Chuqurlikka qarab suv bosimi. Okean tubidagi suv bosimi

Eslatib o'tamiz, bosim p nisbati bilan belgilanadi

bu erda F - bosim kuchining moduli, S - bosim kuchi ta'sir qiladigan sirt maydoni. Bosim kuchi sirtga perpendikulyar yo'naltiriladi.

Bosim skalyar kattalikdir. U N paskalda (Pa) o'lchanadi: 1 Pa \u003d 1 N / m 2. Atmosfera bosimi taxminan 105 Pa. Suyuqlikning ustki qatlamlari o'z vaznini pastki qatlamlarga bosadi. Shuning uchun suyuqlikdagi bosim chuqurlik bilan ortadi. Suyuqlik bosimining chuqurlikka bog'liqligini silindrsimon idishning pastki qismidagi bosim kuchini topish orqali aniqlash mumkin.

1. Zichligi r bo‘lgan suyuqlikning h chuqurlikdagi bosimi (atmosfera bosimidan tashqari) formula bilan ifodalanishini ko‘rsating.

Ishora. Silindrsimon idish tubidagi suyuqlik bosimi kuchini toping va (1) formuladan foydalaning.

Agar suyuqlik yuzasiga tashqi bosim pext qo'llanilsa (masalan, piston bosimi yoki atmosfera bosimi), u holda h chuqurlikdagi suyuqlik bosimi formula bilan ifodalanadi.

p = p ext + rgh.

2. Qaysi chuqurlikda ko‘l bosimi atmosfera bosimidan ikki baravar ko‘p? Ko'pgina masalalarda (masalan, Arximed kuchini topishda) faqat turli xil chuqurlikdagi suyuqlik bosimining farqi muhimdir va bu farqda atmosfera bosimining hissasi kamayadi. Shuning uchun bunday hollarda atmosfera bosimi hisobga olinmaydi, ya'ni h chuqurlikdagi bosim (2) formula bo'yicha topiladi. Biz ham shunday qilamiz, har safar shart qilmasdan.

Agar idishda turli xil zichlikdagi bir nechta aralashmaydigan suyuqliklar bo'lsa, ular tomonidan yaratilgan bosim har bir suyuqlik qatlami tomonidan yaratilgan bosimlarning yig'indisiga teng bo'ladi.

3. Pastki maydoni 1 dm 2 bo'lgan silindrsimon idishda suv va kerosin mavjud (bu suyuqliklar aralashmaydi). Suyuqliklarning umumiy massasi 2,8 kg, kerosinning yuqori darajasi pastdan 30 sm balandlikda joylashgan. Kerosinning zichligi suv zichligining 0,8 ga teng.
a) Suyuqlik interfeysi pastdan qanday balandlikda joylashgan?
b) Kerosinning massasi qancha?

4. Har birining ko'ndalang kesimi 10 -3 m 2 bo'lgan bir xil tirsakli U shaklidagi naychada suv bor (37.1-rasm). Chap tizzaga 0,1 kg kerosin quyiladi.

A) Chizma bo‘yicha suyuqliklarning nay tirsaklaridagi holatini chizing.
b) Kerosin ustunining balandligi qancha?
v) Suyuqlik chegarasi darajasida suyuqliklarning bosimi qanday?
d) o'ng tizzadagi suv ustunining balandligi suyuqlikni ajratish darajasidan qanday?
e) Dastlabki holatga nisbatan o'ng tizzada suv sathi qancha ko'tarilgan?
Ishora. O'ng tizzada suv sathi chap tizzada tushganidek ko'tarilgan (chunki suv hajmi o'zgarmagan).

2. Arximed qonuni

Suyuqlikka botirilgan kubga suyuqlikning bosim kuchlarini ko'rib chiqing (37.2-rasm).

Kubning yon yuzlaridagi bosim kuchlari o'zaro muvozanatlashgan. Ammo yuqori va pastki yuzlardagi bosim kuchlari muvozanatlashtirilmaydi: suyuqlikning bosimi chuqurlik bilan ortib borayotganligi sababli, kubning pastki yuzida yuqoridan ko'ra ko'proq bosim kuchi ta'sir qiladi.

Binobarin, kub sirtining barcha qismlariga ta'sir etuvchi bosim kuchlarining natijasi yuqoriga yo'naltiriladi. Bu sizga asosiy maktab fizikasi kursidan tanish bo'lgan suzuvchi kuch yoki Arximed kuchi.

5. Zichligi r bo'lgan suyuqlikka botgan cheti a bo'lgan kubga qanday Arximed kuchi ta'sir qiladi?

Keling, ixtiyoriy shakldagi jismga ta'sir etuvchi Arximed kuchining moduli nima ekanligini, bu kuch qayerga yo'naltirilganligini va qaysi nuqtada qo'llanilishini topamiz. Shakl 37.3, a, qizil o'qlar sxematik tarzda bir xil hududning tanasi qismlariga ta'sir qiluvchi suyuqlik bosimi kuchlarini tasvirlaydi. Chuqurlikning oshishi bilan bu kuchlar kuchayadi.


