Гидростатическое давление и его характеристика

Закон Паскаля[]

Формулировка: «Давление, производимое на покоящуюся жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям.»

Закон Паскаля описывается формулой давления:

p=F/S, где  p – это давление,F – приложенная сила,S – площадь сосуда.

Из формулы мы видим, что при увеличении силы воздействия при той же площади сосуда давление на его стенки будет увеличиваться. Измеряется давление в ньютонах на метр квадратный или в паскалях (Па), в честь ученого, открывшего закон Паскаля.

Пресс:

Гидравлический пресс состоит из 2 цилиндров разного диаметра заполненных жидкостью соединенными между собой.Свободные поверхности жидкости в цилиндрах закрытых легко перемещающиеся поршнями.Гидравлический пресс позволяет получить значительный выйгрыш в силе: выигрыш в силе  прямопропорционален отношению площадей большого и малого поршня.

Принцип действия гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Если подействовать на малый поршень с силой , то под малым поршнем возникнет давление:

P₁=F₁/S₁

Согласно закону Паскаля это давление будет передаваться без изменения по всем направлениям в любую точку жидкости, включая точки под большим поршнем. Поэтому давление под большим поршнем:

F₁/S₁ = F₂/S₂

Из последнего соотношения видно, что сила, с которой жидкость действует на большой поршень  больше силы воздействия на малый поршень  во столько раз, во сколько площадь большого поршня превышает площадь малого. Таким образом гидравлический пресс дает выигрыш в силе.

Как повысить давление воды в квартире

Самый простой и надежный способ повышения давления воды в квартире – поставить насосную станцию. Принцип работы насосной станции таков, что насос будет включаться тогда, когда давление в контуре квартиры будет меньше указанных значений. Отвечает за включение насоса реле давления, у которого настраивается верхний порог выключения и нижний порог включения.

Для накопления воды используется бак емкостью в 25, 50 и 100 л, который выбирается потребителем индивидуально. Чем больше бак, тем реже будет включаться насосная станция, тем меньше будет шума в квартире.

Такое устройство будет получать воду с любым давлением, преобразовывать его и отдавать воду под нужды с уже повышенным давлением. Больше не будет проблем с газовой колонкой, которая постоянно не зажигается, не будет проблем с душем и краном на кухне, бак унитаза будет всегда полон.

Увидеть как устанавливается и работает насосная станция в квартире можно на видео:

Вычисление давления жидкости

Среди них выделяют высоту, на которую наливают в процессе исследования жидкость в сосуд цилиндрической формы. Она выражается буквой $h$

При этом важно знать, что для вычисляемого точного значения давления жидкости необходимо использовать сосуд правильной геометрической формы, то есть его стенки должны быть вертикальными, а дно только горизонтальное. В этом случае гидростатическое давление жидкости в сосуде в каждой его точке останется на неизменной величине. Для точного определения расчета давления жидкости в сосуде берутся следующие параметры:

Для точного определения расчета давления жидкости в сосуде берутся следующие параметры:

• плотность жидкости $r$;
• ускорение свободного падения $g$;
• высота столба налитой в сосуд жидкости $h$.

Формула для расчета давления жидкости тогда будет выглядеть так: $p = rgh$. Далее можно сделать расчет силы давления. Для этого необходимо ввести в нашу общую формулу площадь дна используемого сосуда

Мы при осуществлении расчетов берем во внимание, что давление в каждой точке нашего сосуда будет одинаковым. Она действует на дно с одинаковой силой, поэтому можно вывести искомую формулу $F = rghS$. Рисунок 2

Факторы давления жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Факторы давления жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Из этой формулы можно определить, что сила давления жидкости на дно нашего сосуда будет такой же, как вес самой жидкости. При этом сосуд должен быть правильной цилиндрической формы. Однако определено, что подобные вычисления будут иметь правильной характер даже в случае изучения сосудов различной формы. Подобные высказывания можно трансформировать в правило, где давление жидкости на дно остается одинаковым во всех точках, когда площадь дна и высота уровня жидкости также одинакова. Однако это никак не сочетается с реальным весом жидкости, которая будет залита в сосуд неправильной формы. Вес может быть меньше или больше силы давления на дно, при этом конечное значение, указанное в формулах выше останется на удовлетворительном уровне и не станет противоречить нашим вычислениям.

