Тиск якась буква. Тиск для чайників: визначення, пояснення простими словами

Нікому не подобається бути під тиском. І не важливо, під яким. Про це заспівав ще гурт Queen разом із Девідом Боуї у своєму знаменитому синглу "Under pressure". Що таке тиск? Як зрозуміти тиск? У чому воно вимірюється, якими приладами та методами, куди спрямовано та на що тисне. Відповіді на ці та інші питання – у нашій статті про тиск у фізиціі не тільки.

Якщо викладач тисне на вас, ставлячи каверзні завдання, ми зробимо так, щоб ви змогли правильно на них відповісти. Адже розуміння самої суті речей – ключ до успіху! Отже, що таке тиск у фізиці?

За визначенням:

Тиск- скалярна фізична величина, що дорівнює силі, що діє на одиницю площі поверхні.

У міжнародній системі СІ вимірюється в Паскаляхі позначається буквою p . Одиниця вимірювання тиску 1 Паскаль. Російське позначення – Па, міжнародне – Pa.

Відповідно до визначення, щоб знайти тиск, треба силу поділити на площу.

Будь-яка рідина або газ, поміщений у посудину, чинить тиск на стінки судини. Наприклад, борщ у каструлі діє її дно і стіни з деяким тиском. Формула визначення тиску рідини:

де g– прискорення вільного падіння у гравітаційному полі землі, h- Висота стовпа борщу в каструлі, грецька буква «ро»- Щільність борщу.

Найпоширеніший у побуті прилад визначення тиску – барометр. Але у чому вимірюють тиск? Крім паскаля існують інші позасистемні одиниці вимірювання:

• атмосфера;
• міліметр ртутного стовпа;
• міліметр водяного стовпа;
• метр водяного стовпа;
• кілограм-сила.

Залежно від контексту застосовують різні позасистемні одиниці.

Наприклад, коли ви слухаєте чи читаєте прогноз погоди, там і мова не йде про паскалів. Говорять про міліметри ртутного стовпа. Один міліметр ртутного стовпа – це 133 Паскаля. Якщо ви їздите за кермом, то, напевно, знаєте, що нормальний тиску колесах легкового автомобіля – близько двох атмосфер.

Атмосферний тиск

Атмосфера – це газ, точніше, суміш газів, що утримується у Землі завдяки гравітації. Атмосфера перетворюється на міжпланетний простір поступово, та її висота – приблизно 100 кілометрів.

Як розуміти вираз «атмосферний тиск»? Над кожним квадратним метром земної поверхні знаходиться стокілометровий стовп газу. Звичайно, повітря прозоре і приємне, але в нього є маса, яка тисне на поверхню землі. Це і є атмосферний тиск.

Нормальний атмосферний тиск прийнято вважати рівним 101325 Па. Це тиск на рівні світового океану за температури 0 градусів Цельсія. Такий же тиск при цій же температурі чинить на свою основу стовп ртуті заввишки 766 міліметрів.

Чим більша висота над рівнем моря, тим нижчий атмосферний тиск. Наприклад, на вершині гори Джомолунгма воно становить лише одну четверту від нормального атмосферного тиску.

Артеріальний тиск

Ще один приклад, де ми стикаємося з тиском у повсякденному житті– це вимір кров'яного тиску.

Артеріальний тиск – це кров'яний тиск, тобто. тиск, який кров чинить на стінки судин, у разі – артерій.

Якщо ви виміряли артеріальний тиск і він у вас 120 на 80 то все добре. Якщо 90 на 50 або 240 на 180 , то вам вже точно буде нецікаво розбиратися, у чому цей тиск вимірюється і що це взагалі означає.

Проте виникає питання: 120 на 80 чого саме? Паскалів, міліметрів ртутного стовпа, атмосфер чи ще якихось одиниць виміру?

Артеріальний тиск вимірюється у міліметрах ртутного стовпа.Воно визначає перевищення тиску рідини кровоносної системинад атмосферним тиском.

Кров тиску на судини і тим самим компенсує дію атмосферного тиску. Якби інакше, нас просто розчавило б величезною масою повітря над нами.

Але чому у вимірі артеріального тискудві цифри?

До речі! Для наших читачів зараз діє знижка 10% на

Справа в тому, що кров рухається в судинах не рівномірно, а поштовхами. Перша цифра (120) називається систолічним тиском. Це тиск на стінки судин у момент скорочення серцевого м'яза, його величина – найбільша. Друга цифра (80) визначає найменше значення і називається діастолічним тиском.

При вимірі фіксуються значення систолічного та діастолічного тисків. Наприклад, для здорової людини типове значення артеріального тиску становить 120 на 80 мм ртутного стовпа. Це означає, що тиск систоли дорівнює 120 мм. рт. ст., а діастолічний – 80 мм рт. ст. Різниця між систолічним та діастолічним тисками називається пульсовим тиском.

Фізичний вакуум

Вакуум – відсутність тиску. Точніше, практично повна його відсутність. Абсолютний вакуум є наближенням, як ідеальний газ у термодинаміці та матеріальна точка в механіці.

Залежно від концентрації речовини розрізняють низький, середній та високий вакуум. Найкраще наближення до фізичного вакууму – космічний простір, в якому концентрація молекул та тиск мінімальні.

Тиск – основний термодинамічний параметр стану системи. Визначити тиск повітря або іншого газу можна не лише за приладами, але й користуючись рівняннями, формулами та законами термодинаміки. А якщо у вас немає часу розбиратися, студентський сервіс допоможе вирішити будь-яке завдання визначення тиску.

Фізика. 1. Предмет і структура фізики Ф. наука, вивчає найпростіші разом із тим наиб. загальні властивостіі закони руху навколишніх об'єктів матеріального світу. Внаслідок цієї спільності немає явищ природи, які мають фіз. властивостей … Фізична енциклопедія

Наука, що вивчає найпростіші і водночас найбільш загальні закономірності явищ природи, св ва і будову матерії та її рухи. Поняття Ф. та її закони лежать в основі всього природознавства. Ф. відноситься до точних наук і вивчає кількостей. Фізична енциклопедія

ФІЗИКА- ФІЗИКА, наука, що вивчає разом із хімією загальні закони перетворення енергії та матерії. В основі обох наук лежать два основні закони природознавства - закон збереження маси (закон Ломоносова, Лавуазьє) і закон збереження енергії (Р. Майєр, Джауль. Велика медична енциклопедія

Фізика зірок одна з галузей астрофізики, що вивчає фізичну сторону зірок (маса, густина, …). 1 Розміри, маси, щільність, світність зірок 1.1 Маса зірок … Вікіпедія

I. Предмет і структура фізики Ф. - наука, що вивчає найпростіші і водночас найбільш загальні закономірності явищ природи, властивості та будову матерії та закони її руху. Тому поняття Ф. і все закони лежать в основі всього ...

У широкому значеннітиск, що перевищує атмосферний; у конкретних технічних та наукових завданнях тиск, що перевищує характерне для кожного завдання значення. Настільки ж умовно що у літературі підрозділ Д. в. на високі та… … Велика Радянська Енциклопедія

- (Від давньогрецьк. physis природа). Давні називали фізикою будь-яке дослідження навколишнього світу та явищ природи. Таке розуміння терміна фізика збереглося остаточно 17 в. Пізніше з'явився ряд спеціальних дисциплін: хімія, що досліджує властивості. Енциклопедія Кольєра

Дослідження впливу на речовину дуже високими тисками, а також створення методів отримання та вимірювання таких тисків. Історія розвитку фізики високих тисківдивовижний приклад надзвичайно швидкого прогресуу науці,… … Енциклопедія Кольєра

Фізика твердого тіла розділ фізики конденсованого стану, завданням якого є опис фізичних властивостей твердих тіл з погляду їхньої атомарної будови. Інтенсивно розвивалася у XX столітті після відкриття квантової механіки.

Зміст 1 Методи одержання 1.1 Випаровування рідин … Вікіпедія

Книги

• фізика. 7 клас. Робочий зошит із тестовими завданнями ЄДІ. Вертикаль. ФГОС, Ханнанова Тетяна Андріївна, Ханнанов Наїль Кутдусович. Посібник є складовою УМК А. В. Перишкіна `Фізика. 7-9 класи, який перероблений відповідно до вимог нового Федерального державного освітнього стандарту. У…
• фізика. 7 клас. Дидактичні матеріали до підручника А. В. Перишкіна. Вертикаль. ФГОС, Марон Абрам Євсєєвич, Марон Євген Абрамович. Цей посібник включає тренувальні завдання, тести для самоконтролю, самостійні роботи, контрольні роботи та приклади вирішення типових завдань. Загалом у пропонованому комплекті дидактичних…

Тиск – це фізична величина, яка грає особливу рольу природі та житті людини. Це непомітне оку явище не тільки впливає на стан довкілляале дуже добре відчувається всіма. Давайте розберемося, що це таке, які види його існують і як знаходити тиск (формула) у різних середовищах.

Що називається тиском у фізиці та хімії

Даним терміном називається важлива термодинамічна величина, яка виражається у співвідношенні перпендикулярно сили тиску на площу поверхні, на яку вона впливає. Це не залежить від розміру системи, в якій діє, тому належить до інтенсивних величин.

У стані рівноваги, тиск однаково для всіх точок системи.

