene utilizzato nella maggior parte delle formule termodinamiche.

Barometrico

Questo termine si riferisce alla pressione dell'atmosfera (gravità) su tutti gli oggetti e gli oggetti che si trovano in essa, inclusa la superficie della Terra stessa. La maggior parte delle persone lo conosce anche come atmosferico.

È classificato come uno e il suo valore varia a seconda del luogo e dell'ora della misurazione, nonché delle condizioni meteorologiche e della posizione sopra/sotto il livello del mare.

L'entità della pressione barometrica è uguale al modulo della forza atmosferica su un'area di un'unità normale ad essa.

In un'atmosfera stabile il valore di questo fenomeno fisico pari al peso di una colonna d'aria su una base di area pari ad uno.

La pressione barometrica normale è 101.325 Pa (760 mm Hg a 0 gradi Celsius). Inoltre, più l'oggetto è alto dalla superficie della Terra, minore diventa la pressione dell'aria su di esso. Ogni 8 km diminuisce di 100 Pa.

Grazie a questa proprietà, l'acqua nei bollitori bolle molto più velocemente in montagna che sui fornelli di casa. Il fatto è che la pressione influisce sul punto di ebollizione: man mano che diminuisce, quest'ultimo diminuisce. E viceversa. Su questa proprietà si basa il funzionamento di elettrodomestici da cucina come pentole a pressione e autoclavi. Un aumento della pressione al loro interno contribuisce alla formazione di ulteriori alte temperature che nelle normali pentole sul fornello.

La formula dell'altitudine barometrica viene utilizzata per calcolare la pressione atmosferica. Sembra nella foto qui sotto.

P è il valore desiderato in quota, P 0 è la densità dell'aria vicino alla superficie, g è l'accelerazione di caduta libera, h è l'altezza sopra la Terra, m è la massa molare del gas, t è la temperatura del sistema, r è la costante universale dei gas 8,3144598 J⁄( mol x K), ed e è il numero di Eichler pari a 2,71828.

Spesso nella formula sopra per la pressione atmosferica, viene utilizzato K invece di R - Costante di Boltzmann. La costante universale dei gas è spesso espressa attraverso il suo prodotto per il numero di Avogadro. È più conveniente per i calcoli quando il numero di particelle è espresso in moli.

Quando si effettuano i calcoli, è necessario tenere sempre in considerazione la possibilità di cambiamenti nella temperatura dell'aria dovuti a un cambiamento della situazione meteorologica o all'aumento di altitudine sul livello del mare, nonché alla latitudine geografica.

Calibro e vuoto

La differenza tra la pressione atmosferica e quella ambientale misurata è chiamata sovrappressione. A seconda del risultato cambia il nome della quantità.

Se è positivo, si chiama pressione relativa.

Se il risultato ottenuto ha segno meno si dice vacuometrico. Vale la pena ricordare che non può essere maggiore di quello barometrico.

Differenziale

Questo valore è la differenza di pressione nei diversi punti di misurazione. Di norma, viene utilizzato per determinare la caduta di pressione su qualsiasi apparecchiatura. Ciò è particolarmente vero nel settore petrolifero.

Avendo capito che tipo di grandezza termodinamica si chiama pressione e con quali formule si trova, possiamo concludere che questo fenomeno è molto importante, e quindi la sua conoscenza non sarà mai superflua.

I liquidi e i gas trasmettono la pressione loro applicata in tutte le direzioni. Ciò è affermato dalla legge di Pascal e dall'esperienza pratica.

Ma c'è anche il suo peso, che dovrebbe influenzare anche la pressione esistente nei liquidi e nei gas. Peso delle proprie parti o strati. Gli strati superiori di liquido premono su quelli centrali, quelli centrali su quelli inferiori e gli ultimi sul fondo. Cioè, noi si può parlare di esistenza di pressione da parte di una colonna di liquido appoggiata sul fondo.