Несжимаемые жидкости в однородном гравитационном поле.

Закон паскаля

Давление увеличивается с глубиной воды. В дополнение к гидростатическому давлению существует еще и давление воздуха на поверхность воды. Необходимо различные масштабы на : давление в водяном столбе повышается намного быстрее, чем в воздушном столбе .

Гидростатическое давление на дно во всех трех емкостях одинаковое, несмотря на разный объем заполнения.

Гидростатическое давление для жидкостей с постоянной плотностью в однородном гравитационном поле (=  несжимаемые жидкости , особенно жидкости ) рассчитывается в соответствии с законом Паскаля (или Паскаля ) (названным в честь Блеза Паскаля ):

п(ЧАС)знак равноρграммЧАС+п{\ displaystyle p (h) = \ rho gh + p_ {0}}

Обозначения формул :

ρ{\ displaystyle \ rho}= Плотность [для воды : ≈ 1000 кг / м³]ρ{\ displaystyle \ rho}

грамм{\ displaystyle g}= Ускорение свободного падения [для Германии: ≈ 9,81 м / с²]грамм{\ displaystyle g}

ЧАС{\ displaystyle h}= Высота уровня жидкости над рассматриваемой точкой

п{\ displaystyle p_ {0}}= Давление воздуха на поверхности жидкости

п(ЧАС){\ displaystyle p (h)} = гидростатическое давление как функция высоты уровня жидкости.

единицы измерения

В физических единицах для гидростатического давления являются:

• международная единица СИ

  Паскаль (Па): 1 Па = 1 Н / м²;

• также в Германии и Австрии “юридическая единица”

  Бар (бар): 1 бар = 100 000 Па или Н / м² (= 100  кПа )

Для описания гидростатического давления иногда используется старая единица измерения, не соответствующая системе СИ , метр водяного столба (мВС).

Пример гидростатического парадокса

Толщина воды , однородная температура воды: 3,98 ° C, высота: 50 метров: 1000 кг / м³ × 9,81 м / с² × 50 м ≈ 490 500 Н / м² ≈ 4,90 бар перепад давления в атмосфере

Плотность воды при температуре 20 ° C составляет 998,203 кг / м³. Гидростатическое давление минимально изменяется до

998,203 кг / м³ × 9,81 м / с² × 50 м ≈ 489 618,57 Н / м² ≈ 4,90 бар

Гидростатическое давление не зависит от формы сосуда; критичным для давления является высота жидкости – или уровень жидкости и плотность которого (в зависимости от температуры), а не абсолютное количество жидкости в сосуде. Это явление стало известно как гидростатический парадокс (или парадокс Паскаля ) .

Общее давление (абсолютное давление)

Для полного описания давления в несжимаемой жидкости в состоянии покоя необходимо добавить давление окружающей среды. Например, давление воды, действующее на дайвера, складывается из давления воздуха, действующего на поверхность воды и, таким образом, все еще действующего на дайвера, и разницы гидростатического давления из-за глубины воды.

Сила, действующая на дно сосуда, заполненного водой, создается только перепадом давления, поскольку давление воздуха также действует снизу. Парадокс в этом контексте заключается в том, что сила все равно увеличивается с площадью пола, если уровень заполнения остается прежним.

Это важно для дайверов , чтобы знать , какое давление их тела газы ( азот ) подвергаются для того , чтобы избежать водолазного болезни. Батискафа должна выдерживать особенно высокое гидростатическое давление

Батискафа должна выдерживать особенно высокое гидростатическое давление.

Водонапорные башни используют гидростатическое давление для создания давления в трубопроводе, необходимого для снабжения конечных пользователей. В гидрогеологии , согласно закону Дарси, поток между двумя точками может быть установлен только в том случае, если разность давлений отличается от разницы гидростатических давлений в этих двух точках.

Сифон представляет собой устройство или устройство , с помощью которого жидкость может быть передана из контейнера через край контейнера с нижним контейнером или опорожняется в открытом , не наклонив контейнер снова и без отверстия или выпускного отверстия под уровнем жидкости.

Определение закона Паскаля

Итак, мы подошли к формулировке закона Паскаля, и звучит она так:

Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.