У фізиці та хімії воно позначається за допомогою літери «Р», що є скороченням від латинської назвитерміна - pressūra.

Якщо йдеться про осмотичний тискрідини (рівновагу між тиском усередині та зовні клітини), використовується буква «П».

Одиниці тиску

Відповідно до стандартів Міжнародної системи СІ, фізичне явище, що розглядається, вимірюється в паскалях (кирилицею - Па, латиницею - Ра).

Виходячи з формули тиску виходить, що один Па дорівнює одному Н (ньютон - розділеному на один квадратний метр (одиниця виміру площі).

Однак на практиці застосовувати паскал досить складно, оскільки ця одиниця дуже мала. У зв'язку з цим, крім стандартів системи СІ, дана величинаможе вимірюватися інакше.

Нижче наведені найвідоміші її аналоги. Більшість їх широко використовується на теренах колишнього СРСР.

• Бари. Один бар дорівнює 105 Па.
• Торри або міліметри ртутного стовпа.Приблизно один торр відповідає 133, 3223684 Па.
• Міліметри водяного стовпа.
• Метри водяний стовп.
• Технічна атмосфера.
• Фізичні атмосфери.Одна атм дорівнює 101325 Па і 1,033233 ат.
• Кілограм-сили на квадратний сантиметр. Також виділяються тонна-сила та грам-сила. Крім того, є аналог фунт-сила на квадратний дюйм.

Загальна формула тиску (фізика 7-го класу)

З визначення цієї фізичної величини можна визначити спосіб її знаходження. Виглядає він так, як на фото нижче.

У ньому F – це сила, а S – площа. Іншими словами, формула знаходження тиску - це його сила, розділена на площу поверхні, на яку вона впливає.

Також вона може бути записана так: Р = mg/S або Р = pVg/S. Таким чином, ця фізична величина виявляється пов'язаною з іншими термодинамічних змінних: об'ємом і масою.

Для тиску діє наступний принцип: що менше простір, яке впливає сила - тим більше давлячої сили на нього припадає. Якщо ж площа збільшується (при тій же силі) - шукана величина зменшується.

Формула гідростатичного тиску

Різні агрегатні стани речовин, що передбачають наявність у них відмінних один від одного властивостей. Виходячи з цього, способи визначення Р у них також будуть іншими.

Наприклад, формула тиску води (гідростатичного) виглядає так: Р = pgh. Також вона застосовна і до газів. При цьому її не можна використовувати для обчислення атмосферного тиску через різницю висот і щільності повітря.

У цій формулі р – щільність, g – прискорення вільного падіння, а h – висота. Виходячи з цього, чим глибше занурюється предмет або об'єкт, тим вищий тиск усередині рідини (газу).

Розглянутий варіант є адаптацією класичної прикладу Р = F/S.

Якщо згадати, що сила дорівнює похідній масі на швидкість вільного падіння (F=mg), а маса рідини – це похідна об'єму на щільність (m = pV), то формулу тиск можна записати як P = pVg/S. площ, помножена на висоту (V = Sh).

Якщо вставити ці дані, вийде, що площу в чисельнику та знаменнику можна скоротити і на виході – вищезгадана формула: Р = pgh.

Розглядаючи тиск у рідинах, варто пам'ятати, що, на відміну від твердих тіл, часто можливе викривлення поверхневого шару. А це, у свою чергу, сприяє утворенню додаткового тиску.

Для таких ситуацій застосовується дещо інша формула тиску: Р = Р 0 + 2QH. У разі Р 0 - тиск не викривленого шару, а Q - поверхню натягу рідини. Н - це середня кривизна поверхні, яку визначають за законом Лапласа: Н = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Складові R 1 і R 2 - це радіуси головної кривизни.

Парціальний тиск та його формула

Хоча спосіб Р = pgh застосовується як для рідин, так і для газів, тиск в останніх краще обчислювати дещо іншим шляхом.

Справа в тому, що в природі, як правило, не дуже часто трапляються абсолютно чисті речовини, адже в ній переважають суміші. І це стосується не лише рідин, а й газів. А як відомо, кожен із таких компонентів здійснює різний тиск, Називається парціальним.

Визначити його досить легко. Воно дорівнює сумі тиску кожного компонента аналізованої суміші (ідеальний газ).

З цього випливає, що формула парціального тиску виглядає таким чином: Р = Р 1 + Р 2 + Р 3 … і так далі згідно кількості складових компонентів.

Непоодинокі випадки, коли необхідно визначити тиск повітря. Однак деякі помилково проводять обчислення тільки з киснем за схемою Р = pgh. Ось тільки повітря – це суміш із різних газів. У ньому зустрічаються азот, аргон, кисень та інші речовини. Виходячи з ситуації, що склалася, формула тиску повітря - це сума тисків всіх його складових. А отже, слід прийняти вищезгадану Р = Р 1 + Р 2 + Р 3 …

Найбільш поширені прилади для вимірювання тиску

Незважаючи на те, що вирахувати розглянуту термодинамічну величину за вищезгаданими формулами не складно, проводити обчислення іноді просто немає часу. Адже треба завжди враховувати численні нюанси. Тому для зручності за кілька століть було розроблено низку приладів, які роблять це замість людей.

Фактично майже всі апарати такого роду є різновидами манометра (допомагає визначати тиск у газах та рідинах). При цьому вони відрізняються по конструкції, точності та сфері застосування.

• Атмосферний тиск вимірюється з допомогою манометра, що зветься барометром. Якщо необхідно визначити розрядження (тобто тиск нижче атмосферного) - застосовуються інший його різновид, вакуумметр.
• Для того щоб дізнатися артеріальний тиск у людини, йде сфігмоманометр. Більшості він відоміший під ім'ям неінвазивного тонометра. Таких апаратів існує чимало різновидів: від ртутних механічних до повністю автоматичних цифрових. Їхня точність залежить від матеріалів, з яких вони виготовляються і місця вимірювання.
• Перепади тиску в навколишньому середовищі (англійською – pressure drop) визначаються за допомогою або дифнамометрів (не плутати з динамометрами).

Види тиску

Розглядаючи тиск, формулу його знаходження та її варіації для різних речовинварто дізнатися про різновиди цієї величини. Їх п'ять.

• Абсолютне.
• Барометричний
• Надмірна.
• Вакуумметричне.
• Диференційне.

Абсолютне

Так називається повний тиск, під яким знаходиться речовина або об'єкт, не враховуючи впливу інших газоподібних складових атмосфери.

Вимірюється воно в паскалях і є сумою надлишкового та атмосферного тисків. Також він є різницею барометричного та вакуумметричного видів.

Обчислюється воно за формулою Р = Р 2 + Р 3 або Р = Р 2 - Р 4.

За початок відліку для абсолютного тиску в умовах планети Земля береться тиск усередині ємності, з якої видалено повітря (тобто класичний вакуум).

Тільки такий вид тиску використовують у більшості термодинамічних формул.

Барометричний

Цим терміном називається тиск атмосфери (гравітації) попри всі предмети та об'єкти, які у ній, включаючи безпосередньо поверхню Землі. Більшості воно також відоме під ім'ям атмосферного.

Його зараховують до його величина змінюється щодо місця та часу вимірювання, а також погодних умов і знаходження над/нижче рівня моря.

Розмір барометричного тиску дорівнює модулю сили атмосфери площею одиницю по нормалі до неї.

У стабільній атмосфері величина даного фізичного явищадорівнює вазі стовпа повітря на основу з площею, що дорівнює одиниці.

Норма барометричного тиску – 101 325 Па (760 мм рт. ст. при 0 градусів Цельсія). При цьому чим вище об'єкт виявляється від поверхні Землі, тим нижчим стає тиск на нього повітря. Через кожний 8 км воно знижується на 100 Па.

Завдяки цій властивості в горах вода в чайниках закує набагато швидше, ніж будинки на плиті. Справа в тому, що тиск впливає на температуру кипіння: з його зниженням остання зменшується. І навпаки. На цій властивості побудовано роботу таких кухонних приладів, як скороварка та автоклав. Підвищення тиску всередині них сприяють формуванню в посудинах. високих температур, ніж у звичайних каструлях на плиті.

Використовується для обчислення атмосферного тиску формула барометричної висоти. Виглядає вона в такий спосіб, як у фото нижче.

Р - це шукана величина на висоті, Р 0 - щільність повітря біля поверхні, g - вільного падіння прискорення, h - висота над Землею, м - молярна маса газу, т - температура системи, r - універсальна постійна газова 8,3144598 Дж⁄( моль х К), а е - це число Ейклера, що дорівнює 2.71828.

Часто у представленій вище формулі атмосферного тиску замість R використовується К - постійна Больцмана. Через її твір на число Авогадро нерідко виражається універсальна постійна газова. Вона зручніша для розрахунків, коли кількість частинок задано в молях.

При проведенні обчислень завжди варто брати до уваги можливість зміни температури повітря через зміну метеорологічної ситуації або набір висоти над рівнем моря, а також географічну широту.

Надмірне та вакуумметричне

Різницю між атмосферним та виміряним тиском навколишнього середовища називають надлишковим тиском. Залежно від результату змінюється назва величини.

Якщо вона позитивна, її називають манометричним тиском.

Якщо ж отриманий результат зі знаком мінус - його називають вакуумметричним. Варто пам'ятати, що він не може бути більшим за барометричний.