Formula della pressione della colonna di liquido

La formula per calcolare la pressione di una colonna liquida di altezza h è la seguente:

dove ρ è la densità del liquido,
g - accelerazione di caduta libera,
h è l'altezza della colonna di liquido.

Questa è la formula per la cosiddetta pressione idrostatica di un fluido.

Pressione in colonne di liquidi e gas

La pressione idrostatica, cioè la pressione esercitata da un liquido a riposo, a qualsiasi profondità non dipende dalla forma del recipiente in cui si trova il liquido. La stessa quantità di acqua mentre era dentro vasi diversi, eserciterà una pressione diversa sul fondo. Grazie a questo, puoi creare un'enorme pressione anche con una piccola quantità di acqua.

Ciò fu dimostrato in modo molto convincente da Pascal nel XVII secolo. Inserì un tubo molto lungo e stretto in un barile chiuso pieno d'acqua. Salendo al secondo piano, versò solo una tazza d'acqua in questo tubo. La canna è scoppiata. L'acqua nel tubo, a causa del suo piccolo spessore, è salita a molto alta altitudine, e la pressione crebbe a livelli tali che la canna non poteva sopportarla. Lo stesso vale per i gas. Tuttavia, la massa dei gas è solitamente molto inferiore alla massa dei liquidi, quindi nella pratica la pressione nei gas dovuta al loro stesso peso può spesso essere ignorata. Ma in alcuni casi dobbiamo tenerne conto. Per esempio, Pressione atmosferica, che preme su tutti gli oggetti sulla Terra, ha Grande importanza in alcuni processi produttivi.

Grazie alla pressione idrostatica dell'acqua, le navi, che spesso non pesano centinaia, ma migliaia di chilogrammi, possono galleggiare e non affondare, poiché l'acqua preme su di esse, come se le spingesse fuori. Ma è proprio a causa della stessa pressione idrostatica che a grandi profondità le nostre orecchie si bloccano, ed è impossibile scendere a profondità molto grandi senza dispositivi speciali: uno scafandro o un batiscafo. Solo pochi abitanti del mare e dell'oceano si sono adattati a vivere in condizioni di forte pressione a grandi profondità, ma per lo stesso motivo non possono esistere in strati superiori acqua e possono morire se cadono in profondità.

L'idrostatica è la branca dell'idraulica che studia le leggi dell'equilibrio dei fluidi e considera l'applicazione pratica di queste leggi. Per comprendere l'idrostatica è necessario definire alcuni concetti e definizioni.

Legge di Pascal per l'idrostatica.

Nel 1653, lo scienziato francese B. Pascal scoprì una legge che viene comunemente chiamata legge fondamentale dell'idrostatica.

Suona così:

La pressione sulla superficie di un liquido prodotta da forze esterne viene trasmessa al liquido in modo uniforme in tutte le direzioni.

La legge di Pascal è facilmente comprensibile se si osserva la struttura molecolare della materia. Nei liquidi e nei gas, le molecole hanno una libertà relativa; sono in grado di muoversi l'una rispetto all'altra, a differenza dei solidi. Nei solidi, le molecole sono assemblate in reticoli cristallini.

La relativa libertà che hanno le molecole dei liquidi e dei gas consente di trasferire la pressione esercitata sul liquido o sul gas non solo nella direzione della forza, ma anche in tutte le altre direzioni.

La legge di Pascal per l'idrostatica è ampiamente utilizzata nell'industria. Su questa legge si basa il lavoro dell’automazione idraulica, che controlla macchine a controllo numerico, automobili, aeroplani e molte altre macchine idrauliche.

Definizione e formula della pressione idrostatica

Dalla legge di Pascal sopra descritta segue che:

La pressione idrostatica è la pressione esercitata su un fluido dalla gravità.

L'entità della pressione idrostatica non dipende dalla forma del recipiente in cui si trova il liquido ed è determinata dal prodotto

P = ρgh, dove

ρ – densità del liquido

g – accelerazione di caduta libera

h – profondità alla quale viene determinata la pressione.