Обратите внимание — закон работает только с жидкостями и газами. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем не так, как молекулы твердых тел. Если молекулы жидкости и газа движутся почти свободно, то молекулы твердых тел так не умеют

Они могут лишь колебаться, немного отклоняясь от исходного положения. Именно благодаря свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях

Если молекулы жидкости и газа движутся почти свободно, то молекулы твердых тел так не умеют. Они могут лишь колебаться, немного отклоняясь от исходного положения. Именно благодаря свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях.

Рассмотрим опыт с шаром Паскаля, чтобы стало понятнее.

Присоединим к трубе с поршнем полый шар со множеством небольших отверстий. Зальем в шар воду и будем давить на поршень. Давление в трубе вырастет и вода будет выливаться через отверстия, причем напор всех струй будет одинаковым. Такой же результат получится, если вместо воды в шарике будет газ.

Важный момент
У Земли есть атмосфера. Эта атмосфера создает давление, которое добавляется ко всем другим. То есть если мы давим рукой на стол, то давление, которое испытывает стол — это давление нашей руки плюс атмосферное.

Определение и принципы

Для измерения гидростатического давления используются различные приборы, такие как гидростатические манометры, датчики давления и прочие. Принцип работы таких приборов основан на преобразовании гидростатического давления в электрический сигнал или механическое перемещение индикатора. Это позволяет измерять и контролировать давление в жидких и газовых системах.

Гидростатическое давление имеет важное практическое применение в различных областях, таких как гидравлика, гидрология, гидротехника и др. Оно используется для определения уровня жидкости в емкостях, измерения давления в системах транспорта и промышленности, а также для расчета сил, действующих на подводные конструкции и гидравлические системы

Гидростатическое давление: понятие и свойства

Основным свойством гидростатического давления является то, что оно равномерно распределяется по всей поверхности стенки сосуда, в котором находится жидкость или газ. Это свойство объясняется тем, что каждая частица жидкости или газа в столбе оказывает давление на сосуд, причем эти давления равны по величине и направлены во всех направлениях.

Гидростатическое давление измеряется в единицах давления, например, в паскалях (Па) или в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.).

Величина гидростатического давления зависит от высоты столба жидкости или газа, а также от плотности среды. Чем выше столб, тем больше давление, а чем больше плотность среды, тем больше давление.

Гидростатическое давление применяется в различных областях науки и техники. Оно играет важную роль в гидравлике, гидростатике и гидродинамике, и используется для определения свойств и характеристик жидкостей и газов.

Формула расчета гидростатического давления

P = ρ * g * h

где:

• P — гидростатическое давление
• ρ — плотность жидкости
• g — ускорение свободного падения
• h — высота столба жидкости

Формула показывает, что гидростатическое давление прямо пропорционально плотности жидкости, ускорению свободного падения и высоте столба жидкости. Таким образом, чем выше столб жидкости и больше плотность, тем выше гидростатическое давление.

Расчет гидростатического давления позволяет определить силу, которую жидкость оказывает на поверхности объектов, находящихся под ней, и является важным участником в решении различных инженерных задач.

Классификация по различным параметрам

Современные модели регуляторов давления воды, устанавливаемых в квартирах, классифицируются по нескольким параметрам.

Производительность бытовых приборов составляет около 3 кубометров за час.

Выбирая модель регулятора, следует, в первую очередь, обращать внимание на этот параметр. По данному критерию устройства для регулировки водного давления подразделяются на бытовые, коммерческие и промышленные. У коммерческого оборудования производительность находится в пределах 3-15 кубометров

У промышленных приборов этот показатель еще больше

У коммерческого оборудования производительность находится в пределах 3-15 кубометров. У промышленных приборов этот показатель еще больше.

По типу подключения редукторы делятся на резьбовые и фланцевые. Первые применяются для трубопроводов диаметром два дюйма, а вторые для более объемных систем.