Диференційне

Ця величина є різницею тисків у різних точках виміру. Як правило, її використовують для визначення падіння тиску на якомусь обладнанні. Особливо це актуально у нафтовидобувній промисловості.

Розібравшись з тим, що за термодинамічна величина називається тиском і за допомогою яких формул її знаходять, можна зробити висновок, що це явище дуже важливе, а тому знання про нього ніколи не буде зайвим.

При погіршенні загального самопочуттянеобхідний вимір такого показника, як артеріальний тиск (надалі АТ), оскільки у такий спосіб можна визначити гіпотонію або гіпертонію. У першому випадку кров'яний тиск патологічно знижується, тоді як у другому збільшується. Перш ніж говорити про прогресуючий патологічний процес, важливо докладно розібратися, що таке нормальний тиск людини, і яким він має бути.

Що таке артеріальний тиск

Це зусилля, що робить кров на стінки судин у процесі системного кровообігу. Такий важливий параметр життєздатності організму характеризує загальний периферичний опір судин у разі летального результатупрагне нуля. Процес здавлювання стінок капілярів, артерій та вен під впливом системного кровотоку складний механізм, схильний до патогенного впливу провокуючих факторів Від цього показника залежатиме, здоровий організм, або мають місце небезпечні хвороби. Норма має відмінності за віком, статевою ознакою.

Види тиску

Багато пацієнтів помітили, що кров'яний тиск після проведення вимірювання за допомогою тонометра записується у формі дробу, де перше і друге число докорінно відрізняються за значенням. Щоб зрозуміти, що це за цифри, саме час згадати умовну класифікацію такого важливого показника функціональності системного кровотоку. Лікарі виділяють верхнє та нижнє, кожне з яких має свою характеристику:

1. Верхній АТ (систолічний). Визначається у момент скорочення серцевого м'яза. Отриманий показник залежить від ЧСС, тонусу кровоносних судин, сили скорочення міокарда Нормальний показник знаходиться у діапазоні 110-120 мм. рт. ст. На його аномальне відхилення впливає не тільки присутні в організмі патології, а й фізичні навантаження, вікові зміниорганізму.
2. Нижній АТ (діастолічний). Визначається у момент розслаблення серцевого м'яза. Реальний показник залежить від артеріального тонусу, загального об'єму крові, еластичності судинних стінок. У межах норми нижнє артеріальне варіюється в межах 70-80 мм. рт. ст. Якщо виникає небезпечна патологія, вказане значення виходить за межі допустимих меж.

Норма за віком

У дорослому віці показники відрізняються не лише за роками, а й за статевою приналежністю пацієнта. Кожна людина просто зобов'язана знати, які існують допустимі положення АТ у своєму випадку, щоб після вимірювання приладом скоротити ймовірність рецидивів небезпечних патологійчастіше із боку серцевої системи. Нижче наведена таблиця, в якій зазначено, яким в ідеалі має бути АТ у дорослих жінок та чоловіків, відповідно до вікової категорії.

Вік пацієнта
	110 – 120/70 – 75	120 – 125/70 – 80
	115 – 120/70 – 80	120 – 127/75 – 80
	120 – 130/80 – 85	125 – 130/80 – 85
	135 – 140/80 – 85	130 – 135/80 – 85
	140 – 145/85 – 90	135 – 145/85 – 90
	145 – 155/85 – 90	135 – 145/80 – 85

При вагітності висока ймовірність присутності легкої гіпертонії, що є допустимою межею норми. Пояснюється таке відхилення збільшенням системного кровотоку вдвічі за рахунок присутності в утробі нового життя. Позбавлення такого порушення - питання часу, тому не варто даремно приймати медичні препарати з синтетичними. діючими речовинами- І вагітній не допоможуть, і дитині можуть нашкодити.

Як дізнатися свої цифри

Щоб визначити показник артеріального тиску у власному організмі, необхідно скористатися спеціальним медичним апаратом під назвою тонометр. Використовуватися він може в домашній обстановці, а при правильному поводженні з високою точністюконстатує факт підвищення та зниження допустимих меж АТ. Визначити характерні коливання можна двома фізіологічними способами:

1. Метод Короткова. Це найпоширеніший метод діагностики, розроблений хірургом Коротковим ще 1905 року. Для виміру використовується класичний тонометр, що конструктивно складається з манжети з грушею, фонендоскопа, манометра.
2. Осцилометричний метод. У цьому випадку задіяні сучасні електронні апарати, необхідні реєстрації пульсових коливань під час проходження крові через здавлений манжетою ділянку судини.

Підвищене

Перш ніж вилікувати судинне захворювання, Потрібно з граничною точністю визначити основні причини підвищення артеріального тиску, своєчасно усунути провокуючий фактор, його неприємну симптоматику. Йдеться про патологію, якщо після характерного виміру тонометр показує межу понад 140/90 мм рт. ст. Лікарі виділяють 2 види артеріальної гіпертонії:

• первинна (есенціальна) гіпертонія, яку можна визначити після ретельного клінічного обстеження;
• вторинна гіпертонія, що є неприємним симптомом основного захворювання організму.

Симптоми

Якщо йдеться про артеріальну гіпертонію, перша ознака характерної недуги – стрибок тиску артеріального вище за допустиму межу. Хвороба деякий час може переважати у прихованій формі, але при систематичних рецидивах не варто займатися небезпечним самолікуванням, важливо своєчасно звернутися до лікаря та пройти повне обстеження. Звернути увагу потрібно не тільки на високий кров'яний тиск, але і наступні симптоми артеріальної гіпотонії:

• дзвін у вухах;
• шум у голові;
• напади мігрені з пульсацією у скроні;
• мушки перед очима, втрата різкості зору;
• часте запаморочення;
• симптоми гіпоксії головного мозку;
• прискорене сечовипускання;
• нудота, рідше – блювання;
• гіпертонічний криз, біль у серці;
• різкий спад працездатності.

Причини

Якщо артеріальний тиск патологічно підвищився, виною тому часто стають великі патології щитовидної залози, нирок, надниркових залоз, гормональний дисбаланс. В організмі спостерігається підвищений виробітокприродного гормону під назвою ренін, внаслідок чого має місце підвищений тонускровоносних судин, міокард дуже часто скорочується, пульс аномально частішає. Причини настільки великої патології можуть бути такими:

• цукровий діабет;
• одна з форм ожиріння;
• пасивний образжиття;
• наявність шкідливих звичок;
• хронічні стреси;
• неправильне харчування;
• хронічні хвороби міокарда

Низьке

У цьому випадку йдеться про артеріальну гіпотонію, яка може бути самостійною або вторинним захворюванням, вимагає негайного консервативного лікування. При вимірі артеріального тиску прилад показує відхилення, при якому тиск крові позначає інтервал менше 90/60 мм рт. ст. Такий стан може бути фізіологічним та тимчасовим (не вважається патологією), але при регулярному відхиленні АТ у менший бік лікарі підозрюють гіпотонічну хворобу.

Симптоми

Такий діагноз також становить суттєву небезпеку для здоров'я, тому при підозрі на гіпотонію пацієнту потрібно по кілька разів на добу виконувати характерний вимір тонометром у домашній обстановці. Інші ознаки зазначеної патології докладно представлені нижче, при цьому не повинні залишатися поза увагою потенційного хворого:

• нудота та запаморочення;
• розсіяність уваги;
• зниження функцій пам'яті;
• задишка;
• напади мігрені;
• підвищена стомлюваність;
• спад працездатності.

Причини

Перш ніж застосовувати будь-які медикаменти та самостійно розпочинати лікування, потрібно своєчасно визначити патогенний фактор артеріальної гіпотонії та усунути його. Лікар рекомендує проводити повну діагностикуорганізму, важливою складовою якої є збирання даних анамнезу. Причини характерної недуги можуть бути такими:

• будь-який вид анемії;
• сильні крововтрати;
• повне або часткове зневоднення організму;
• хронічні хвороби міокарда;
• недостатність надниркових залоз;
• передозування медикаментів;
• гіпотиреоз.

Як лікувати тиск

Знаючи принцип розвитку такої серцевої патології, важливо грамотно та своєчасно підібрати інтенсивну терапію, яку можна проводити в домашній обстановці. Прийом медичних препаратів залежить від рівня артеріального тиску, хронічних хвороб організму, віку пацієнта. Регуляція крові в судинах досягається медикаментозним шляхом, проте пацієнту додатково доведеться переглянути звичний спосіб життя, назавжди відмовитись від шкідливих звичок. перелік ефективних ліківдокладно викладено нижче.

Підвищене

При систематично підвищеному рівні АТ означає, що пацієнт є хронічним гіпертоніком, що знаходиться під систематичним контролем у кардіолога. У такій клінічній картині необхідний курсовий прийом представників наступних фармакологічних групдля продовження періоду ремісії основного захворювання, зменшення тиску артеріального та позбавлення від неприємних симптомів:

• інгібітори АПФ, що розширюють судинні стінки: Фозиноприл, Каптоприл, Раміприл, Еналаприл, Лізіноприл, Періндоприл;
• бета-блокатори, що знижують хвилинний об'єм системного кровотоку: Бісопролол, Атенолол, Небіволол, Метопролол;
• діуретики для зменшення порцій рідини в системному кровотоку: Фуросемід, Хлорталідон, Торасемід, Індапамід;
• сартани, вони ж блокатори рецепторів ангіотензину: Лозартан, Валсартан, Лозартан, Валсартан, Телмісартан;
• блокатори кальцієвих каналів, що розширюють просвіт у периферичних судинах: Амлодипін, Верапаміл, Ніфедіпін, Ділтіазем.

