Uwiano wa nguvu kwa eneo. Nguvu ya shinikizo na shinikizo

FIZIA. 1. Somo na muundo wa fizikia Fizikia ni sayansi ambayo inasoma rahisi zaidi na wakati huo huo muhimu zaidi. mali ya jumla na sheria za mwendo wa vitu vya ulimwengu wa nyenzo unaotuzunguka. Kutokana na hali hii ya kawaida, hakuna matukio ya asili ambayo hayana mali ya kimwili. mali... Ensaiklopidia ya kimwili

Sayansi ambayo inasoma rahisi zaidi na wakati huo huo mifumo ya jumla ya matukio ya asili, takatifu na muundo wa jambo na sheria za mwendo wake. Dhana za fiziolojia na sheria zake ni msingi wa sayansi yote ya asili. F. ni ya idadi halisi ya sayansi na masomo ... Ensaiklopidia ya kimwili

FIZIA- FIZIA, sayansi ambayo inasoma, pamoja na kemia, sheria za jumla za mabadiliko ya nishati na jambo. Sayansi zote mbili zinatokana na sheria mbili za msingi za sayansi ya asili: sheria ya uhifadhi wa wingi (sheria ya Lomonosov, Lavoisier) na sheria ya uhifadhi wa nishati (R. Mayer, Jaul... ... Encyclopedia kubwa ya Matibabu

Fizikia ya nyota ni moja wapo ya matawi ya unajimu ambayo husoma upande wa mwili wa nyota (misa, wiani, ...). Yaliyomo 1 Vipimo, wingi, msongamano, mwangaza wa nyota 1.1 Misa ya nyota ... Wikipedia

I. Somo na muundo wa fizikia Fizikia ni sayansi ambayo inasoma rahisi zaidi na wakati huo huo sheria za jumla zaidi za matukio ya asili, mali na muundo wa suala na sheria za mwendo wake. Kwa hivyo, dhana za F. na sheria zingine ndizo msingi wa kila kitu ... ...

Kwa maana pana, shinikizo kubwa kuliko shinikizo la anga; katika kazi maalum za kiufundi na kisayansi, shinikizo linalozidi sifa ya thamani ya kila kazi. Mgawanyiko wa D. v., ambao kwa kawaida hupatikana katika fasihi. juu na ... Encyclopedia kubwa ya Soviet

- (kutoka asili ya Kigiriki ya physis). Watu wa kale waliita fizikia utafiti wowote wa ulimwengu unaozunguka na matukio ya asili. Uelewa huu wa neno fizikia ulibaki hadi mwisho wa karne ya 17. Baadaye, idadi ya taaluma maalum zilionekana: kemia, ambayo inasoma mali ... ... Encyclopedia ya Collier

Utafiti wa ushawishi unaotolewa kwenye suala na shinikizo la juu sana, pamoja na uundaji wa mbinu za kupata na kupima shinikizo kama hilo. Historia ya maendeleo ya fizikia ya shinikizo la juu ni mfano wa kushangaza wa maendeleo ya haraka isiyo ya kawaida katika sayansi, ... ... Encyclopedia ya Collier

Fizikia ya hali ngumu ni tawi la fizikia ya vitu vilivyofupishwa, kazi ambayo ni kuelezea mali ya asili ya vitu vikali kutoka kwa mtazamo wa muundo wao wa atomiki. Ilikua kwa kasi katika karne ya 20 baada ya ugunduzi wa mechanics ya quantum.... ... Wikipedia

Yaliyomo 1 Mbinu za maandalizi 1.1 Uvukizi wa vimiminika ... Wikipedia

Vitabu

• Fizikia. darasa la 7. Kitabu cha maandishi cha A. V. Peryshkin. Wima. Kiwango cha Kielimu cha Jimbo la Shirikisho, Khannanova Tatyana Andreevna, Khannanov Nail Kutdusovich, Mwongozo huo ni sehemu muhimu ya tata ya elimu ya A. V. Peryshkin "Darasa la 7-9", ambalo limerekebishwa kulingana na mahitaji ya Kiwango kipya cha Kielimu cha Jimbo la Shirikisho. … Jamii: Fizikia. Astronomia (darasa la 7-9) Mfululizo: Fizikia Mchapishaji: Bustard,
• Kitabu cha kazi cha Fizikia cha darasa la 7 kwa kitabu cha maandishi A.V. Peryshkina, T. Khannanova, N. Khannanov, Mwongozo ni sehemu muhimu ya tata ya elimu ya A.V. darasa la 7-9”, ambalo limerekebishwa kulingana na mahitaji ya Kiwango kipya cha Kielimu cha Jimbo la Shirikisho. Katika... Kitengo:

Ili kuelewa ni shinikizo gani katika fizikia, hebu fikiria mfano rahisi na unaojulikana kwa kila mtu. Ambayo?