Per illustrare questa formula, esaminiamo 3 vasi di forme diverse.

In tutti e tre i casi, la pressione del liquido sul fondo del recipiente è la stessa.

La pressione totale del liquido nel recipiente è uguale a

P = P0 + ρgh, dove

P0 – pressione sulla superficie del liquido. Nella maggior parte dei casi si assume che sia uguale alla pressione atmosferica.

Forza di pressione idrostatica

Selezioniamo un certo volume in un liquido in equilibrio, quindi tagliamolo in due parti lungo un piano arbitrario AB e scartiamo mentalmente una di queste parti, ad esempio quella superiore. In questo caso dobbiamo applicare delle forze al piano AB, la cui azione sarà equivalente all'azione della parte superiore scartata del volume sulla restante parte inferiore di esso.

Consideriamo nel piano di sezione AB un contorno chiuso di area ΔF, che include un punto arbitrario a. Su quest'area agisca una forza ΔP.

Poi pressione idrostatica la cui formula assomiglia

Рср = ΔP / ΔF

rappresenta la forza che agisce per unità di superficie, sarà chiamata pressione idrostatica media o sollecitazione di pressione idrostatica media sull'area ΔF.

La pressione reale nei diversi punti di quest'area può essere diversa: in alcuni punti può essere maggiore, in altri può essere inferiore alla pressione idrostatica media. È ovvio che nel caso generale, la pressione media Рср differirà meno dalla pressione reale nel punto a, quanto più piccola è l'area ΔF, e nel limite la pressione media coinciderà con la pressione reale nel punto a.

Per i fluidi in equilibrio, la pressione idrostatica del fluido è simile allo stress di compressione nei solidi.

L'unità SI di pressione è il newton per metro quadrato (N/m2) - si chiama pascal (Pa). Poiché il valore del pascal è molto piccolo, vengono spesso utilizzate unità ingrandite:

kilonewton per metro quadrato – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

meganewton per metro quadrato – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

Una pressione pari a 1*10 5 N/m 2 è detta bar (bar).

In un sistema fisico, l'unità di pressione intenzionale è dyne per centimetro quadrato (dyne/m2), in sistema tecnico– chilogrammo-forza per metro quadrato (kgf/m2). In pratica, la pressione del liquido viene solitamente misurata in kgf/cm2, mentre una pressione pari a 1 kgf/cm2 è detta atmosfera tecnica (at).

Tra tutte queste unità esiste la seguente relazione:

1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2

Va ricordato che esiste una differenza tra l'atmosfera tecnica (at) e l'atmosfera fisica (At). 1 At = 1.033 kgf/cm 2 e rappresenta pressione normale al livello del mare. La pressione atmosferica dipende dall'altitudine di un luogo sopra il livello del mare.

Misurazione della pressione idrostatica

In pratica usano vari modi tenendo conto dell’entità della pressione idrostatica. Se nel determinare la pressione idrostatica si tiene conto anche della pressione atmosferica agente sulla superficie libera del liquido, si parla di totale o assoluta. In questo caso il valore della pressione viene solitamente misurato in atmosfere tecniche, dette assolute (ata).

Spesso, quando si tiene conto della pressione, non si tiene conto della pressione atmosferica sulla superficie libera, determinando la cosiddetta pressione idrostatica in eccesso, o pressione relativa, cioè pressione idrostatica in eccesso. pressione superiore a quella atmosferica.

La pressione relativa è definita come la differenza tra la pressione assoluta in un liquido e la pressione atmosferica.

Rman = Rabs – Ratm

e vengono misurati anche in atmosfere tecniche, dette in questo caso eccesso.

Accade che la pressione idrostatica in un liquido sia inferiore a quella atmosferica. In questo caso si dice che il liquido ha il vuoto. L'entità del vuoto è uguale alla differenza tra la pressione atmosferica e quella assoluta nel liquido

Rvak = Ratm – Rabs

e viene misurato da zero all'atmosfera.