Знижене

При явних ознакахгіпотонії показано вживати кофеїн та вітамін С, при цьому повністю виключити шкідливі звички, вести активний образжиття, є більшого солодкого. З медикаментів особливою ефективністю відрізняється медичний препаратЕтимізол. Однак лікарі також призначають біологічні фітостимулятори, представлені настоєм китайського лимонника або аралії, екстрактами елеутерококу, женьшеню, ехінацеї, радіоли. Якщо тиск артеріальний патологічно знизився, для зниження ризику настання колапсу рекомендовано натуральний препаратПантокрін.

Лікування тиску народними засобами

Щоб було досягнуто норми тиску за віком, можна скористатися методами альтернативної медицини, але заздалегідь заручитися лікарською підтримкою, не займатися самолікуванням. Щоб врегулювати рівень артеріального тиску, пацієнту рекомендується використовувати на практиці наступні рецепти народного лікування, що характеризуються високою ефективністю:

1. При гіпертонії потрібно заповнити повну літрову банку розкритими шишками, залити горілкою до шийки, накрити кришкою та наполягати у темному місці. Вживати готову настоянку внутрішньо після проціджування по 1 ч. л. тричі на добу перед кожним прийомом їжі.
2. При гіпотонії в одній тарі належить з'єднати по 20 г ягід глоду, кореня женьшеню, квіток ромашки та астрагалу. Столову ложку сировини залити склянкою окропу, настояти, процідити. Приймати всередину по третині склянки тричі на добу, поки артеріальний тиск не підвищиться.

Профілактика

Щоб показник артеріального тиску не відхилявся від норми, необхідно повністю виключити шкідливі звички, контролювати вживання кави, правильно харчуватися, приймати полівітамінні комплекси. Крім того, інші профілактичні заходипредставлені нижче:

• частіше бувати на свіжому повітрі;
• підвищити фізичну активність;
• займатися спортом;
• своєчасно лікувати хвороби серця, судин;
• контролювати загальний станздоров'я.

Відео

Людина на лижах і без них.

По пухкому снігу людина йде насилу, глибоко провалюючись при кожному кроці. Але, одягнувши лижі, він може йти, майже не провалюючись у нього. Чому? На лижах або без лиж людина діє на сніг з однією і тією ж силою, що дорівнює своїй вазі. Однак дія цієї сили в обох випадках по-різному, тому що різна площа поверхні, на яку тисне людина, з лижами і без лиж. Площа поверхні лиж майже у 20 разів більше площіпідошви. Тому, стоячи на лижах, людина діє кожен квадратний сантиметр площі поверхні снігу із силою, в 20 разів меншою, ніж стоячи на снігу без лиж.

Учень, приколюючи кнопками газету до дошки, діє кожну кнопку однаковою силою. Однак кнопка, що має гостріший кінець, легше входить у дерево.

Отже, результат дії сили залежить тільки від її модуля, напрями й точки докладання, а й від площі тієї поверхні, до якої вона прикладена (перпендикулярно до якої вона діє).

Цей висновок підтверджують фізичні досліди.

Досвід.Результат дії цієї сили залежить від того, яка сила діє на одиницю площі поверхні.

По кутах невеликої дошки треба вбити цвяхи. Спочатку цвяхи, вбиті в дошку, встановимо на піску вістрями вгору і покладемо на дошку гирю. У цьому випадку капелюшки цвяхів лише трохи вдавлюються в пісок. Потім дошку перевернемо і поставимо цвяхи на вістря. В цьому випадку площа опори менша, і під дією тієї ж сили цвяхи значно заглиблюються в пісок.

Досвід. Друга ілюстрація.

Від того, яка сила діє на кожну одиницю площі поверхні залежить результат дії цієї сили.

У розглянутих прикладах сили діяли перпендикулярно до поверхні тіла. Вага людини була перпендикулярна поверхні снігу; сила, що діяла кнопку, перпендикулярна поверхні дошки.

Величина, що дорівнює відношенню сили, що діє перпендикулярно поверхні, до площі цієї поверхні, називається тиском.

Щоб визначити тиск, треба силу, що діє перпендикулярно до поверхні, розділити на площу поверхні:

тиск = сила / площа.

Позначимо величини, що входять до цього виразу: тиск - p, сила, що діє на поверхню, - Fта площа поверхні - S.

Тоді отримаємо формулу:

p = F/S

Зрозуміло, що більша за значенням сила, що діє на ту саму площу, буде чинити більший тиск.

За одиницю тиску приймається такий тиск, який робить сила в 1 Н, що діє на поверхню площею 1 м 2 перпендикулярно до цієї поверхні.

Одиниця тиску - ньютон на квадратний метр(1 Н/м2). На честь французького вченого Блеза Паскаля вона називається паскалем ( Па). Таким чином,

1 Па = 1 Н/м 2.

Використовуються також інші одиниці тиску: гектопаскаль (гПа) та кілопаскаль (кПа).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа.

Запишемо умову завдання і розв'яжемо її.

Дано : m = 45 кг, S = 300 см 2; p =?

В одиницях СІ: S = 0,03 м 2

Рішення:

p = F/S,

F = P,

P = g·m,

P= 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p= 450/0,03 Н/м 2 = 15000 Па = 15 кПа

"Відповідь": p = 15000 Па = 15 кПа

Способи зменшення та збільшення тиску.

Тяжкий гусеничний трактор робить на ґрунт тиск рівний 40 - 50 кПа, тобто всього в 2 - 3 рази більше, ніж тиск хлопчика масою 45 кг. Це пояснюється тим, що вага трактора розподіляється на більшу площу за рахунок гусеничної передачі. А ми встановили, що чим більша площа опори, тим менший тиск, що виробляється однією і тією ж силою на цю опору .

Залежно від того, чи потрібно отримати мале або великий тискплоща опори збільшується або зменшується. Наприклад, для того, щоб грунт міг витримати тиск будівлі, що зводиться, збільшують площу нижньої частини фундаменту.

Шини вантажних автомобіліві шасі літаків роблять значно ширшим, ніж легкових. Особливо широкими роблять шини у автомобілів, призначених для пересування у пустелях.

Важкі машини, як трактор, танк або болотохід, маючи велику опорну площу гусениць, проходять болотистою місцевістю, якою не пройде людина.

З іншого боку, при малій площі поверхні можна невеликою силою зробити великий тиск. Наприклад, вдавлюючи кнопку в дошку, ми діємо на неї з силою близько 50 Н. Так як площа вістря кнопки приблизно 1 мм 2 то тиск, що виробляється нею, дорівнює:

p = 50 Н/0, 000 001 м 2 = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для порівняння, це тиск у 1000 разів більший за тиск, що виробляється гусеничним трактором на грунт. Можна знайти ще багато таких прикладів.

Лезо ріжучих та вістря колючих інструментів (ніж, ножиць, різців, пилок, голок та ін.) спеціально гостро відточується. Заточений край гострого леза має маленьку площу, тому за допомогою навіть малої сили створюється великий тиск і таким інструментом легко працювати.

Ріжучі та колючі пристосування зустрічаються і в живій природі: це зуби, пазурі, дзьоби, шипи та ін. твердого матеріалу, гладкі та дуже гострі.

Тиск

Відомо, що молекули газу безладно рухаються.

Ми вже знаємо, що гази, на відміну від твердих тіл і рідин, заповнюють всю посудину, в якій знаходяться. Наприклад, сталевий балон для зберігання газів, камера автомобільної шиниабо волейбольний м'яч. При цьому газ чинить тиск на стінки, дно та кришку балона, камери чи будь-якого іншого тіла, в якому він знаходиться. Тиск газу обумовлений іншими причинами, ніж тиск твердого тілана опору.

Відомо, що молекули газу безладно рухаються. При своєму русі вони стикаються одна з одною, а також зі стінками судини, в якій знаходиться газ. Молекул у газі багато, тому й кількість їх ударів дуже велика. Наприклад, число ударів молекул повітря, що знаходиться в кімнаті, про поверхню площею 1 см 2 за 1 виражається двадцятитризначним числом. Хоча сила удару окремої молекули мала, але дія всіх молекул на стінки судини значною, - вона створює тиск газу.

Отже, тиск газу на стінки судини (і на поміщене в газ тіло) викликається ударами молекул газу .

Розглянемо наступний досвід. Під дзвін повітряного насоса помістимо гумову кульку. Він містить невелику кількість повітря та має неправильну форму. Потім насосом відкачуємо повітря з-під дзвона. Оболонка кульки, навколо якої повітря стає все більш розрідженим, поступово роздмухується і набуває форми правильної кулі.

Як пояснити цей досвід?

Для зберігання та перевезення стиснутого газу використовуються спеціальні міцні сталеві балони.