Keling, suyuqlikka botgan tanani xuddi shu suyuqlik bilan almashtiraylik. Ushbu "suyuq" jismning yuzasida xuddi shu tanadagi kabi bosim kuchlari ta'sir qiladi (37.3-rasm, b). Binobarin, ma'lum bir jismning hajmidagi suyuqlikka ta'sir qiluvchi bosim kuchlarining natijasi ushbu jismning o'ziga ta'sir qiluvchi Arximed kuchi bilan bir xil bo'ladi.

Endi e'tibor bering, tanlangan suyuqlik hajmi bir xil suyuqlik ichida muvozanatda. Binobarin, tortishish kuchi t va unga ta'sir etuvchi Arximed A kuchi bir-birini muvozanatlashtiradi, ya'ni ular mutlaq qiymatda teng va qarama-qarshi yo'naltirilgan (37.3-rasm, v). Demak, bundan kelib chiqadi
suyuqlikka botgan jismga Arximed A ning yuqoriga ko'tarilgan kuchi ta'sir qiladi, bu suyuqlikning suyuqlikka botgan qismi hajmidagi suyuqlikning og'irligiga mutlaq qiymatga teng:

F A = ​​rgV (3)

Yuqoridagi xulosa shuni ko'rsatadiki, Arximed kuchi jism tomonidan almashtirilgan suyuqlik hajmining og'irlik markazida qo'llaniladi (32.3-rasm, v).

Arximed kuchining hosil bo'lgan ifodasi va uni qo'llash nuqtasi to'g'risidagi bayonot, tana suyuqlikka faqat qisman botganida ham haqiqiydir.

6. Uzunlikdagi engil novda uchlarida (massalari teng alyuminiy va guruch sharchalar osilgan. Tizim muvozanatda. Tayoq sharlar bilan birga suvga botiriladi.
a) novda muvozanat holatda qoladimi? Va agar bo'lmasa, suvdagi qaysi to'p og'irroq bo'ladi?
b) sterjenning osma nuqtasi suvda muvozanat holatida bo'lishi uchun qaysi shar tomon harakatlanishi kerak?
v) sterjenning uzunligi l, sharlarning massalari m, suv, alyuminiy va guruchning zichligi r in, r a va r l, sharlarning hajmlari V a va V l ni belgilaymiz. Osma nuqtasi siljish modulini x deb belgilaymiz. Nega tenglama to‘g‘ri ekanligini tushuntiring:

d) Suvda muvozanat holatida bo'lishi uchun tayoqning osma nuqtasi qancha harakatlanishi kerak, agar l \u003d 1 m bo'lsa, guruchning zichligi alyuminiyning zichligidan 3 baravar, alyuminiyning zichligi esa 2,7 marta. suvning zichligi?

7. Akvariumning pastki qismiga kamon biriktirilgan, uning yuqori uchiga yog'och to'p biriktirilgan (37.4-rasm). Agar akvariumga suv quyilgandan keyin buloqning elastik energiyasi o'zgarmasa, daraxtning zichligi qanday? To'pni butunlay suvga botgan deb hisoblang.

8. Bir uchiga osilgan massasi m va uzunligi l bo‘lgan yupqa plastmassa tayoq qisman suvga botiriladi va qiya holatda muvozanat holatidadir (37.5-rasm). Bunda tayoqning suvga botirilgan qismining uzunligi l 1 ga teng. Keling, S tayoqning tasavvurlar maydonini, plastmassaning zichligini r p, suvning zichligini r c deb belgilaymiz.

a) Chizmaga tortish kuchi va tayoqqa ta’sir etuvchi Arximed kuchini chizing. Nega tenglamalar to‘g‘ri ekanligini tushuntiring:

b) Agar l 1 \u003d 0,5 l bo'lsa, plastmassaning zichligi qanday?

Bir stakan suvga yopishtiring

Keling, § 36 da muhokama qilingan stakandagi tayoqqa qaytaylik. Ammo endi stakan suv bilan to'ldirilgan bo'lsin (37.6-rasm). Biz tayoqning holati o'zgarmagan deb taxmin qilamiz.

? 9. Stakanni suv bilan to'ldirgandan so'ng, stakan chetining tayoqqa bosim kuchi qanday va nima uchun o'zgargan?
Keling, belgi bilan tanishamiz:
l - tayoqning uzunligi,
S - uning kesimining maydoni,
m - tayoqning massasi,
r - tayoqning zichligi,
r in - suv zichligi,
h - oynaning balandligi,
d - uning diametri.