Еще один критерий, на который нужно обращать внимание при выборе – регулирующий диапазон. В продаже представлены модели с большим регулировочным интервалом (от 1,5 до 12 бар) и филигранно настраиваемые устройства (от 0,5 до 2 бар)

Немаловажное значение имеет и параметр максимального входного давления

Выпускаются устройства для комплектации водопроводных систем с уровнем давления максимум в 16 бар с большей мощностью, выдерживающие около 25 бар

Немаловажное значение имеет и параметр максимального входного давления. Выпускаются устройства для комплектации водопроводных систем с уровнем давления максимум в 16 бар с большей мощностью, выдерживающие около 25 бар. Подразделяются регуляторы и по предельному рабочему температурному режиму

Для водоснабжения холодной водой приобретают с придельным показателем в 40 градусов. Для снабжения горячей водой используют модели, выдерживающие температуру в 70 градусов

Подразделяются регуляторы и по предельному рабочему температурному режиму. Для водоснабжения холодной водой приобретают с придельным показателем в 40 градусов. Для снабжения горячей водой используют модели, выдерживающие температуру в 70 градусов.

Давление на стенку бассейна

Последний раз редактировалось atlis22 07.04.2016, 11:14, всего редактировалось 3 раз(а).

Здравствуйте!Задали такую задачу: есть бассейн шестигранник (длина стороны 2 метра, высота 0,5 метра).Надо рассчитать давление и силу давления на одну стенку (выделил синим).Я так понимаю расчёт давления такой:

Рассуждения верные?А если бассейн будет двадцатигранник, такой же высоты и с такой же длиной стороны, давление и сила давления на стенку будут такими же?

Вообще сила на стенку от формы всего остального бассейна не зависит. Это проходят где-то в 7 классе.

Кроме того, формулы вы пишете неправильно. Доллары должны стоять не вокруг кусочка формулы, а вокруг всей формулы целиком:

Это если интегралы уже прошли, что автором указано не было. А до них рассуждения о

Последний раз редактировалось atlis22 06.04.2016, 14:46, всего редактировалось 1 раз.

Вы абсолютно правы, я для упрощения взял 0,5

Это если интегралы уже прошли, что автором указано не было. А до них рассуждения о

Спасибо за ответ! Спешил, поэтому цифры не те подставил!

– неправильно набраны формулы в первом сообщении (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу » и видеоролик Как записывать формулы ).

i	Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

Вообще сила на стенку от формы всего остального бассейна не зависит. Это проходят где-то в 7 классе.

Кроме того, формулы вы пишете неправильно. Доллары должны стоять не вокруг кусочка формулы, а вокруг всей формулы целиком:

Уважаемый Munin, простите за глупый вопрос! А если бассейн будет десятигранник, такой же высоты и с такой же длиной стороны, давление и сила давления на одну грань останутся прежними?

Среднее по высоте давление останется таким же для любого

А вообще все-таки найдите и внимательно прочитайте формулировку закона Паскаля. По-видимому, Вы его не вполне осознаете, иначе подобные вопросы бы не возникали.

Выскажу в наиболее общем виде: если у вас бассейн какой угодно формы (хоть в форме картошки),

• но есть одна прямоугольная вертикальная стенка, указанной ширины и высоты,
• и если верхняя сторона этой стенки совпадает с кромкой воды,
• и если вся эта стенка соприкасается с водой (а не заглублена в грунт, например),

то на эту стенку будет действовать ровно такая же сила, как вы рассчитали.

Надеюсь, это снимет все дальнейшие переспрашивания

Последний раз редактировалось Munin 10.04.2016, 14:51, всего редактировалось 1 раз.

Бассейн в форме картофельного пюре.

Последний раз редактировалось Cos(x-pi/2) 10.04.2016, 16:08, всего редактировалось 1 раз.

(–Вы хотели бы, чтобы эта традиция возобновилась?, — Да! :-))

Страница 1 из 1

Как измеряют давление

Для измерения в системе водоснабжения используется манометр. Его устанавливают рядом с водосчетчиком в точке ввода водопроводной трубы в здание. Также встроенным устройством оснащаются обогревательные котлы. Манометр позволяет самостоятельно провести измерения фактических значений и сравнение их с теми, что соответствуют технологическим нормативам и ГОСТам.

Следить за показателями этого прибора требуется регулярно. Ведь при низких значениях водная струя на водопотребителях будет крайне слабой.

Превышение нормативов представляет опасность для сантехнических и бытовых приборов. Водопроводный манометр оснащен измерительной шкалой с максимумом в семь атмосфер: при повышении напора больше этого показателя в сети образуются крупные неполадки. На участках сочленения трубных отрезков возникают протечки, чувствительные элементы ломаются.

Формула расчета

Давление воды в квартире рассчитывается математическим методом. За основу возьмем стандартный по меркам РФ пятиэтажный дом.