У нашому досвіді молекули газу, що рухаються, безперервно вдаряють об стінки кульки всередині і зовні. При відкачуванні повітря кількість молекул у дзвоні навколо оболонки кульки зменшується. Але всередині кульки їхня кількість не змінюється. Тому число ударів молекул про зовнішні стінки оболонки стає менше, ніж число ударів про внутрішні стінки. Кулька роздмухується до тих пір, поки сила пружності його гумової оболонки не стане рівною силі тиску газу. Оболонка кульки набуває форми кулі. Це показує, що газ тисне на її стінки по всіх напрямках однаково. Інакше висловлюючись, число ударів молекул, які припадають кожен квадратний сантиметр площі поверхні, у всіх напрямах однаково. Однакове тиск у всіх напрямах притаманно газу і є наслідком безладного руху великої кількості молекул.

Спробуємо зменшити обсяг газу, але так, щоб його маса залишилася незмінною. Це означає, що у кожному кубічному сантиметрі газу молекул побільшає, щільність газу збільшиться. Тоді число ударів молекул об стінки збільшиться, тобто зросте тиск газу. Це можна підтвердити досвідом.

На малюнку азображено скляну трубку, один кінець якої закритий тонкою гумовою плівкою. У трубку вставлено поршень. При всмоктуванні поршня об'єм повітря в трубці зменшується, тобто газ стискається. Гумова плівка при цьому вигинається назовні, вказуючи на те, що тиск повітря в трубці збільшився.

Навпаки, зі збільшенням обсягу цієї маси газу, число молекул у кожному кубічному сантиметрі зменшується. Від цього зменшиться кількість ударів об стінки судини - тиск газу поменшає. Дійсно, при витягуванні поршня з трубки об'єм повітря збільшується, плівка прогинається всередину судини. Це вказує на зменшення тиску повітря у трубці. Такі ж явища спостерігалися б, якби замість повітря в трубці знаходився будь-який інший газ.

Отже, при зменшенні обсягу газу його тиск збільшується, а при збільшенні обсягу тиск зменшується за умови, що маса та температура газу залишаються незмінними.

А як зміниться тиск газу, якщо нагріти його за постійного обсягу? Відомо, що швидкість руху молекул газу під час нагрівання збільшується. Рухаючись швидше, молекули ударятимуть об стінки судини частіше. Крім того, кожен удар молекули об стінку буде сильнішим. Внаслідок цього, стінки судини зазнають більшого тиску.

Отже, тиск газу в закритій посудині тим більше, чим вище температура газу, за умови, що маса газу та обсяг не змінюються.

З цих дослідів можна зробити загальний висновок, що тиск газу тим більше, чим частіше і сильніше молекули ударяють об стінки судини .

Для зберігання та перевезення газів їх сильно стискають. При цьому тиск їх зростає, гази необхідно укладати у спеціальні, дуже міцні балони. У таких балонах, наприклад, містять стиснене повітря в підводних човнах, кисень, що використовується при зварюванні металів. Звичайно ж, ми повинні назавжди запам'ятати, що газові балони не можна нагрівати, тим більше коли вони заповнені газом. Тому що, як ми вже розуміємо, може статися вибух із дуже неприємними наслідками.

Закон Паскаля.

Тиск передається в кожну точку рідини чи газу.

Тиск поршня передається у кожну точку рідини, що заповнює кулю.

Тепер газ.

На відміну від твердих тіл, окремі шари та дрібні частинки рідини та газу можуть вільно переміщатися відносно один одного по всіх напрямках. Достатньо, наприклад, злегка подути на поверхню води у склянці, щоб викликати рух води. На річці або озері при найменшому вітерці з'являється брижі.

Рухливістю частинок газу та рідини пояснюється, що тиск, що виробляється на них, передається не тільки у напрямку дії сили, а в кожну точку. Розглянемо це докладніше.

На малюнку, азображено посудину, в якій міститься газ (або рідина). Частинки поступово розподілені по всій посудині. Посудина закрита поршнем, який може переміщатися вгору та вниз.

Додаючи деяку силу, змусимо поршень трохи переміститися всередину і стиснути газ (рідина), що знаходиться безпосередньо під ним. Тоді частинки (молекули) розташуються тут щільніше, ніж раніше (рис, б). Завдяки рухливості частинки газу переміщатимуться у всіх напрямках. Внаслідок цього їх розташування знову стане рівномірним, але щільнішим, ніж раніше (рис, в). Тому тиск газу усюди зросте. Отже, додатковий тиск передається всім часткам газу чи рідини. Так, якщо тиск на газ (рідина) біля поршня збільшиться на 1 Па, то у всіх точках всерединігазу або рідини тиск стане більше колишнього на стільки ж. На 1 Па збільшиться тиск і стінки судини, і дно, і поршень.

Тиск, що виробляється на рідину або газ, передається на будь-яку точку однаково у всіх напрямках .

Це твердження називається законом Паскаля.

На основі закону Паскаля легко пояснити такі досліди.

На малюнку зображена порожня куля, що має в різних місцяхневеликі отвори. До кулі приєднано трубку, в яку вставлено поршень. Якщо набрати води в кулю і всунути в трубку поршень, вода поллється з усіх отворів кулі. У цьому досвіді поршень тисне на поверхню води у трубці. Частинки води, що знаходяться під поршнем, ущільнюючись, передають його тиск іншим шарам, що лежать глибше. Таким чином, тиск поршня передається в кожну точку рідини, що заповнює кулю. В результаті частина води виштовхується з кулі у вигляді однакових струмків, що випливають із усіх отворів.

Якщо шар заповнити димом, то при всуненні поршня в трубку з усіх отворів кулі почнуть виходити однакові струмка диму. Це підтверджує, що і гази передають вироблений на них тиск на всі боки однаково.

Тиск у рідині та газі.

Під дією ваги рідини гумове дно у трубці прогнеться.

На рідини, як і всі тіла Землі, діє сила тяжкості. Тому кожен шар рідини, налитої в посудину, своєю вагою створює тиск, який за законом Паскаля передається в усіх напрямках. Отже, усередині рідини існує тиск. У цьому можна переконатись на досвіді.

У скляну трубку, нижній отвір якої закритий тонкою гумовою плівкою, наллємо воду. Під дією ваги рідини дно трубки прогнеться.

Досвід показує, що чим вище стовп води над гумовою плівкою, тим більше вона прогинається. Але щоразу після того, як гумове дно прогнулося, вода в трубці приходить у рівновагу (зупиняється), оскільки, крім сили тяжіння, на воду діє сила пружності розтягнутої гумової плівки.

Сили, що діють на гумову плівку,

однакові з обох боків.

Ілюстрація.

Дно відходить від циліндра внаслідок тиску нього сили тяжіння.

Опустимо трубку з гумовим дном, в яку налита вода, в іншу, ширшу посудину з водою. Ми побачимо, що з опусканням трубки гумова плівка поступово випрямляється. Повне випрямлення плівки показує, що сили, що діють її зверху і знизу, рівні. Настає повне випрямлення плівки тоді, коли рівні води в трубці та посудині збігаються.

Такий же досвід можна провести з трубкою, в якій гумова плівка закриває бічний отвір, як показано на малюнку, а. Зануримо цю трубку з водою в іншу посудину з водою, як це зображено на малюнку, б. Ми зауважимо, що плівка знову випрямиться, як тільки рівні води в трубці та посудині зрівняються. Це означає, що сили, що діють на гумову плівку, однакові з усіх боків.

Візьмемо посудину, дно якої може відпадати. Опустимо його у банку з водою. Дно при цьому виявиться щільно притисненим до краю судини і не відпаде. Його притискає сила тиску води, спрямована знизу нагору.

Обережно наливатимемо воду в посудину і стежитимемо за її дном. Як тільки рівень води в посудині збігатиметься з рівнем води в банку, воно відпаде від судини.

У момент відриву на дно тисне зверху донизу стовп рідини в посудині, а знизу вгору на дно передається тиск такого ж по висоті стовпа рідини, але знаходиться в банку. Обидва ці тиски однакові, дно ж відходить від циліндра внаслідок дії на нього власної силитяжкості.

Вище були описані досліди з водою, але якщо взяти замість води будь-яку іншу рідину, результати досліду будуть ті самі.

Отже, досліди свідчать, що всередині рідини існує тиск, і на тому самому рівні воно однаково по всіх напрямках. З глибиною тиск збільшується.

Гази щодо цього не відрізняються від рідин, адже вони теж мають вагу. Але треба пам'ятати, що щільність газу в сотні разів менша за щільність рідини. Вага газу, що знаходиться в посудині, мала, і його "ваговий" тиск у багатьох випадках можна не враховувати.

Розрахунок тиску рідини на дно та стінки судини.

Розрахунок тиску рідини на дно та стінки судини.

Розглянемо, як можна розраховувати тиск рідини на дно та стінки судини. Вирішимо спочатку задачу для посудини, що має форму прямокутного паралелепіпеда.

Сила F, з якою рідина, налита в цю посудину, тисне на його дно, що дорівнює вазі Pрідини, що знаходиться у посудині. Вагу рідини можна визначити, знаючи її масу m. Масу, як відомо, можна обчислити за такою формулою: m = ρ·V. Об'єм рідини, налитої у вибрану нами посудину, легко розрахувати. Якщо висоту стовпа рідини, що знаходиться в посудині, позначити літерою h, а площа дна судини S, то V = S·h.

Маса рідини m = ρ·V, або m = ρ·S·h .