Katika hali ambapo tunahitaji kukata sausage, tutatumia kitu kali zaidi - kisu, na si kijiko, kuchana au kidole. Jibu ni dhahiri - kisu ni kali zaidi, na nguvu zote tunazotumia zinasambazwa kando ya makali nyembamba sana ya kisu, na kuleta athari ya juu kwa namna ya kutenganisha sehemu ya kitu, i.e. soseji. Mfano mwingine ni kwamba tunasimama juu ya theluji iliyolegea. Miguu yangu inalegea na kutembea si raha sana. Kwa nini basi watelezaji wa theluji wanatupita kwa urahisi na kwa kasi kubwa, bila kuzama au kuchanganyikiwa kwenye theluji ileile iliyolegea? Kwa wazi, theluji ni sawa kwa kila mtu, wote wanaoteleza na watembea kwa miguu, lakini athari inayo juu yake ni tofauti.

Kwa takriban shinikizo sawa, yaani, uzito, eneo la uso la kushinikiza juu ya theluji hutofautiana sana. Eneo la skis ni kubwa zaidi kuliko eneo la pekee ya kiatu, na, ipasavyo, uzani husambazwa juu ya uso mkubwa. Ni nini kinachosaidia au, kinyume chake, hutuzuia kuathiri vyema uso? Kwa nini kisu kikali hukata mkate vizuri zaidi, wakati skis gorofa, pana hushikilia uso vizuri zaidi, na kupunguza kupenya kwenye theluji? Katika kozi ya fizikia ya darasa la saba, wanasoma dhana ya shinikizo kwa hili.

Shinikizo katika fizikia

Nguvu inayotumika kwenye uso wowote inaitwa nguvu ya shinikizo. Na shinikizo ni kiasi cha kimwili ambacho ni sawa na uwiano wa nguvu ya shinikizo inayotumiwa kwenye uso maalum kwa eneo la uso huu. Njia ya kuhesabu shinikizo katika fizikia ni kama ifuatavyo.

p ni wapi shinikizo,
F - nguvu ya shinikizo,
s ni eneo la uso.

Tunaona jinsi shinikizo limeteuliwa katika fizikia, na pia tunaona kuwa kwa nguvu sawa, shinikizo ni kubwa katika kesi wakati eneo la usaidizi au, kwa maneno mengine, eneo la mawasiliano la miili inayoingiliana ni ndogo. Na, kinyume chake, kwa ongezeko la eneo la usaidizi, shinikizo hupungua. Ndiyo maana kisu chenye ncha kali zaidi hupunguza mwili wowote, na misumari iliyopigwa kwenye ukuta ina vidokezo vikali. Na ndiyo sababu skis hukaa kwenye theluji bora zaidi kuliko bila wao.

Vitengo vya shinikizo

Kipimo cha kipimo cha shinikizo ni 1 newton kwa kila mita ya mraba - hizi ni kiasi ambacho tayari tunajulikana kutoka kwa kozi ya darasa la saba. Tunaweza pia kubadilisha vitengo vya shinikizo N/m2 hadi pascal, vitengo vilivyopewa jina la mwanasayansi wa Ufaransa Blaise Pascal, ambaye alibuni kinachojulikana kama Sheria ya Pascal. 1 N/m = 1 Pa. Katika mazoezi, vitengo vingine vya kipimo cha shinikizo pia hutumiwa - milimita ya zebaki, baa, na kadhalika.

Hebu fikiria silinda iliyofungwa iliyojaa hewa, na pistoni imewekwa juu. Ukianza kushinikiza kwenye bastola, kiasi cha hewa kwenye silinda kitaanza kupungua, molekuli za hewa zitaanza kugongana na bastola zaidi na zaidi, na shinikizo la hewa iliyoshinikizwa kwenye pistoni itaongezeka. .

Ikiwa pistoni sasa imetolewa kwa kasi, hewa iliyoshinikizwa itaisukuma kwa kasi juu. Hii itatokea kwa sababu, kwa eneo la mara kwa mara la pistoni, nguvu inayofanya kazi kwenye pistoni kutoka kwa hewa iliyoshinikizwa itaongezeka. Eneo la bastola lilibaki bila kubadilika, lakini nguvu inayotolewa na molekuli za gesi iliongezeka, na shinikizo liliongezeka ipasavyo.