Formulalarni soddalashtirish uchun a ni tayoq va vertikal o'rtasidagi burchakni va tayoqning shisha qismidagi b qismining uzunligini belgilash qulay (a va b h va d orqali ifodalanishi mumkin, ammo bu qulayroqdir. formulalarni soddalashtirish uchun o'z belgilarini kiritish).

Stakan chetidan tayoqqa ta'sir etuvchi kuch k, Arximed kuchi esa A bilan belgilanadi.

10. Daftardagi chizmada tayoqqa ta'sir etuvchi barcha kuchlarni ko'rsating va nima uchun tenglamalar to'g'ri ekanligini tushuntiring:

11. Diametri 6 sm va balandligi 8 sm bo'lgan silliq silindrsimon shishada uzunligi 15 sm bo'lgan ingichka tayoq bor.Tayoqning zichligi suvning zichligidan 2 marta katta. Stakan chetidagi tayoqning bosimi suv bilan to'ldirilgandan keyin necha marta kamayadi?

3. Suzuvchi jismlar

Tananing suzuvchi holati

Jism suzayotganda unga ta'sir etuvchi Arximed kuchi A tortishish kuchini m muvozanatlaydi.Shuning uchun,

Bu tananing suyuqlikka to'liq botganligidan qat'i nazar (37.7-rasm, a) yoki qisman (37.7-rasm, b) har qanday tanaga va har qanday suyuqlikka tegishli.

(Arximed kuchining qoʻllanish nuqtasi tortishish kuchining qoʻllanilish nuqtasiga toʻgʻri kelmasligi mumkin. Lekin bu yerda faqat birinchi muvozanat sharti qoʻllangani uchun biz chizmada bu kuchlarni bir nuqtada qoʻllanilgan holda tasvirlaymiz.)

? 12. Bir xil yog'och sharlar suvda va kerosinda suzadi. Arximedning eng katta kuchi qaysi to'pga ta'sir qiladi?

Bir jinsli jismlarning suzishi

Bir jinsli jismning massasi m uning zichligi rt va hajmi V ga nisbati bilan bog'liq.

m = r t V. (5)

Va Arximed kuchi tananing suvga botgan qismi hajmidagi suyuqlikning og'irligiga teng. Suyuqlikning zichligini rzh va suyuqlikka botgan jismning V cho'milish qismining hajmini belgilaymiz. Keyin

F A = ​​r Vt gV (6)

13. Nima uchun nisbat to‘g‘ri ekanligini tushuntiring

V suvga cho'mish /V = r t /r quduq. (7)

Ishora. Formulalardan foydalaning (4), (5), (6).

14. Keling, ikkita bir xil yog'och sharga qaytaylik, birinchisi suvda, ikkinchisi esa kerosinda suzadi. Har bir to'pning massasi 100 g.
a) Qaysi to'p uchun cho'milgan qismning hajmi kattaroq?
b) Bir sharning suvga botgan qismining hajmi ikkinchisinikidan qanchalik katta?

Endi tanani ikkita suyuqlik chegarasida suzib yursin (37.8-rasm). Har bir suyuqlikka botirilgan tananing qismi hajmini qanday topish mumkin?

Arximed kuchining (3) ifodasini olishda bo'lgani kabi, biz tananing turli suyuqliklarda bo'lgan qismlarini mos keladigan suyuqliklardan tashkil topgan bir xil hajm va shakldagi ikkita "tana" bilan almashtiramiz. (Bunday holatda tananing suyuqlik interfeysidan yuqori bo'lgan qismini (37.10-rasmdagi kesik chiziq) yuqori suyuqlikka botgan qismini va pastki qismida bu chegarani hisobga olish kerak.)

Bu jismlar "o'z" suyuqliklarida muvozanatda bo'ladi. Binobarin, tana yuzasining barcha qismlariga tatbiq etiladigan bosim kuchlarining natijasi yuqoriga yo'naltiriladi va mutlaq qiymatda tanani almashtirgan hajmdagi suyuqliklarning umumiy og'irligiga teng bo'ladi.

15. Ikki suyuqlik chegarasida blok suzib yurganda, K. ustki (zajigalka) suyuqlik uning ustiga bosiladi (37.9-rasm)! Xo'sh, nega barga ta'sir etuvchi suzuvchi kuchni topayotganda, unga engilroq suyuqlik tomondan ta'sir etuvchi Arximed kuchi yuqoriga yo'naltirilgan deb taxmin qilishimiz kerak?

16. Zichliklari r 1 va r 2 bo‘lgan ikkita suyuqlik chegarasida hajmi V va zichligi rt bo‘lgan jism suzib yuradi. Har bir suyuqlikka botirilgan tana qismlarining hajmlarini V 1 va V 2 deb belgilaymiz. Quyidagi tenglama nima uchun to‘g‘ri ekanligini tushuntiring:

r 1 V 1 + r 2 V 2 = rV.