Вага цієї рідини P = g·m, або P = g·ρ·S·h.

Так як вага стовпа рідини дорівнює силі, з якою рідина тисне на дно судини, то розділивши вагу Pна площу S, отримаємо тиск рідини p:

p = P/S , або p = g·ρ·S·h/S,

Ми отримали формулу розрахунку тиску рідини на дно судини. З цієї формули видно, що тиск рідини на дно судини залежить тільки від щільності та висоти стовпа рідини.

Отже, за виведеною формулою можна розраховувати тиск рідини, налитої в посудину будь-якої форми(Строго кажучи, наш розрахунок годиться тільки для судин, що мають форму прямої призми та циліндра. У курсах фізики для інституту доведено, що формула правильна і для судини довільної форми). Крім того, по ній можна обчислити тиск на стінки судини. Тиск усередині рідини, у тому числі тиск знизу вгору, також розраховується за цією формулою, так як тиск на одній і тій же глибині однаково в усіх напрямках.

При розрахунку тиску за формулою p = gρhтреба щільність ρ виражати в кілограмах на кубічний метр(кг/м 3), а висоту стовпа рідини h- у метрах (м), g= 9,8 Н/кг, тоді тиск буде виражено у паскалях (Па).

приклад. Визначте тиск нафти на дно цистерни, якщо висота стовпа нафти 10 м, а густина її 800 кг/м 3 .

Запишемо умову завдання та запишемо її.

Дано :

ρ = 800 кг/м 3

Рішення :

p = 9.8 Н/кг · 800 кг/м 3 · 10 м ≈ 80 000 Па ≈ 80 кПа.

Відповідь : p ≈ 80 кПа.

Сполучені судини.

Сполучені судини.

На малюнку зображено дві судини, з'єднані між собою гумовою трубкою. Такі судини називаються повідомляються. Лійка, чайник, кавник – приклади сполучених судин. З досвіду ми знаємо, що вода, налита, наприклад, у лійку, завжди стоїть на одному рівні в носику і всередині.

Сполучені судини зустрічаються нам часто. Наприклад, ним може бути чайник, лійка або кавник.

Поверхні однорідної рідини встановлюються одному рівні в сполучених судинах будь-якої форми.

Різні за густиною рідини.

З сполученими судинами можна зробити такий простий досвід. На початку досвіду гумову трубку затискаємо всередині, і в одну з трубок наливаємо воду. Потім затиск відкриваємо, і вода вмить перетікає в іншу трубку, поки поверхні води в обох трубках не встановляться на одному рівні. Можна закріпити одну з трубок у штативі, а іншу піднімати, опускати або нахиляти різні сторони. І в цьому випадку, коли рідина заспокоїться, її рівні в обох трубках зрівняються.

У сполучених судинах будь-якої форми та перерізу поверхні однорідної рідини встановлюються на одному рівні(За умови, що тиск повітря над рідиною однаковий) (рис. 109).

Це можна обґрунтувати наступним чином. Рідина спочиває, не переміщаючись із однієї судини до іншої. Значить, тиски в обох судинах на будь-якому рівні однакові. Рідина в обох судинах одна й та сама, тобто має однакову щільність. Отже, мають бути однакові та її висоти. Коли ми піднімаємо одну посудину або доливаємо в неї рідину, тиск у ній збільшується і рідина переміщається в іншу посудину доти, доки тиску не врівноважуються.

Якщо в один із сполучених судин налити рідину однієї густини, а в другій - іншої густини, то при рівновазі рівні цих рідин не будуть однаковими. І це зрозуміло. Адже ми знаємо, що тиск рідини на дно судини прямо пропорційно висоті стовпа і щільності рідини. А в цьому випадку густини рідин будуть різні.

При рівності тисків висота стовпа рідини з більшою густиною буде менше висоти стовпа рідини з меншою густиною (рис.).

Досвід. Як визначити масу повітря.

Вага повітря. Атмосферний тиск.

Існування атмосферного тиску.

Атмосферний тиск більший, ніж тиск розрідженого повітря в посудині.

На повітря, як і на всяке тіло, що знаходиться на Землі, діє сила тяжіння, і, отже, повітря має вагу. Вагу повітря легко вирахувати, знаючи його масу.

На досвіді покажемо, як визначити масу повітря. Для цього потрібно взяти міцну скляну кулю з пробкою та гумовою трубкою із затискачем. Викачаємо з нього насосом повітря, затиснемо трубку затискачем і врівноважимо на терезах. Потім, відкривши затискач на гумовій трубці, впустимо повітря. Рівнавага терезів при цьому порушиться. Для його відновлення на іншу чашку ваг доведеться покласти гирі, маса яких дорівнюватиме масі повітря в обсязі кулі.

Досвідами встановлено, що при температурі 0 ° С та нормальному атмосферному тиску маса повітря об'ємом 1 м 3 дорівнює 1,29 кг. Вага цього повітря легко обчислити:

P = gm, P = 9,8 Н/кг · 1,29 кг ≈ 13 Н.

Повітряна оболонка, що оточує Землю, називається атмосфера (Від грец. атмос- пара, повітря, та сфера- Куля).

Атмосфера, як показали спостереження за польотом штучних супутників Землі, тягнеться на висоту кількох тисяч кілометрів.

Внаслідок дії сили тяжіння верхні шари атмосфери, подібно до води океану, стискають нижні шари. Повітряний шар, що прилягає безпосередньо до Землі, стиснутий найбільше і, згідно із законом Паскаля, передає тиск, що виробляється на нього, по всіх напрямках.

В результаті цього земна поверхня і тіла, що знаходяться на ній, зазнають тиску всієї товщі повітря, або, як зазвичай говориться в таких випадках, відчувають атмосферний тиск .

Існуванням атмосферного тиску можна пояснити багато явища, з якими ми зустрічаємося у житті. Розглянемо деякі з них.

На малюнку зображена скляна трубка, всередині якої знаходиться поршень, що щільно прилягає до стінок трубки. Кінець трубки опущено воду. Якщо піднімати поршень, то за ним підніматиметься і вода.

Це явище використовується у водяних насосах та деяких інших пристроях.

На малюнку показано циліндричну посудину. Він закритий пробкою, в яку вставлено трубку з краном. З посудини насосом відкачується повітря. Потім кінець трубки міститься у воду. Якщо тепер відкрити кран, то вода фонтаном бризне усередину судини. Вода надходить у посудину тому, що атмосферний тиск більший за тиск розрідженого повітря в посудині.

Чому існує повітряна оболонка Землі?

Як і всі тіла, молекули газів, що входять до складу повітряної оболонки Землі, притягуються до Землі.

Але чому тоді всі вони не впадуть на поверхню Землі? Як зберігається повітряна оболонка Землі, її атмосфера? Щоб зрозуміти це, треба врахувати, що молекули газів перебувають у безперервному та безладному русі. Але тоді виникає інше питання: чому ці молекули не відлітають у світовий простір, тобто у космос.

Для того, щоб зовсім покинути Землю, молекула, як і космічний корабельабо ракета повинна мати дуже велику швидкість (не менше 11,2 км/с). Це так звана друга космічна швидкість. Швидкість більшості молекул повітряної оболонки Землі значно менша за цю космічну швидкість. Тому більшість їх прив'язана до Землі силою тяжіння, лише мізерно мала молекула відлітає за межі Землі в космос.

Безладний рух молекул і дія на них сили тяжіння призводять в результаті до того, що молекули газів "парять" у просторі біля Землі, утворюючи повітряну оболонку, або відому нам атмосферу.

Вимірювання показують, що густина повітря швидко зменшується з висотою. Так, на висоті 5,5 км над Землею щільність повітря в 2 рази менша за його щільність біля Землі, на висоті 11 км - у 4 рази менша, і т. д. Чим вище, тим повітря розріджене. І нарешті, у верхніх шарах (сотні і тисячі кілометрів над Землею) атмосфера поступово перетворюється на безповітряний простір. Чіткої межі повітряна оболонка Землі немає.

Строго кажучи, внаслідок дії сили тяжіння щільність газу в будь-якій закритій посудині неоднакова по всьому об'єму судини. Внизу судини щільність газу більша, ніж у верхніх його частинах, тому й тиск у посудині неоднаковий. На дні судини вона більша, ніж угорі. Однак для газу, що міститься в посудині, ця відмінність у щільності і тиску настільки мало, що його можна в багатьох випадках зовсім не враховувати, просто знати про це. Але для атмосфери, що тягнеться на кілька тисяч кілометрів, відмінність це суттєво.

Вимірювання атмосферного тиску. Досвід Торрічеллі.

Розрахувати атмосферний тиск за формулою для обчислення тиску стовпа рідини (§ 38) не можна. Для такого розрахунку треба знати висоту атмосфери та щільність повітря. Але певної межі атмосфера не має, а щільність повітря на різній висоті різна. Однак виміряти атмосферний тиск можна за допомогою досвіду, запропонованого в 17 столітті італійським ученим Еванджеліста Торрічеллі , учнем Галілея.