Au mfano mwingine. Mtu anasimama chini, anasimama kwa miguu yote miwili. Katika nafasi hii, mtu yuko vizuri na haoni usumbufu wowote. Lakini nini kitatokea ikiwa mtu huyu anaamua kusimama kwa mguu mmoja? Atainamisha mguu wake mmoja kwenye goti, na sasa atapumzika chini na mguu mmoja tu. Katika nafasi hii, mtu atahisi usumbufu fulani, kwa sababu shinikizo kwenye mguu limeongezeka, takriban mara 2. Kwa nini? Kwa sababu eneo ambalo mvuto sasa unamkandamiza mtu chini imepungua kwa mara 2. Hapa kuna mfano wa shinikizo ni nini na jinsi inavyoweza kugunduliwa kwa urahisi katika maisha ya kila siku.

Kwa mtazamo wa fizikia, shinikizo ni kiasi cha kimwili ambacho ni nambari sawa na nguvu inayofanya kazi kwa uso kwa kila eneo la kitengo cha uso fulani. Kwa hiyo, ili kuamua shinikizo katika hatua fulani juu ya uso, sehemu ya kawaida ya nguvu inayotumiwa kwenye uso imegawanywa na eneo la kipengele kidogo cha uso ambacho nguvu hii hufanya. Na ili kuamua shinikizo la wastani juu ya eneo lote, sehemu ya kawaida ya nguvu inayofanya kazi kwenye uso inapaswa kugawanywa na eneo la jumla la uso huu.

Shinikizo hupimwa kwa pascals (Pa). Kitengo hiki cha kipimo cha shinikizo kilipata jina lake kwa heshima ya mwanahisabati wa Ufaransa, mwanafizikia na mwandishi Blaise Pascal, mwandishi wa sheria ya msingi ya hydrostatics - Sheria ya Pascal, ambayo inasema kwamba shinikizo lililowekwa kwenye kioevu au gesi hupitishwa kwa hatua yoyote. bila mabadiliko katika pande zote. Kitengo cha shinikizo "pascal" kilianzishwa kwanza katika mzunguko nchini Ufaransa mwaka wa 1961, kulingana na amri ya vitengo, karne tatu baada ya kifo cha mwanasayansi.

Pascal moja ni sawa na shinikizo linalosababishwa na nguvu ya newton moja, kusambazwa sawasawa, na kuelekezwa perpendicular kwa uso wa mita moja ya mraba.

Pascals hupima shinikizo la mitambo (shinikizo la mitambo), lakini pia moduli ya elastic, moduli ya Young, moduli ya wingi, nguvu ya mavuno, kikomo cha uwiano, nguvu ya mkazo, nguvu ya kukata, shinikizo la sauti na shinikizo la osmotic. Kijadi, ni katika pascals kwamba sifa muhimu zaidi za mitambo ya vifaa katika vifaa vya nguvu zinaonyeshwa.

Mazingira ya kiufundi (saa), kimwili (atm), nguvu ya kilo kwa kila sentimita ya mraba (kgf/cm2)

Mbali na pascal, vitengo vingine (zisizo za mfumo) pia hutumiwa kupima shinikizo. Sehemu moja kama hiyo ni "anga" (saa). Shinikizo la angahewa moja ni takriban sawa na shinikizo la anga kwenye uso wa Dunia kwenye usawa wa bahari. Leo, "anga" inahusu anga ya kiufundi (saa).

Mazingira ya kiufundi (saa) ni shinikizo linalotolewa na nguvu ya kilo moja (kgf) iliyosambazwa sawasawa juu ya eneo la sentimita moja ya mraba. Na kilo moja ya nguvu, kwa upande wake, ni sawa na nguvu ya mvuto inayofanya kazi kwenye mwili wenye uzito wa kilo moja chini ya hali ya kuongeza kasi ya mvuto sawa na 9.80665 m / s2. Nguvu ya kilo moja kwa hivyo ni sawa na 9.80665 mpya, na angahewa 1 inageuka kuwa sawa na 98066.5 Pa. 1 kwa = 98066.5 Pa.

Kwa mfano, shinikizo katika matairi ya gari hupimwa katika angahewa kwa mfano, shinikizo la tairi lililopendekezwa kwa basi la abiria la GAZ-2217 ni anga 3.