17. Suv va kerosin chegarasida 10 sm balandlikdagi plastmassa novda suzib yuradi va bar 4 sm ga suvga botiriladi.Barchaning zichligi qancha?

Bir jinsli bo'lmagan jismlarning suzishi

Agar tana bir jinsli bo'lmasa (masalan, u turli materiallardan yasalgan yoki bo'shliqqa ega bo'lsa), u holda tananing suyuqlikka botgan qismining hajmini (4) formula yordamida ham topish mumkin. Eslatib o'tamiz, u Arximedning suzuvchi jismga ta'sir qiluvchi kuchi tortishish kuchini muvozanatlashtiradi, deb da'vo qiladi.

18. Suv yuzasida ichi bo'sh mis shar suzib yuradi. To'pning radiusi 10 sm, devor qalinligi esa 1 mm. Sfera hajmining necha qismi suvga botgan?
Ishora. Radiusi r bo'lgan sharning hajmi va uning sirt maydoni V = (4pr 3)/3, S = 4pr 2 formulalar bilan ifodalanadi. Agar to'pning devorlarining qalinligi d uning radiusidan ancha kichik bo'lsa, uning devorlari (qobig'i) hajmi V vol \u003d Sd formulasi bilan yaxshi aniqlik bilan ifodalanadi, bu erda S - sirt maydoni. to'p.

19. Maydoni 5 m 2 va qalinligi 10 sm bo'lgan tekis muz qatlami suv yuzasida suzadi.Muzning zichligi suv zichligining 0,9 ga teng.
a) Muz qatlami butunlay suvga botishi uchun unga eng kichik og'irlik qancha bo'lishi kerak?
b) Muz qatlamini suvga to'liq botirish uchun eng kam ish qancha bo'lishi kerak?

Ishora. Bunday holda, tanani ko'tarish yoki cho'ktirish uchun ish topilganda, siz Arximed kuchining boshlang'ich va oxirgi holatlardagi tanaga ta'sir qiluvchi qiymatlarining o'rtacha arifmetik qiymatini olishingiz mumkin.

Suvga botgan tana vazn yo'qotadimi?

Keling, tajriba qo'yaylik
Yengil metall qotishmasidan yasalgan tsilindrni va yarmi suv bilan to'ldirilgan stakanni tortamiz (37.10, a-rasm), keyin esa dinamometrga osilgan silindrni stakan suvga botiramiz (37.10, b-rasm).


Dinamometr ko'rsatkichlari pasayganini ko'ramiz. Buni tushuntirish oson: Arximedning kuchi suvga botirilgan silindrga ta'sir qiladi.
Bu suyuqlikka botgan jismning og'irligi suzuvchi kuchga teng miqdorda kamayishini bildiradimi?

Yo'q, unday emas! Eslatib o'tamiz, vazn - bu tananing suspenziyani cho'zish yoki tayanchga bosish kuchi. Tsilindrni suvga botirganda, uning og'irligi kamaymadi, balki qayta taqsimlandi: endi silindr og'irligining faqat bir qismi suspenziyaga (dinamometrga), qolgan og'irlik esa tayanchga (suv) tushadi. Buni tekshirish oson: tsilindrni suvga botirganda, stakan suv turgan tarozilarning ko'rsatkichlari silindr to'xtatilgan dinamometrning ko'rsatkichlari kamayishi bilan bir xil miqdorda ortadi.

Biror kishi suv ustida yotganda (37.11-rasm), unga ta'sir qiluvchi Arximed kuchi tortishish kuchini muvozanatlashtiradi. Ammo bu odam vaznsizlikda emas: suv unga juda yumshoq, ammo baribir tayanch bo'lib xizmat qiladi.Insonning og'irligi suvga qo'llaniladi va tortishish kuchiga teng (har qanday dam oluvchi tanada bo'lgani kabi).

? 20. Suvdagi baliq vaznsizlik holatidami?

Qo'shimcha savollar va topshiriqlar

21. Dinamometrga osilgan jismni suvga botirganda dinamometr ko'rsatkichlari P in ga, xuddi shu jism kerosinga botirilsa, dinamometr ko'rsatkichlari P k ga teng bo'ladi.Dinamometr ko'rsatkichlari P nimaga teng bo'ladi? Agar tana havoda bo'lsa? Tananing zichligi suvning zichligidan kattaroq ekanligini va kerosinning zichligi suv zichligining 0,8 ga teng ekanligini hisobga oling.

22. 900 kg / m 3 zichlikdagi kub suv bilan idishda suzadi. Kub chetining uzunligi 10 sm.Kerosin qatlami suv ustiga quyiladi, shunda kerosinning yuqori sathi kubning yuqori yuzi bilan teng bo'ladi.
a) Kerosin qatlamining qalinligi qancha?
b) Kubning suvga botirish chuqurligi qanchaga o'zgargan?

