Суюктукка тартылуу күчү таасир эткендиктен, суюк заттын салмагы бар. Салмак – бул анын таянычка, башкача айтканда, куюлган идиштин түбүнө басуу күчү. Паскаль мыйзамы мындай дейт: суюктукка болгон басым анын күчүн өзгөртпөстөн анын каалаган чекитине берилет. Идиштин түбүнө жана дубалдарына суюктуктун басымын кантип эсептөө керек? Биз макаланы иллюстративдик мисалдар менен түшүнөбүз.
Тажрыйба
Бизде суюктук толтурулган цилиндр түрүндөгү идиш бар деп элестетели. Суюктук катмарынын бийиктигин h, идиш түбүнүн аянтын - S, ал эми суюктуктун тыгыздыгын - ρ деп белгилейбиз. Керектүү басым - P. Бул бетке 90 ° бурчта аракеттенген күчтү ушул беттин аянтына бөлүү жолу менен эсептелет. Биздин учурда, бети идиштин түбү болуп саналат. P=F/S.
Идиштин түбүнө суюктуктун басымынын күчү салмак болуп саналат. Ал басымдын күчүнө барабар. Биздин суюктук кыймылсыз болгондуктан, салмагы тартылуу күчү менен барабар(Fструктура) суюктукка таасир этет, демек басым күчү (F=Fstrength). Fheavy төмөнкүчө табылды: суюктуктун массасын (м) эркин түшүү ылдамдыгына (g) көбөйтүңүз. Эгерде суюктуктун тыгыздыгы жана анын идиштеги көлөмү канча экендиги белгилүү болсо, массаны табууга болот. m=ρ×V. Идиш цилиндр формасында болот, ошондуктан биз цилиндрдин негизги аянтын суюк катмардын бийиктигине (V=S×h) көбөйтүү менен анын көлөмүн табабыз.
Идиштин түбүндөгү суюктуктун басымын эсептөө
Бул жерде биз эсептей турган чоңдуктар: V=S×h; m=ρ×V; F=m×g. Аларды биринчи формулага алмаштырып, төмөнкү туюнтманы алалы: P=ρ×S×h×g/S. Алымдагы жана бөлүүчүдөгү S аянтын азайталы. Бул формуладан жок болот, бул түбүнө басым идиштин аянтына көз каранды эмес дегенди билдирет. Мындан тышкары, ал идиштин формасына көз каранды эмес.
Суюктуктун идиштин түбүндө пайда кылган басымы гидростатикалык басым деп аталат. "Гидро" бул "суу" жана статикалык, анткени суюктук кыймылсыз. Бардык өзгөртүүлөрдөн кийин алынган формуланы колдонуп (P=ρ×h×g) идиштин түбүндөгү суюктуктун басымын аныктагыла. Суюктук канчалык тыгыз болсо, анын идиштин түбүнө басымы ошончолук чоң экенин туюнтмасынан көрүүгө болот. h. мааниси кандай экенин кененирээк талдап көрөлү.
Суюктук мамычасында басым
Идиштин түбүн белгилүү бир өлчөмдө көбөйттүк дейли, суюктук үчүн кошумча орун коштук. Эгер балыкты идишке салсак, мурунку эксперименттеги идиш менен экинчи чоңойтулган идиштеги басым бирдей болобу? Балыктын астында калгандан басым өзгөрөбүсуу барбы? Жок, үстүндө белгилүү бир суюктук катмары болгондуктан, ага тартылуу күчү таасир этет, бул суунун салмагы бар дегенди билдирет. Төмөндө эмненин мааниси жок. Демек, басымды суюктуктун калыңдыгынан таба алабыз, ал эми h – тереңдик. Бул сөзсүз түрдө түбүнө чейинки аралык эмес, түбү төмөн болушу мүмкүн.
Балыкты 90° буруп, ошол эле тереңдикте калтырганыбызды элестетели. Бул ага болгон басымды өзгөртөбү? Жок, анткени тереңдикте бардык багыттар боюнча бирдей. Балыкты идиштин дубалына жакындатсак, ал ошол эле тереңдикте калса ага болгон басым өзгөрөбү? Жок. Бардык учурларда h тереңдиктеги басым ошол эле формула менен эсептелинет. Бул бул формула идиштин түбүнө жана дубалдарына суюктуктун басымын h тереңдикте, б.а. суюктуктун калыңдыгында табууга мүмкүндүк берет дегенди билдирет. Канчалык терең болсо, ошончолук чоң болот.