Kuna pia "anga ya mwili" (atm), inayofafanuliwa kama shinikizo la safu ya zebaki, urefu wa 760 mm, kwa msingi wake, ikizingatiwa kuwa msongamano wa zebaki ni 13595.04 kg/m3, kwa joto la 0 ° C na chini ya hali ya kuongeza kasi ya mvuto sawa na 9, 80665 m / s2. Kwa hiyo inageuka kuwa 1 atm = 1.033233 atm = 101,325 Pa.

Kuhusu nguvu ya kilo kwa kila sentimita ya mraba (kgf/cm2), kitengo hiki cha shinikizo la ziada ni sawa na shinikizo la kawaida la anga na usahihi mzuri, ambayo wakati mwingine ni rahisi kwa kutathmini athari mbalimbali.

Sehemu ya "bar" ya mfumo wa nje ni takriban sawa na anga moja, lakini ni sahihi zaidi - haswa 100,000 Pa. Katika mfumo wa CGS, upau 1 ni sawa na dynes 1,000,000/cm2. Hapo awali, jina "bar" lilipewa kitengo sasa kinachoitwa "bariamu" na sawa na 0.1 Pa au katika mfumo wa CGS 1 bariamu = 1 dyne/cm2. Neno "bar", "bariamu" na "barometer" yote yanatokana na neno moja la Kigiriki la "mvuto".

Kitengo cha mbar (millibar), sawa na pau 0.001, mara nyingi hutumiwa kupima shinikizo la anga katika hali ya hewa. Na kupima shinikizo kwenye sayari ambapo anga ni rarefied sana - μbar (microbar), sawa na 0.000001 bar. Kwenye viwango vya shinikizo la kiufundi, mara nyingi kiwango hicho huhitimu katika baa.

Milimita ya zebaki (mmHg), milimita ya maji (mmHg)

Kitengo kisicho cha utaratibu cha kipimo "millimeter ya zebaki" ni sawa na 101325/760 = 133.3223684 Pa. Imeteuliwa "mmHg", lakini wakati mwingine huitwa "torr" - kwa heshima ya mwanafizikia wa Italia, mwanafunzi wa Galileo, Evangelista Torricelli, mwandishi wa wazo la shinikizo la anga.

Kitengo kiliundwa kuhusiana na njia rahisi ya kupima shinikizo la anga na barometer, ambayo safu ya zebaki iko katika usawa chini ya ushawishi wa shinikizo la anga. Zebaki ina msongamano mkubwa wa takriban 13600 kg/m3 na ina sifa ya shinikizo la chini la mvuke iliyojaa kwenye joto la kawaida, ndiyo sababu zebaki ilichaguliwa kwa barometers kwa wakati mmoja.

Katika kiwango cha bahari, shinikizo la anga ni takriban 760 mm Hg, ni thamani hii ambayo sasa inachukuliwa kuwa shinikizo la anga la kawaida, sawa na 101325 Pa au anga moja ya kimwili, 1 atm. Hiyo ni, milimita 1 ya zebaki ni sawa na 101325/760 pascal.

Shinikizo hupimwa kwa milimita za zebaki katika dawa, hali ya hewa, na urambazaji wa anga. Katika dawa, shinikizo la damu hupimwa kwa mmHg, katika teknolojia ya utupu imehitimu katika mmHg, pamoja na baa. Wakati mwingine hata huandika tu mikroni 25, ikimaanisha mikroni ya zebaki tunapozungumza juu ya uokoaji, na vipimo vya shinikizo hufanywa na vipimo vya utupu.

Katika baadhi ya matukio, milimita ya safu ya maji hutumiwa, na kisha safu ya maji ya 13.59 mm = 1 mm Hg. Wakati mwingine hii inafaa zaidi na inafaa. Milimita ya safu ya maji, kama milimita ya zebaki, ni kitengo kisicho cha kimfumo, sawa na shinikizo la hydrostatic ya mm 1 ya safu ya maji, ambayo safu hii hufanya juu ya msingi wa gorofa kwenye joto la safu ya maji ya 4 °. C.

Shinikizo ni uwiano wa nguvu inayofanya kazi sawa na uso kwa eneo la uso huo. Shinikizo hupimwa kwa pascals (1 Pa ni shinikizo ambalo nguvu ya newton 1 hutoa wakati inatumiwa kwenye uso wa mita moja ya mraba).