23. 1 m uzunlikdagi engil novda uchlarida teng hajmdagi alyuminiy va guruch sharlari muvozanatlanadi. Tayoq sharlar bilan birga suvga botiriladi. Tayoqning muvozanati saqlanib qoladimi? Va agar bo'lmasa, suvdagi qaysi to'p og'irroq bo'ladi?

24. Massasi 20 kg, zichligi 400 kg/m3 bo‘lgan yog‘och sharga uzun po‘lat zanjir biriktirilgan. 1 m zanjirning massasi 1 kg. 8 * 10 3 kg / m 3 ga teng po'lat zichligini oling. Zanjirli to'p ko'lga tushiriladi, shunda zanjirning bir qismi pastki qismida yotadi. Agar shar butunlay suvga botgan bo'lsa, pastdan qaysi balandlikda muvozanat holatida bo'ladi? Suvga cho'mish chuqurligi bilan solishtirganda to'pning radiusini e'tiborsiz qoldirish mumkinligini hisobga oling.

25. 6 sm diametrli baland silliq silindrsimon shishada uzunligi 10 sm va og'irligi 100 g bo'lgan yupqa tayoq bor (37.12-rasm). Tayoqning zichligi suvdan 2 baravar ko'p. Stakanga suv quyilganda tayoqning yuqori uchi qanday kuch bilan stakan devoriga bosiladi?

Ishora. Kerakli kuch gorizontal ravishda yo'naltiriladi. Tayoqning pastki uchiga nisbatan ikkinchi muvozanat holatini qo'llang.

147-§da 10 metr balandlikdagi suv ustunining bosimi bir atmosferaga teng ekanligi aytilgan. Dengiz sho'r suvining zichligi chuchuk suvning zichligidan 1-2% ga ko'p. Shuning uchun, har 10 metrga dengizga sho'ng'ish gidrostatik bosimni bir atmosferaga oshiradi, deb etarlicha aniqlik bilan hisoblash mumkin. Misol uchun, suv ostida 100 metr suv ostida bo'lgan suv osti kemasi 10 atm (atmosferadan yuqori) bosimni boshdan kechiradi, bu taxminan bug 'lokomotivining bug' qozonidagi bosimdir. Shunday qilib, suv sathi ostidagi har bir chuqurlik ma'lum bir gidrostatik bosimga to'g'ri keladi. Suv osti kemalari dengiz suvi bosimini o'lchaydigan bosim o'lchagichlar bilan jihozlangan; bu sizga suvga cho'mish chuqurligini aniqlash imkonini beradi.

Juda katta chuqurliklarda suvning siqilishi allaqachon sezilarli bo'la boshlaydi: siqilish tufayli chuqur qatlamlardagi suvning zichligi sirtga qaraganda kattaroqdir va shuning uchun bosim chiziqli qonunga qaraganda bir oz tezroq chuqurlik bilan ortadi va bosim grafigi to'g'ri chiziqdan biroz chetga chiqadi. Suvning siqilishi tufayli bosim qo'shilishi chuqurlikning kvadratiga mutanosib ravishda ortadi. Okeanning eng katta chuqurligida, 11 km ga teng, bu chuqurlikdagi umumiy bosimning deyarli 3% ga etadi.

Juda katta chuqurliklarni o'rganish uchun vannalar va vannalar ishlatiladi. Batisfera - bu dengiz tubidagi suvning ulkan bosimiga bardosh bera oladigan po'lat ichi bo'sh shar. Batisferaning devorida teshiklar o'rnatilgan - bardoshli shisha bilan germetik tarzda muhrlangan teshiklar. Yoritgich quyosh nuri endi kira olmaydigan suv qatlamlarini yoritadi. Tadqiqotchi joylashtirilgan vannalar po'lat kabelda kemadan tushiriladi. Shu tarzda, taxminan 1 km chuqurlikka erishish mumkin edi. Benzin bilan to'ldirilgan katta po'lat idishning pastki qismida mustahkamlangan vannadan iborat bo'lgan batiskaflar (254-rasm) yanada kattaroq chuqurliklarga tushadi.

Guruch. 254. Batiskaf

Benzin suvdan engilroq bo'lganligi sababli, bunday vannalar havodagi dirijabl kabi dengiz tubida suzib yura oladi. Bu erda engil gazning rolini benzin o'ynaydi. Batiskaf ballast va dvigatellar bilan ta'minlangan bo'lib, ular yordamida vannadan farqli o'laroq, u suv yuzasida kemaga ulanmasdan mustaqil ravishda harakatlanishi mumkin.