Значения:

Для вычисления правильных величин водопровода другой этажности достаточно заменить показатель 5 эт., на нужное количество этажей здания, результаты для которого необходимо вычислить.

Сантехника объём и скорость потока

Объем жидкости, проходящей через определённую точку в заданное время, рассматривается как объем потока или расход. Объем потока обычно выражается литрами в минуту (л/мин) и связан с относительным давлением жидкости. Например, 10 литров в минуту при 2,7 атм.

Скорость потока (скорость жидкости) определяется как средняя скорость, при которой жидкость движется мимо заданной точки. Как правило, выражается метрами в секунду (м/с) или метрами в минуту (м/мин). Скорость потока является важным фактором при калибровке гидравлических линий.

Объём и скорость потока жидкости традиционно считаются «родственными» показателями. При одинаковом объёме передачи скорость может меняться в зависимости от сечения прохода

Объем и скорость потока часто рассматриваются одновременно. При прочих равных условиях (при неизменном объеме ввода), скорость потока возрастает по мере уменьшения сечения или размера трубы, и скорость потока снижается по мере увеличения сечения.

Так, замедление скорости потока отмечается в широких частях трубопроводов, а в узких местах, напротив, скорость увеличивается. При этом объем воды, проходящей через каждую из этих контрольных точек, остаётся неизменным.

Сантехника и принцип Бернулли

Широко известный принцип Бернулли выстраивается на той логике, когда подъем (падение) давления текучей жидкости всегда сопровождается уменьшением (увеличением) скорости. И наоборот, увеличение (уменьшение) скорости жидкости приводит к уменьшению (увеличению) давления.

Этот принцип заложен в основе целого ряда привычных явлений сантехники. В качестве тривиального примера: принцип Бернулли «виновен» в том, что занавес душа «втягивается внутрь», когда пользователь включает воду. Разность давлений снаружи и внутри вызывает силовое усилие на занавес душа. Этим силовым усилием занавес и втягивается внутрь.

Другим наглядным примером является флакон духов с распылителем, когда нажимом кнопки создаётся область низкого давления за счёт высокой скорости воздуха. А воздух увлекает за собой жидкость.

Принцип Бернулли не для сантехника, но для самолётного крыла: 1 — низкое давление; 2 — высокое давление; 3 — быстрое обтекание; 4 — медленное обтекание; 5 — крыло

Принцип Бернулли также показывает, почему окна в доме имеют свойства самопроизвольно разбиваться при ураганах. В таких случаях крайне высокая скорость воздуха за окном приводит к тому, что давление снаружи становится намного меньше давления внутри, где воздух остаётся практически без движения.

Существенная разница в силе попросту выталкивает окна наружу, что приводит к разрушению стекла. Поэтому когда приближается сильный ураган, по сути, следует открыть окна как можно шире, чтобы уравнять давление внутри и снаружи здания.

И ещё парочка примеров, когда действует принцип Бернулли: подъем самолёта с последующим полётом за счёт крыльев и движение «кривых шаров» в бейсболе.

В обоих случаях создаётся разница скорости проходящего воздуха мимо объекта сверху и снизу. Для крыльев самолета разница скорости создаётся движением закрылков, в бейсболе — наличием волнистой кромки.

Как разобрать/собрать привод ESBE на видеоролике

Полезный для получения практики сантехники видеоролик ниже демонстрирует приёмы, которые в любой момент могут потребоваться потенциальному сантехнику-ремонтнику. Рекомендуется просмотр этого видео для получения сведений относительно сборки/разборки электропривода ESBE трёхходового клапана:

Все формулы мощности

Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.

В механике

Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.

Основная формула:

N = A / t, где A — работа, t — время ее выполнения.

Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.

Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:

A = F × S

Используем эту формулу для вычисления мощности:

N = A / t = F × S / t = F × V

В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.

В электротехнике

В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии. Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.

P = I × U, где I — напряжение, U — сила тока.

В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.

Задача 1

Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность в этом случае?

Решение:

Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.

A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж

Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:

N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт

Ответ: человек развивает мощность 20 ватт.

Задача 2

В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока пройдет через эту лампу?

Решение:

Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.

Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.

I = 100 / 220 = 0,45 А.

Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.