La pressione idrostatica dell’acqua ha due proprietà principali:
È diretto lungo la normale interna alla zona su cui agisce;
La quantità di pressione in un dato punto non dipende dalla direzione (cioè dall'orientamento nello spazio del sito in cui si trova il punto).

La prima proprietà è una semplice conseguenza del fatto che in un fluido in riposo non esistono forze tangenziali e di trazione.

Supponiamo che la pressione idrostatica non sia diretta lungo la normale, cioè non perpendicolare, ma ad una certa angolazione rispetto al sito. Quindi può essere scomposto in due componenti: normale e tangente. La presenza di una componente tangenziale, dovuta all'assenza di forze di resistenza alle forze di taglio in un fluido in riposo, porterebbe inevitabilmente al movimento del fluido lungo la piattaforma, cioè le avrebbe sconvolto l'equilibrio.

Quindi l'unico direzione possibile la pressione idrostatica è la sua direzione normale al sito.

Se assumiamo che la pressione idrostatica sia diretta non lungo la normale interna, ma lungo quella esterna, ad es. non all'interno dell'oggetto in esame ma all'esterno di esso, quindi a causa del fatto che il liquido non resiste alle forze di trazione, le particelle del liquido inizierebbero a muoversi e il suo equilibrio verrebbe interrotto.

Di conseguenza, la pressione idrostatica dell'acqua è sempre diretta lungo la normale interna e rappresenta la pressione di compressione.

Da questa stessa regola ne consegue che se la pressione cambia in un punto, la pressione in qualsiasi altro punto di questo liquido cambia della stessa quantità. Questa è la legge di Pascal, che è formulata come segue: La pressione esercitata su un liquido si trasmette all'interno del liquido in tutte le direzioni con la stessa forza.

Il funzionamento delle macchine funzionanti sotto pressione idrostatica si basa sull'applicazione di questa legge.

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Un altro fattore che influenza il valore della pressione è la viscosità del liquido, che fino a poco tempo fa veniva solitamente trascurata. Con l'avvento delle unità funzionanti ad alta pressione si è dovuto tenere conto anche della viscosità. Si è scoperto che quando la pressione cambia, la viscosità di alcuni liquidi, come gli oli, può cambiare più volte. E questo già determina la possibilità di utilizzare tali liquidi come mezzo di lavoro.

L'impianto idraulico, a quanto pare, non fornisce molti motivi per addentrarsi nella giungla di tecnologie, meccanismi o impegnarsi in calcoli scrupolosi per costruire schemi complessi. Ma una visione del genere è uno sguardo superficiale all’impianto idraulico. Il vero settore idraulico non è in alcun modo inferiore in termini di complessità ai processi e, come molti altri settori, richiede un approccio professionale. A sua volta, la professionalità è un solido bagaglio di conoscenze su cui si basa l'idraulica. Immergiamoci (anche se non troppo profondamente) nel flusso della formazione idraulica per fare un passo avanti verso lo status professionale di idraulico.

Le basi fondamentali dell'idraulica moderna furono formate quando Blaise Pascal scoprì che l'azione della pressione del fluido è costante in ogni direzione. L'azione della pressione del liquido è diretta perpendicolarmente alla superficie.

Se un dispositivo di misurazione (manometro) viene posto sotto uno strato di liquido ad una certa profondità e il suo elemento sensibile è diretto in direzioni diverse, le letture della pressione rimarranno invariate in qualsiasi posizione del manometro.

Cioè la pressione del fluido non dipende in alcun modo dal cambio di direzione. Ma la pressione del fluido ad ogni livello dipende dal parametro di profondità. Se il misuratore di pressione viene avvicinato alla superficie del liquido, la lettura diminuirà.