Batiskaf dastlab suv yuzasida suv osti kemasi kabi suzadi. Bo'sh ballast bo'linmalariga sho'ng'ish uchun tashqi suv ichkariga kiradi va vannaxona suv ostiga tushib, chuqurroq va chuqurroq cho'kib, eng tubiga tushadi. Ko'tarilish uchun balast tushiriladi va engil vannalar yana sirtga suzib chiqadi. Eng chuqur sho'ng'in 1960-yil 23-yanvarda, vannaxona Tinch okeanidagi Mariana xandaqining tubida, suv sathidan 10919 m chuqurlikda 20 daqiqa yotganida, suv bosimi (hisoblangan holda) amalga oshirilgan. suv zichligining sho'rlanish va siqilish hisobiga o'sishini hisobga olgan holda) 1150 atm dan oshdi. Batiskafda tushayotgan tadqiqotchilar hatto dunyo okeanining eng katta chuqurligida ham tirik mavjudotlarni topdilar.

Suv ostida sho'ng'igan suzuvchi yoki sho'ng'in doimiy ta'sir etuvchi atmosfera bosimidan oshib ketgan holda, uning tanasining butun yuzasida atrofdagi suvning gidrostatik bosimini boshdan kechiradi. Kauchuk kostyum (kosmik)da ishlaydigan g'avvosning tanasi (255-rasm) suv bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilmasa ham, u suzuvchining tanasi bilan bir xil bosimni boshdan kechiradi, chunki kostyumdagi havo bo'lishi kerak. atrofdagi suv bosimiga siqiladi. Xuddi shu sababga ko'ra, nafas olish uchun shlang orqali g'avvosga etkazib beriladigan havo suvga cho'mish chuqurligidagi suv bosimiga teng bosimda pompalanishi kerak. Xuddi shu bosim siqilgan havo tsilindrlaridan sho'ng'in niqobiga tushadigan havo uchun bo'lishi kerak. Suv ostida siz yuqori bosimli havo bilan nafas olishingiz kerak.

Guruch. 255. Metall dubulg'ali rezina kostyumda g'avvos. G'avvosga havo quvur orqali beriladi

Guruch. 256. Sho'ng'in qo'ng'irog'i

Sho'ng'in qo'ng'irog'i (256-rasm) yoki kesson suv osti kemasini yuqori bosimdan qutqarmaydi, chunki ulardagi havo suvning qo'ng'iroqqa, ya'ni atrofdagi suv bosimiga kirishiga yo'l qo'ymaslik uchun etarlicha siqilgan bo'lishi kerak. Shuning uchun, qo'ng'iroq asta-sekin cho'milganda, havo bosimi ma'lum bir chuqurlikdagi suv bosimiga teng bo'lishi uchun unga doimo havo pompalanadi. Bosimning kuchayishi inson salomatligi uchun zararli va bu sho'ng'in xavfsiz ishlashi mumkin bo'lgan chuqurlikka cheklov qo'yadi. Kauchuk kostyumda g'avvosning odatiy sho'ng'in chuqurligi 40 m dan oshmaydi: bu chuqurlikda bosim 4 atm ga oshiriladi. Kattaroq chuqurlikdagi sho'ng'inning ishi faqat suv bosimini oladigan qattiq ("qobiq") kostyumda mumkin. Bunday skafandrda siz 200 m gacha chuqurlikda bemalol turishingiz mumkin.Bunday skafandrga havo atmosfera bosimi ostida beriladi.

Atmosfera bosimidan ancha yuqori bo'lgan suv ostida uzoq vaqt qolish bilan, g'avvosning qonida va boshqa tana suyuqliklarida katta miqdordagi havo eriydi. Agar g'avvos tezda suv yuzasiga ko'tarilsa, u holda yuqori bosim ostida erigan havo qondan pufakchaga chiqa boshlaydi (xuddi yuqori bosim ostida muhrlangan shishadagi limonadda erigan havo tiqinni tortib olishda pufakchalar shaklida chiqariladi). ). Qochib ketadigan pufakchalar butun tanada kuchli og'riqlarga olib keladi va jiddiy kasalliklarga olib kelishi mumkin ("keson kasalligi"). Shuning uchun katta chuqurlikda uzoq vaqt o'tkazgan g'avvosni asta-sekin (soatlab!) Yer yuzasiga ko'tarish kerak, shunda erigan gazlar pufakchalar hosil qilmasdan, asta-sekin bo'shatish uchun vaqt topadi.