Жаңайлуу идиштеги басым
Бизде узундугу 1 мдей түтүк бар деп элестетели, ичине суюктукту куюп, ал толугу менен толтурулат. Этегине чейин толтурулган так эле түтүктү алып, аны бир бурчка коюп көрөлү. Идиштер бирдей жана бирдей суюктук менен толтурулган. Демек, биринчи жана экинчи түтүкчөлөрдөгү суюктуктун массасы менен салмагы бирдей. Бул идиштердин түбүндө жайгашкан чекиттерде басым бирдей болобу? Бир караганда, суюктуктардын массасы бирдей болгондуктан, басым P1 P2 барабар окшойт. Келгиле, ушундай деп ойлойлу жана аны текшерүү үчүн эксперимент жасайлы.
Бул түтүктөрдүн төмөнкү бөлүктөрүн кичинекей түтүк менен туташтырыңыз. ЭгерP1 =P2 деген божомолубуз туура, суюктук бир жакка агып кетеби? Жок, анткени анын бөлүкчөлөрүнө бири-бирин компенсациялай турган карама-каршы багыттагы күчтөр таасир этет.
Келгиле, жантайыңкы түтүктүн башына воронканы бекители. Ал эми вертикалдык түтүккө биз тешик жасап, ага ылдый ийилген түтүк киргизебиз. Тешиктин деңгээлиндеги басым эң жогору жагына караганда көбүрөөк. Бул суюктук ичке түтүк аркылуу агып, воронканы толтурат дегенди билдирет. Жантайган түтүктөгү суюктуктун массасы көбөйөт, суюктук сол түтүктөн оңго агып, андан кийин көтөрүлүп, тегерекче айланат.
Эми воронканын үстүнө турбинаны орнотобуз, аны электр генераторуна туташтырабыз. Ошондо бул система эч кандай кийлигишүүсүз, өз алдынча электр энергиясын иштеп чыгат. Ал тынымсыз иштей берет. Бул "түбөлүк кыймылдаткыч" болуп көрүнөт. Бирок 19-кылымдын башында эле Франциянын илимдер академиясы мындай долбоорлорду кабыл алуудан баш тарткан. Энергияны сактоо мыйзамы “түбөлүк кыймылдаткычты” түзүү мүмкүн эместигин айтат. Демек, P1 =P2 деген божомолубуз туура эмес. Чынында P1< P2. Анда суюктуктун бурчта жайгашкан түтүктөгү идиштин түбүнө жана дубалдарына болгон басымын кантип эсептөө керек?
Суюк мамычанын бийиктиги жана басым
Билүү үчүн, келгиле, төмөнкү ой жүгүртүү экспериментин жасайлы. Суюктук толтурулган идиш алыңыз. Ага эки түтүктү салабызметалл тор. Бирин тигинен, экинчисин кыйшайтып, анын астыңкы учу биринчи түтүктүн түбүндөй тереңдикте жайгаштырабыз. Идиштер h бирдей тереңдикте болгондуктан, суюктуктун идиштин түбүнө жана дубалдарына болгон басымы да бирдей болот.
Эми түтүктөрдүн бардык тешиктерин жабыңыз. Катуу болуп калгандыктан, алардын астыңкы бөлүктөрүндөгү басым өзгөрөбү? Жок. Басым бирдей, идиштердин көлөмү бирдей болгону менен вертикалдык түтүктөгү суюктуктун массасы азыраак. Түтүктүн түбү жайгашкан тереңдик суюктук мамычасынын бийиктиги деп аталат. Бул түшүнүккө аныктама берели: бул эркин бетинен суюктуктун берилген чекитине чейинки вертикалдуу өлчөнгөн аралык. Биздин мисалда суюктук мамычасынын бийиктиги бирдей, демек басым да бирдей. Мурунку экспериментте оң түтүктөгү суюктук мамычасынын бийиктиги сол жактагыдан чоңураак. Демек, P1 басымы P2 караганда аз.