Di conseguenza, durante l'immersione, le letture misurate aumenteranno. Inoltre, in condizioni di raddoppio della profondità, anche il parametro di pressione raddoppierà.

La legge di Pascal dimostra chiaramente l'effetto della pressione dell'acqua nelle condizioni più familiari della vita moderna.

Pertanto, ogni volta che si fissa la velocità di movimento di un fluido, parte della sua pressione statica iniziale viene utilizzata per organizzare questa velocità, che successivamente esiste come velocità di pressione.

Volume e portata

Il volume del fluido che passa attraverso un determinato punto in un dato momento è considerato volume del flusso o portata. Il volume del flusso è solitamente espresso in litri al minuto (L/min) ed è correlato alla pressione relativa del fluido. Ad esempio, 10 litri al minuto a 2,7 atm.

La portata (velocità del fluido) è definita come velocità media, al quale il fluido passa dato punto. Tipicamente espresso in metri al secondo (m/s) o metri al minuto (m/min). La portata è fattore importante durante la calibrazione delle linee idrauliche.

Il volume e la velocità del flusso del fluido sono tradizionalmente considerati indicatori “correlati”. A parità di volume di trasmissione la velocità può variare a seconda della sezione del passaggio

Volume e portata sono spesso considerati contemporaneamente. A parità di altre condizioni (assumendo che il volume in ingresso rimanga costante), la portata aumenta al diminuire della sezione trasversale o della dimensione del tubo e la portata diminuisce all'aumentare della sezione trasversale.

Pertanto, si osserva un rallentamento della velocità del flusso parti larghe nei gasdotti e nelle strozzature, al contrario, la velocità aumenta. In questo caso, il volume d'acqua che passa attraverso ciascuno di essi punti di controllo, Rimane invariato.

Principio di Bernoulli

Il noto principio di Bernoulli si basa sulla logica secondo cui un aumento (diminuzione) della pressione di un fluido è sempre accompagnato da una diminuzione (aumento) della velocità. Al contrario, un aumento (diminuzione) della velocità del fluido porta ad una diminuzione (aumento) della pressione.

Questo principio è alla base di numerosi fenomeni abituali idraulici. Come esempio banale, il principio di Bernoulli è responsabile della "retrazione verso l'interno" della tenda della doccia quando l'utente apre l'acqua.

La differenza di pressione tra l'esterno e l'interno esercita una forza sulla tenda della doccia. Con questo sforzo vigoroso il sipario viene tirato verso l’interno.

Un altro chiaro esempio è una bottiglia di profumo con ugello spray, quando viene creata un'area bassa pressione a causa dell'elevata velocità dell'aria. E l'aria trasporta con sé il liquido.

Principio di Bernoulli per l'ala di un aereo: 1 - bassa pressione; 2— alta pressione; 3 — flusso veloce; 4 — flusso lento; 5 - ala

Il principio di Bernoulli mostra anche perché le finestre di una casa tendono a rompersi spontaneamente durante gli uragani. In questi casi, la velocità estremamente elevata dell'aria all'esterno della finestra porta al fatto che la pressione all'esterno diventa molto inferiore alla pressione all'interno, dove l'aria rimane praticamente immobile.

Una differenza significativa di forza spinge semplicemente le finestre verso l'esterno, provocando la rottura del vetro. Quindi quando si avvicina forte uragano Fondamentalmente, dovresti aprire le finestre il più ampio possibile per equalizzare la pressione all'interno e all'esterno dell'edificio.

E ancora un paio di esempi in cui funziona il principio di Bernoulli: l'ascesa di un aeroplano con successivo volo dovuto alle ali e il movimento delle "palle curve" nel baseball.

In entrambi i casi si crea una differenza nella velocità dell'aria che passa davanti all'oggetto dall'alto e dal basso. Nelle ali degli aerei la differenza di velocità è creata dal movimento dei flap; nel baseball è la presenza di un bordo ondulato.

Pratica dell'idraulico domestico