Применение на практике

Примеры использования знаний свойств воды:

1. Подбирая насос для водоснабжения дома высотой 10 м, понимают, что напор должен быть минимум 1 атм.

2. Водонапорная башня снабжает водой дома ниже ее по высоте, напор в кране у потребителей обеспечен весом столба воды в баке.
3. Если в стенках бочки появились отверстия, то, чем ниже они расположены, тем более прочным должен быть материал для их заделки.
4. Замеряют дома напор холодной воды в кране манометром. Если он менее чем 0,3 атм (установлено санитарными нормами), есть основания для претензий к коммунальщикам.

Используя гидравлический пресс, можно получить большое усилие, при этом приложив малую силу. Примеры применения:

• выжимка масла из семян растений;
• спуск на воду со стапелей построенного судна;
• ковка и штамповка деталей;
• домкраты для подъема грузов.

Сообщающиеся сосуды

Поскольку жидкость принимает форму сосуда, в который ее поместили, имеет место быть такое явление, как сообщающиеся сосуды.

Сообщающиеся сосуды — это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости (в каждом сосуде). Так жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.

Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.

Если в колена сообщающихся сосудов налить жидкости, плотности которых будут различны, то меньший объём более плотной жидкости в одном колене уравновесит больший объём менее плотной жидкости в другом колене сосуда.

Другими словами, высота столба жидкости с меньшей плотностью больше, чем высота столба жидкости с большей плотностью. Давайте рассчитаем, во сколько высота столба жидкости с меньшей плотностью больше высоты столба жидкости с большей плотностью, если эти две несмешивающиеся жидкости находятся в сообщающихся сосудах.

p = ρgh, p₁ = p₂, ρ₁ gh₁= ρ₂ gh₂,

Отсюда:

Курсы подготовки к ОГЭ по физике помогут снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

Распределение давления в жидкости

Давление подразумевает действие некоторой силы. Для жидкостей такая сила может иметь два источника. И первый возможный источник — это внешняя сила.

Представим себе вертикальный цилиндр с поршнем в верхней части, полностью заполненный жидкостью. Теперь, если со стороны поршня на молекулы жидкости начнёт действовать сила, то ближайшие к поршню молекулы жидкости начнут смещаться вниз. При этом они встретят на пути противодействие молекул более глубоких слоёв и начнут передавать усилие им. Молекулы более глубоких слоёв в свою очередь будут передавать усилия ещё более глубоким слоям, и так далее, до самого дна поршня.

Напомним, что молекулы в жидкости связаны друг с другом слабо и совершают хаотичные тепловые движения. Если на молекулу действует сила со стороны вышележащего слоя, а вниз её «не пускает» нижележащий слой, то молекула начинает смещение вбок. Получается, что усилие поршня, направленное вниз, будет передаваться в жидкости не только вниз, но и в стороны. При этом за счёт хаотичного движения молекул «траектория передачи силы» может быть любой, сколь угодно извилистой — сила будет передаваться по этому пути через жидкость и создавать давление в любой точке.

Давление, производимое на жидкость, передаётся в любую точку жидкости без изменения во всех направлениях. Данный закон был открыт Б. Паскалем, и носит его имя. В честь этого физика также была названа единица измерения давления.

Рис. 1. Закон Паскаля.

Способы измерения давления

Теоретические знания нормативных значений, касающихся водонапора, позволяют переходить к практике, дающей ответ на вопрос, как измерять в домашних условиях давление воды в кране или других водоразборных точках квартиры.

Применение стационарных манометров

Основным прибором для замеров давления в водопроводных коммуникациях является манометр. Существует несколько видов устройств этого назначения, отличающихся конструктивно и по принципу работы.

Наиболее распространённым типом прибора для снятия показаний давления воды является механический манометр. Он надёжен в эксплуатации, имеет легко читаемую шкалу значений и информационный циферблат

Часто контроль давления воды в квартире ограничивается показаниями прибора, установленного на границе отсекающей внутриквартирный и центральный трубопроводы. Однако в реальности показания такого манометра будут являться не совсем корректными и принимаемыми с некоторыми погрешностями.

Это обусловлено тем, что не учитываются все потери давления на элементах внутренней разводки квартиры (фильтры, тройники, запорная и регулирующая арматура). Кроме этого, на свободный напор воды оказывают влияние повороты и участки с изменением сечений трубопроводов.