Okeanga cho'kib ketgan kemalar tubiga cho'kmaydi, balki ma'lum bir chuqurlikda osilib, okean oqimlari bilan birga sayohat qiladi, degan afsonalar mavjud. Bu adolatlimi? Okean tubidagi suv bosimi haqiqatan ham katta o'lchamlarga etadi. 10 m chuqurlikda suv ostida qolgan jismning 1 sm 2 ga 10 N kuch bilan, 100 m chuqurlikda - 0,1 kN, 1000 m - 1 kN va hokazo. Mariana xandaqining chuqurligida - 11,5 km - suv bosimi deyarli 120 MPa ga etadi. Okean tubidagi bunday bosim bilan yog'och bo'laklari sirtga ko'chirilgandan so'ng, ular suvga botib ketganidan keyin shunchalik siqilgan va mahkam yopilgan shishalar suv bosimi bilan ezilgan. Bunday chuqurlikka tushirilgan o'qotar qurolni otib bo'lmaydi, degan fikr bor.

Taxmin qilish mumkinki, okean tubidagi suvning dahshatli bosimi suvni siqib chiqaradi, shunda kemalar va boshqa og'ir narsalar unda osilib qoladi va cho'kmaydi. Ammo suv, barcha suyuqliklar kabi, osonlikcha siqilmaydi. Agar siz suvni shunday zichlikka siqsangiz, u suzadi, uni 8 marta quyuqlashtirish kerak bo'ladi. Ayni paytda, faqat yarmini ixchamlashtirish uchun, ya'ni hajmni ikki baravar kamaytirish uchun 1100 MPa bosim talab qilinadi. Bu 110 km chuqurlikka to'g'ri keladi, bu haqiqiy emas!

Okeanning eng chuqur qismida suv 5% ga siqilgan. Bu deyarli undagi turli jismlarning suzib yurish sharoitlariga ta'sir qila olmaydi, ayniqsa, bunday suvga botgan qattiq jismlar ham bu bosimga duchor bo'ladi va shuning uchun ham siqiladi. Shuning uchun ular okean tubida dam olishadi, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Kemaning ba'zi joylarida havo mahkam yopilgan bo'lishiga qaramay, hatto kemalarning yuqoriga ko'tarilishi uchun ham imkoniyat yo'q. Ulardan ba'zilari okeanning qorong'u qa'rida osilgan holda hech qachon tubiga etib bormasligi mumkinmi? Bunday idishni muvozanatdan chiqarish, uni ag'darish, suv bilan to'ldirish va pastga tushish uchun engil surish etarli bo'ladi. Ammo sukunat va osoyishtalik abadiy hukm suradigan va hatto bo'ronlar aks-sadosi ham kirib bormaydigan okean tubida qanday zarbalar bo'lishi mumkin?

Bu dalillarning barchasi jismoniy xatoga asoslangan. To'ntarilgan kema umuman cho'kishni boshlamaydi, lekin suv yuzasida qoladi. U okean sathi va uning tubi o'rtasida yarmi bo'lishi mumkin emas.

Bunday hodisa hech qachon cho'kib ketgan kemalarda kuzatilmagan yoki tekshirilmaganligini hisobga olsak, jiddiy olim har qanday narsada hatto eng kichik shubhani qoldirishi kerak. Bundan tashqari, ko'plab dengizchilar suzuvchi kemalar haqidagi fikrga qo'shiladi. Gap shundaki, kemalarda ko'pincha muhrlangan bo'limlar mavjud. Va agar bu bo'limlar buzilmasa va ularda havo qolsa, unda okean tubidagi suv bosimi siqilmaydi va u bir xil hajmda qoladi. Shuning uchun, umumiy zichligi okeanlar suvining sirt zichligidan yuqori bo'lgan kema (deyarli har doim kamroq zich - yuqori harorat va past sho'rlanish tufayli) cho'kishni boshlaydi va u sovuq haroratga yetganda (chuqurlikda) Okeanlarning harorati +4 0 C, zichligi maksimal) va uning sho'r qatlamlari noma'lum vaqt davomida muzlaydi ...

Ma'lum bo'lishicha, kemani bortda sindirib, u ishga tushirilganda, biz uning taqdirini nomlaymiz. U tinimsiz uni dengiz va okeanlar bo'ylab olib boradi, u erga tashrif buyurishi kerak. Va agar kema cho'kib ketsa, bu oxiri emas. Okean tubidagi suv bosimi cho'kib ketayotgan kemalarning kezib yurishi haqidagi yangi afsonani keltirib chiqarishi mumkin!

Yerning tortishish maydonida bir hil suyuqlikning muvozanatini ko'rib chiqing.

Yerning tortishish maydonidagi suyuqlikning har bir zarrasi tortishish kuchiga ta'sir qiladi. Ushbu kuch ta'sirida suyuqlikning har bir qatlami uning ostida joylashgan qatlamlarga bosiladi. Natijada, turli darajadagi suyuqlik ichidagi bosim bir xil bo'lmaydi. Shuning uchun suyuqliklarda uning og'irligi tufayli bosim mavjud.