Nguvu ya shinikizo ni nguvu inayotolewa na shinikizo kwenye uso maalum. Inapimwa kwa newtons (1 N). Sehemu ndogo ya uso ambayo shinikizo hili linatumika, nguvu ndogo inaweza kutumika ambayo athari inayotarajiwa inaweza kupatikana.

Nguvu ya shinikizo hufanya juu ya uso perpendicular yake. Haiwezi kutambuliwa na shinikizo. Kuamua shinikizo, unahitaji kugawanya nguvu zake kwa eneo la uso ambalo linatumika. Ikiwa nguvu sawa hutumiwa kwenye nyuso za maeneo tofauti, basi shinikizo litakuwa kubwa zaidi ambapo eneo la usaidizi ni ndogo. Ikiwa shinikizo na eneo la uso linajulikana, basi nguvu ya shinikizo inaweza kupatikana kwa kuzidisha shinikizo kwa eneo hilo.

Nguvu daima ni lazima ielekezwe perpendicular kwa uso ambayo inathiri. Kulingana na ya tatu, ni sawa na moduli yake.

Nguvu yoyote inaweza kucheza nafasi ya nguvu ya shinikizo. Hii inaweza kuwa uzito unaoharibu usaidizi, au nguvu inayoshinikiza mwili kwenye uso fulani, na kadhalika.

Vimiminika vinapogusana na yabisi, hutenda juu yao kwa nguvu fulani, inayoitwa nguvu ya shinikizo. Katika maisha ya kila siku, unaweza kujisikia athari za nguvu hizo kwa kufunika ufunguzi wa bomba kwa kidole chako, ambayo maji hutoka. Ikiwa unamwaga zebaki kwenye puto ya mpira, unaweza kuona kwamba kuta zake zitaanza kujitokeza nje. Nguvu inaweza pia kuathiri maji mengine.

Wakati miili imara inapogusana, nguvu ya elastic hutokea wakati sura yao au kiasi kinabadilika. Katika vinywaji, nguvu kama hizo hazitoke wakati wa kubadilisha sura. Ukosefu wa elasticity kuhusiana na mabadiliko katika sura huamua uhamaji wa vinywaji. Wakati maji yanasisitizwa (kiasi chao kinabadilika), nguvu za elastic zitajidhihirisha. Hii ndio inaitwa nguvu ya shinikizo. Hiyo ni, ikiwa kioevu hufanya juu ya miili mingine inayowasiliana nayo kwa nguvu ya shinikizo, inamaanisha kuwa iko katika hali iliyoshinikizwa. Kadiri kiowevu kinavyogandamizwa, ndivyo nguvu za shinikizo zinazoweza kusababisha zitakavyokuwa.

Kama matokeo ya ukandamizaji, wiani wa vitu huongezeka, hivyo vinywaji vina elasticity, ambayo inajidhihirisha kuhusiana na wiani wao. Ikiwa chombo kinafungwa na pistoni na uzito umewekwa juu, basi wakati pistoni inapungua, kioevu kitaanza kukandamiza. Nguvu ya shinikizo itatokea ndani yake, ambayo itasawazisha uzito wa pistoni na mzigo juu yake. Ikiwa utaendelea kuongeza mzigo kwenye pistoni, maji yataendelea kukandamizwa, na nguvu ya shinikizo inayoongezeka itakuwa na lengo la kusawazisha mzigo.

Vimiminika vyote (kwa kiwango kikubwa au kidogo) vinaweza kukandamizwa, kwa hivyo inawezekana kupima kiwango cha ukandamizaji wao, ambao unalingana na nguvu fulani ya shinikizo.

Ili kupunguza shinikizo juu ya uso, ikiwa haiwezekani kupunguza nguvu, ni muhimu kuongeza eneo la msaada. Kinyume chake, ili kuongeza shinikizo, unahitaji kupunguza eneo ambalo nguvu zake hufanya.

Molekuli za gesi hazijaunganishwa (au zimeunganishwa dhaifu sana) kwa kila mmoja kwa nguvu ya mwingiliano. Kwa hiyo, hutembea kwa machafuko, karibu kwa uhuru, kujaza kiasi kizima cha chombo kilichotolewa kwao. Katika suala hili, mali ya gesi hutofautiana na yale na hutegemea shinikizo kwa kiasi kikubwa zaidi kuliko ile ya vinywaji. Wanachofanana ni kwamba shinikizo la vimiminika na gesi haitegemei umbo la chombo ambamo vinaweza kuwekwa.