Поэтому лучшим вариантом является оснащение манометрами всех входов точек потребления воды в квартире. Это вполне доступно на этапах строительства жилья или в ходе ремонтных работ по замене трубопроводов водоснабжения.

Использование переносного манометра

Особенностью переносного измерительного прибора является его универсальность и возможность несложной установки на трубопроводах и такого же простого демонтажа.

Применение данного метода позволяет измерять водяное давление непосредственно на входе каждого сантехнического прибора, влияющего на её напор.

Собрать мобильный манометр можно своими руками, усовершенствовав покупной заводской прибор. Для этого необходимо: 1 — обычный водяной манометр со шкалой до 6 бар; 2 — резьбовой удлинитель; 3 —переходник с резьбы манометра 3/8 дюйма на полудюймовую резьбу удлинителя

Для уплотнения резьбовых соединений используется фум-лента.

Наиболее удобной точкой подключения для проведения замера давления воды является душ.

Алгоритм проведения измерений следующий:

1. Душевая лейка откручивается от шланга.
2. На шланг монтируется манометр.
3. Открывается кран на душе.
4. Замеряется давление.

Для снятия корректных показаний прибора необходимо в процессе замера избавиться от воздушной пробки. Устраняется она путем нескольких переключений смесителя с крана на душ или открытием и закрытием другого крана в системе водопровода.

Если нет соответствующего переходника, то вместо него можно подобрать шланг с диаметром, позволяющим подключить его к манометру. Соединение со шлангом душа в этом случае производится через штуцер с резьбой ½ дюйма.

Бесприборное определение давления

Данный способ позволяет с определённой степенью погрешности измерить давление воды в точке подключения к сантехприборам без использования специальных измерительных устройств.

Для проведения замеров необходимо приобрести прозрачный шланг/трубку ПВХ по длине около двух метров и с диаметром, позволяющим подключить его к водопроводному крану

Эксперимент с использованием прозрачного ПВХ шланга проводится по следующей методике:

1. Шланг одним концом подключается к точке разбора, выставляется и, желательно, фиксируется в вертикальном положении.
2. Открывается кран и трубка заполняется водой до отметки, соответствующей нижней части крана (нулевой уровень).
3. Верхнее отверстие герметично закрывается.
4. Открывается на максимальный напор водопроводный кран.
5. Измеряется высота водяного столба от нулевого уровня до нижней границы воздушной пробки (Н).
6. Фиксируется высота воздушной пробки (h).

Измерения расстояний необходимо проводить не сразу, а через 1-2 минуты, после того, как под давлением воды из открытого крана в шланге образуется воздушная пробка.

Формула для расчета приближённого значения давления воды из открытого крана, при использовании в качестве манометра прозрачного шланга, будет следующим. Р=Ратм × (Н + h) / h

За величину Ратм принимается значение атмосферного давления в трубке до начала эксперимента — 1 атм.

Закон Паскаля.

Давление, приложенное к жидкости или газу, находящимся
в  ограниченном объеме, передается во все точки внутри объема без изменения.

Например, если несжимаемая
жидкость плотностью  помещена в атмосферу, то давление
на глубине  согласно
закону Паскаля будет равно , где  – атмосферное давление.

Рис. 4 Принцип работы гидравлического подъемника.

На законе Паскаля основано
действие гидравлического подъемника (рис. 4). Подъемник состоит из двух сообщающихся
сосудов, залитых несжимаемой жидкостью (обычно маслом). Площади сечения сосудов
соответственно равны  и  (). Поднимаемый груз кладут на
широкий поршень, а силу прикладывают к узкому. Посчитаем силу, необходимую для
того, чтобы удерживать груз массы  неподвижно. Если поршни находятся
на одном уровне, то давления под ними должны быть одинаковы: . Но , а . Отсюда
получаем, что .
Т.к. ,
то и .
Заметим, однако, что так как объем жидкости при подъеме груза не меняется, то
для того, чтобы поднять груз на небольшую высоту, приходится поршень  опускать на
значительную глубину.

Важное замечание. Закон Паскаля не утверждает, что давление
жидкости одинаково в каких-либо областях

Он утверждает, что если давление приложено
к какой-то одной части жидкости, то оно возрастает на эту величину во всех местах
в жидкости, т.е. передается жидкостью.