Досвід Торрічеллі полягає в наступному: скляну трубку довжиною близько 1 м, запаяну з одного кінця, наповнюють ртуттю. Потім, щільно закривши другий кінець трубки, перевертають її і опускають в чашку з ртуттю, де під рівнем ртуті відкривають цей кінець трубки. Як і в будь-якому досвіді з рідиною, частина ртуті при цьому виливається в чашку, частина її залишається в трубці. Висота стовпа ртуті, що залишилася в трубці, дорівнює приблизно 760 мм. Над ртуттю всередині трубки повітря немає, там безповітряний простір, тому ніякий газ не чинить тиску зверху на стовп ртуті всередині цієї трубки і не впливає на вимірювання.

Торрічеллі, який запропонував описаний вище досвід, дав його пояснення. Атмосфера тисне на поверхню ртуті у чашці. Ртуть перебуває у рівновазі. Отже, тиск у трубці на рівні аа 1 (див. рис) дорівнює атмосферному тиску. При зміні атмосферного тиску змінюється висота стовпа ртуті в трубці. У разі збільшення тиску стовпчик подовжується. При зменшенні тиску стовп ртуті зменшує свою висоту.

Тиск у трубці на рівні аа1 створюється вагою стовпа ртуті у трубці, тому що у верхній частині трубки над ртуттю повітря немає. Звідси слідує що атмосферний тиск дорівнює тиску стовпа ртуті в трубці , тобто.

pатм = pртуті.

Чим більший атмосферний тиск, тим вищий стовп ртуті у досвіді Торрічеллі. Тому на практиці атмосферний тиск можна виміряти заввишки ртутного стовпа (у міліметрах чи сантиметрах). Якщо, наприклад, атмосферний тиск дорівнює 780 мм рт. ст. (Кажуть "міліметрів ртутного стовпа"), то це означає, що повітря робить такий же тиск, який робить вертикальний стовп ртуті заввишки 780 мм.

Отже, у цьому випадку за одиницю виміру атмосферного тиску приймається 1 мм ртутного стовпа (1 мм рт. ст.). Знайдемо співвідношення між цією одиницею та відомою нам одиницею - паскалем(Па).

Тиск стовпа ртуті ртуті заввишки 1 мм дорівнює:

p = g·ρ·h, p= 9,8 Н/кг · 13600 кг/м 3 · 0,001 м ≈ 133,3 Па.

Отже, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В даний час атмосферний тиск прийнято вимірювати в гектопаскалі (1 гПа = 100 Па). Наприклад, у зведеннях погоди може бути оголошено, що тиск дорівнює 1013 гПа, це те саме, що 760 мм рт. ст.

Спостерігаючи щодня за висотою ртутного стовпа в трубці, Торрічеллі виявив, що ця висота змінюється, тобто атмосферний тиск непостійний, він може збільшуватися та зменшуватися. Торрічеллі зауважив також, що атмосферний тиск пов'язаний із зміною погоди.

Якщо до трубки з ртуттю, що використовувалася в досвіді Торрічеллі, прикріпити вертикальну шкалу, то вийде найпростіший прилад. ртутний барометр (Від грец. барос- тяжкість, метрео- Вимірюю). Він служить вимірювання атмосферного тиску.

Барометр – анероїд.

У практиці вимірювання атмосферного тиску використовують металевий барометр, званий анероїдом (у перекладі з грецької - безрідкий). Так барометр називають тому, що в ньому немає ртуті.

Зовнішній вигляд анероїду зображено малюнку. Головна частина його – металева коробочка 1 з хвилястою (гофрованою) поверхнею (див. ін. рис.). З цієї коробочки викачано повітря, а щоб атмосферний тиск не роздавило коробочку, її кришка 2 пружиною відтягується вгору. При збільшенні атмосферного тиску кришка прогинається вниз та натягує пружину. При зменшенні тиску пружина випрямляє кришку. До пружини за допомогою передавального механізму 3 прикріплена стрілка-покажчик 4, яка просувається праворуч або ліворуч при зміні тиску. Під стрілкою укріплено шкалу, розподілу якої нанесено за показаннями ртутного барометра. Так, число 750, проти якого стоїть стрілка анероїда (див. рис.), Вказує, що в даний момент в ртутному барометрі висота ртутного стовпа 750 мм.

Отже, атмосферний тиск дорівнює 750 мм рт. ст. або ≈ 1000 гПа.

Значення атмосферного тиску дуже важливе для передбачення погоди найближчими днями, оскільки зміна атмосферного тиску пов'язані з зміною погоди. Барометр – необхідний прилад для метеорологічних спостережень.

Атмосферний тиск різних висотах.

У рідині тиск, як відомо, залежить від щільності рідини і висоти її стовпа. Внаслідок малої стисливості густина рідини на різних глибинах майже однакова. Тому, обчислюючи тиск, ми вважаємо її щільність постійною та враховуємо лише зміну висоти.

Складніша справа з газами. Гази сильно стисливі. А чим сильніше газ стиснутий, тим більша його щільність, і тим більший тиск він чинить. Адже тиск газу створюється ударами його молекул об поверхню тіла.

Шари повітря біля поверхні Землі стиснуті всіма вищерозташованими шарами повітря, що знаходяться над ними. Але чим вище від поверхні шар повітря, тим слабше він стиснутий, тим менша його щільність. Отже, тим менший тиск він чинить. Якщо, наприклад, повітряна куляпіднімається над поверхнею Землі, то тиск повітря на кулю стає меншим. Це відбувається не тільки тому, що висота стовпа повітря над ним зменшується, а ще й тому, що зменшується щільність повітря. Вгорі вона менша, ніж унизу. Тому залежність тиску повітря від висоти складніша, ніж рідини.

Спостереження показують, що атмосферний тиск у місцевостях, що лежать на рівні моря, в середньому дорівнює 760 мм рт. ст.

Атмосферний тиск, що дорівнює тиску стовпа ртуті заввишки 760 мм при температурі 0 °С, називається нормальним атмосферним тиском.

Нормальний атмосферний тискдорівнює 101300 Па = 1013 гПа.

Чим більша висота над рівнем моря, тим тиск менший.

При невеликих підйомах в середньому на кожні 12 м підйому тиск зменшується на 1 мм рт. ст. (або 1,33 гПа).

Знаючи залежність тиску від висоти, можна змінити показань барометра визначити висоту над рівнем моря. Анероїди, що мають шкалу, за якою безпосередньо можна виміряти висоту над рівнем моря, називаються висотомірами . Їх застосовують в авіації та підйомі на гори.

манометри.

Ми знаємо, що з вимірювання атмосферного тиску застосовують барометри. Для вимірювання тиску, більшого або меншого атмосферного, використовується манометри (Від грец. манос- рідкісний, нещільний, метрео- Вимірюю). Манометри бувають рідинніі металеві.

Розглянемо спочатку пристрій та дію відкритого рідинного манометра. Він складається з двоколінної скляної трубки, в яку наливається якась рідина. Рідина встановлюється в обох колінах на одному рівні, тому що на її поверхню в колінах судини діє лише атмосферний тиск.

Щоб зрозуміти, як працює такий манометр, його можна з'єднати гумовою трубкою з плоскою круглою коробкою, одна сторона якої затягнута гумовою плівкою. Якщо натиснути пальцем на плівку, рівень рідини в коліні манометра, з'єднаному в коробкою, знизиться, а в іншому коліні підвищиться. Чим це пояснюється?

При натисканні на плівку підвищується тиск повітря в коробці. За законом Паскаля це збільшення тиску передається і рідини у тому коліні манометра, яке приєднано до коробки. Тому тиск на рідину в цьому коліні буде більшим, ніж в іншому, де на рідину діє тільки атмосферний тиск. Під впливом сили цього надлишкового тиску рідина почне переміщатися. У коліні зі стисненим повітрям рідина опуститься, в іншому - підніметься. Рідина прийде в рівновагу (зупиниться), коли надлишковий тиск стисненого повітря врівноважиться тиском, що виробляє надлишковий стовп рідини в іншому коліні манометра.

Чим сильніше тиснути на плівку, тим вищий надлишковий стовп рідини, тим більший тиск. Отже, про зміну тиску можна судити по висоті цього надлишкового стовпа.

На малюнку показано, як таким манометром можна вимірювати тиск усередині рідини. Чим глибше занурюється в рідину трубочка, тим більше стає різниця висот стовпів рідини в колінах манометра, тим, отже, і більший тиск виробляє рідину.

Якщо встановити коробочку приладу на якійсь глибині всередині рідини і повертати її плівкою вгору, вбік і вниз, показання манометра при цьому не змінюватимуться. Так і має бути, адже на тому самому рівні всередині рідини тиск однаково по всіх напрямках.

На малюнку зображено металевий манометр . Основна частина такого манометра - зігнута у трубу металева трубка 1 один кінець якої закритий. Інший кінець трубки за допомогою крана 4 повідомляється з судиною, у якій вимірюють тиск. При збільшенні тиску трубка розгинається. Рух її закритого кінця за допомогою важеля 5 та зубчатки 3 передається стрілці 2 , що рухається біля шкали приладу. При зменшенні тиску трубка завдяки своїй пружності повертається в колишнє положення, а стрілка - до нульового поділу шкали.

Поршневий рідинний насос.

У досвіді, розглянутому нами раніше (§ 40), було встановлено, що вода в скляній трубці під впливом атмосферного тиску піднімалася за поршнем. На цьому ґрунтується дія поршневихнасосів.