Suyuqlikning og'irligi tufayli yuzaga keladigan bosim deyiladi gidrostatik bosim.

Miqdoriy hisoblash uchun keling, suyuqlikda vertikal ravishda joylashgan, kesma bilan silindrsimon shakldagi kichik hajmni ajratamiz. S va balandligi h(2-rasm). Statsionar suyuqlik holatida, bu silindrning og'irligi va shuning uchun platformadagi bosim kuchi S asosda tortishish kuchiga teng bo'ladi \(~m \vec g\).

Keyin paddagi bosim

\(~p = \frac(mg)(S) = \frac(\rho Vg)(S) = \frac(\rho hSg)(S) = \rho gh.\)

\(~p = \rho gh\) - gidrostatik bosim, Qayerda ρ suyuqlikning zichligi, h suyuqlik ustunining balandligi. Shunday qilib, gidrostatik bosim birlik asosli suyuqlik ustunining og'irligiga va suyuqlikning erkin yuzasi ostidagi nuqtani cho'mish chuqurligiga teng balandlikka teng.

Grafik jihatdan bosimning suyuqlikka botish chuqurligiga bog'liqligi 3-rasmda ko'rsatilgan.

Suyuqlikning pastki qismidagi bosimi idishning shakliga bog'liq emas, faqat suyuqlik sathining balandligi va uning zichligi bilan belgilanadi. 4-rasmda ko'rsatilgan barcha holatlarda tomirlarning pastki qismidagi suyuqlik bosimi bir xil bo'ladi.

Suyuqlik ma'lum bir chuqurlikda barcha yo'nalishlarda teng ravishda bosadi - nafaqat pastga, balki yuqoriga va yon tomonlarga ham.

Shuning uchun, ma'lum bir chuqurlikdagi devorga bosim bir xil chuqurlikda joylashgan gorizontal platformadagi bosim bilan bir xil bo'ladi.

Agar suyuqlikning erkin yuzasi ustida bosim hosil bo'lsa p 0, keyin chuqurlikdagi suyuqlikdagi bosim bo'ladi

\(~p = p_0 + \rho gh.\)

Ifodalardagi farqga e'tibor bering: "chuqurlikdagi suyuqlik bosimi h" (p = pgh) va "chuqurlikdagi suyuqlikdagi bosim h" (p = p 0 + pgh). Turli muammolarni hal qilishda buni hisobga olish kerak.

Pastki va devorlardagi bosim kuchlarini formulalar bo'yicha hisoblash mumkin\[~F_d = \rho gh S_d\] - suyuqlikning gorizontal tubidagi bosim kuchi, bu erda. S d - pastki maydon;

\(~F_(st) = \frac(\rho gh)(2) S_(st)\) - idishning yon to'rtburchak vertikal devoridagi suyuqlik bosimi kuchi, bu erda S st - devor maydoni.

Tinch holatda bo'lgan suyuqlikda suyuqlikning erkin yuzasi doimo gorizontal holatda bo'ladi.

Ko'pincha suyuqlik, idishga nisbatan tinch holatda, u bilan birga harakatlanadigan holatlar mavjud. Agar bu holda idish bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qilsa, u holda suyuqlikning erkin yuzasi gorizontal bo'ladi. Ammo agar idish tezlashuv bilan harakat qilsa, unda vaziyat o'zgaradi va suyuqlikning erkin sirtining shakli, undagi bosimning taqsimlanishi haqida savollar tug'iladi.

Demak, Yerning tortishish maydonida tezlanishi \(~\vec a\) boʻlgan kema gorizontal harakatlanganda suyuqlikning massaga ega boʻlgan har qanday qismi. m suyuqlikning qolgan qismidan ta'sir qiluvchi hosil bo'lgan bosim kuchi \(~\vec N_d\) ta'sirida va tortishish \(~m \vec g\) ta'sirida bir xil tezlanish bilan \(~\vec a\) harakat qiladi (1-rasm). 5).

Dinamikaning asosiy tenglamasi:

\(~\vec N_d + m \vec g = m \vec a.\)

Natijada, suyuqlikning erkin yuzasi gorizontal emas, balki ufq bilan burchak hosil qiladi. α , agar biz dinamikaning asosiy tenglamasini gorizontal va vertikal o'qlarga proyeksiya qilsak, uni osongina topish mumkin\[~N_d \sin \alpha = ma; \N_d \cos \alpha = mg\]. Bu yerdan

\(~\operator nomi(tg) = \frac ag.\)

Gorizontal yuzaga (gorizontal pastki) bosim tezlashuvga teskari yo'nalishda ortadi.

Adabiyot

Aksenovich L.A. O'rta maktabda fizika: nazariya. Vazifalar. Sinovlar: Proc. umumiy ta'lim muassasalari uchun nafaqa. muhitlar, ta'lim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 95-97.