Насос схематично зображено малюнку. Він складається з циліндра, всередині якого ходить вгору і вниз, щільно прилягаючи до стінок судини, поршень. 1 . У нижній частині циліндра та в самому поршні встановлені клапани 2 відкривається тільки вгору. Під час руху поршня вгору вода під впливом атмосферного тиску входить у трубу, піднімає нижній клапан і рухається за поршнем.

При русі поршня вниз вода, що знаходиться під поршнем, тисне на нижній клапан, і він закривається. Одночасно під тиском води відкривається клапан усередині поршня, і вода перетворюється на простір над поршнем. При наступному русі поршня вгору в місці з ним піднімається і вода, що знаходиться над ним, яка і виливається в трубу, що відводить. Одночасно за поршнем піднімається і нова порція води, яка при подальшому опусканні поршня виявиться над ним, і вся ця процедура повторюється знову і знову, поки насос працює.

Гідравлічний прес.

Закон Паскаля дозволяє пояснити дію гідравлічної машини (Від грец. гідравлікос- Водяний). Це машини, дія яких ґрунтується на законах руху та рівноваги рідин.

Основною частиною гідравлічної машини є два циліндри різного діаметру, забезпечені поршнями і сполучною трубкою. Простір під поршнями та трубку заповнюють рідиною (зазвичай мінеральною олією). Висоти стовпів рідини в обох циліндрах однакові, доки на поршні не діють сили.

Припустимо тепер, що сили F 1 і F 2 - сили, що діють на поршні, S 1 і S 2 - площі поршнів. Тиск під першим (малим) поршнем дорівнює p 1 = F 1 / S 1 , а під другим (великим) p 2 = F 2 / S 2 . За законом Паскаля тиск рідиною, що покоїться, на всі боки передається однаково, тобто. p 1 = p 2 або F 1 / S 1 = F 2 / S 2 , звідки:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Отже, сила F 2 у стільки разів більше сили F 1 , у скільки разів площа великого поршня більша за площу малого поршня. Наприклад, якщо площа великого поршня 500 см 2 , а малого 5 см 2 і на малий поршень діє сила 100 Н, то на більший поршень буде діяти сила, в 100 разів більша, тобто 10 000 Н.

Таким чином, за допомогою гідравлічної машини можна малою силою врівноважити більшу силу.

Ставлення F 1 / F 2 показує виграш у силі. Наприклад, у наведеному прикладі виграш у силі дорівнює 10 000 Н/100 Н = 100.

Гідравлічна машина, що служить для пресування (здавлювання), називається гідравлічним пресом .

Гідравлічні преси застосовуються там, де потрібна велика сила. Наприклад, для вичавлювання олії з насіння на олійних заводах, для пресування фанери, картону, сіна. На металургійних заводах гідравлічні преси використовують для виготовлення сталевих валів машин, залізничних коліс та багатьох інших виробів. Сучасні гідравлічні преси можуть розвивати силу в десятки та сотні мільйонів ньютонів.

Пристрій гідравлічного пресусхематично показано малюнку. Тіло 1 (A), що пресується, кладуть на платформу, з'єднану з великим поршнем 2 (B). За допомогою малого поршня 3(D) створюється великий тиск на рідину. Цей тиск передається у кожну точку рідини, що заповнює циліндри. Тому такий самий тиск діє і на другий, великий поршень. Але так як площа 2-го (великого) поршня більша за площу малого, то і сила, що діє на нього, буде більше сили, що діє на поршень 3 (D). Під дією цієї сили поршень 2 (B) підніматиметься. При підйомі поршня 2 (B) тіло (A) упирається у нерухому верхню платформу та стискається. З допомогою манометра 4 (M) вимірюється тиск рідини. Запобіжний клапан 5 (P) автоматично відкривається, коли тиск рідини перевищує допустиме значення.

З малого циліндра великий рідина перекачується повторними рухами малого поршня 3 (D). Це здійснюється в такий спосіб. При підйомі малого поршня (D) клапан 6 (K) відкривається і в простір, що знаходиться під поршнем, засмоктується рідина. При опусканні малого поршня під впливом тиску рідини клапан 6 (K) закривається, а клапан 7 (K") відкривається, і рідина переходить у велику посудину.

Дія води та газу на занурене в них тіло.

Під водою ми легко можемо підняти камінь, який важко піднімається в повітрі. Якщо занурити пробку під воду і випустити її з рук, вона спливе. Як можна пояснити ці явища?

Ми знаємо (§ 38), що рідина тисне на дно та стінки судини. І якщо всередину рідини помістити якесь тверде тіло, то воно також зазнаватиме тиску, як і стінки судини.

Розглянемо сили, які діють із боку рідини на занурене у неї тіло. Щоб легше було міркувати, виберемо тіло, яке має форму паралелепіпеда з основами, паралельними поверхні рідини (рис.). Сили, що діють на бічні грані тіла, попарно рівні та врівноважують одна одну. Під впливом цих сил тіло стискається. А ось сили, що діють на верхню та нижню грані тіла, неоднакові. На верхню грань тисне зверху силою F 1 стовп рідини заввишки h 1 . На рівні нижньої грані тиск робить стовп рідини заввишки h 2 . Цей тиск, як ми знаємо (§ 37), передається всередині рідини на всі боки. Отже, на нижню грань тіла знизу нагору з силою F 2 тисне стовп рідини заввишки h 2 . Але h 2 більше h 1 , отже, і модуль сили F 2 більше модуля сили F 1 . Тому тіло виштовхується з рідини із силою Fвит, рівної різницісил F 2 - F 1, тобто.

		Але S·h = V, де V - об'єм паралелепіпеда, а ρ ж · V = m ж - маса рідини в обсязі паралелепіпеда. Отже, F вит = g · m ж = P ж, тобто. виштовхувальна сила дорівнює вазі рідини в обсязі зануреного в неї тіла(Виштовхувальна сила дорівнює вазі рідини такого ж об'єму, як і об'єм зануреного в неї тіла). Існування сили, що виштовхує тіло з рідини, легко виявити на досвіді. На малюнку азображено тіло, підвішене до пружини зі стрілкою-вказівником на кінці. Стрілка відзначає на штативі розтяг пружини. При відпусканні тіла у воду пружина скорочується (мал. б). Таке ж скорочення пружини вийде, якщо діяти на тіло знизу вгору з деякою силою, наприклад, натиснути рукою (підняти). Отже, досвід підтверджує, що на тіло, що знаходиться в рідині, діє сила, яка виштовхує це тіло з рідини. До газів, як ми знаємо, також застосуємо закон Паскаля. Тому на тіла, що перебувають у газі, діє сила, що виштовхує їх із газу. Під дією цієї сили повітряні кулі піднімаються нагору. Існування сили, що виштовхує тіло з газу, також можна спостерігати на досвіді. До укороченої чашки терезів підвісимо скляну кулю або велику колбу, закриту пробкою. Терези врівноважуються. Потім під колбу (або кулю) ставлять широку посудину так, щоб вона оточувала всю колбу. Посудина наповнюється вуглекислим газом, щільність якого більша за щільність повітря (тому вуглекислий газопускається вниз і заповнює посудину, витісняючи повітря). При цьому рівновага ваги порушується. Чашка з підвішеною колбою піднімається нагору (рис.). На колбу, занурену у вуглекислий газ, діє більша сила виштовхування, порівняно з тією, яка діє на неї в повітрі. Сила, що виштовхує тіло з рідини або газу, спрямована протилежно силі тяжіння, прикладеної до цього тіла. Тому пролкосмосі). Саме цим пояснюється, що у воді ми іноді легко піднімаємо тіла, які важко утримуємо в повітрі. До пружини підвішується невелике цебро і тіло циліндричної форми (рис., а). Стрілка на штативі відзначає розтяг пружини. Вона показує вагу тіла у повітрі. Піднявши тіло, під нього підставляється відливна судина, наповнена рідиною до рівня відливної трубки. Після чого тіло занурюється повністю в рідину (рис. б). При цьому частина рідини, об'єм якої дорівнює об'єму тіла, виливаєтьсяз відливної судини у склянку. Пружина скорочується, і покажчик пружини піднімається нагору, показуючи зменшення ваги тіла рідини. В даному випадку на тіло, крім сили тяжіння, діє ще одна сила, що виштовхує його з рідини. Якщо у верхнє відерце вилити рідину зі склянки (тобто ту, яку витіснило тіло), то покажчик пружини повернеться до свого початкового положення (рис., в). На підставі цього досвіду можна зробити висновок, що сила, що виштовхує повністю занурене в рідину тіло, дорівнює вазі рідини в обсязі цього тіла . Такий самий висновок ми отримали і в § 48. Якщо подібний досвід зробити з тілом, зануреним у якийсь газ, то він показав би, що сила, що виштовхує тіло з газу, також дорівнює вазі газу, взятого в обсязі тіла . Сила, що виштовхує тіло з рідини чи газу, називається архімедовою силоюна честь вченого Архімеда , який вперше вказав на її існування та розрахував її значення. Отже, досвід підтвердив, що архімедова (чи виштовхувальна) сила дорівнює вазі рідини обсягом тіла, тобто. FА = Pж = g·mж. Масу рідини m ж, що витісняється тілом, можна виразити через її щільність ρ ж і об'єм тіла V т, зануреного в рідину (оскільки V ж - обсяг витісненої тілом рідини дорівнює V т - об'єму тіла, зануреного в рідину), тобто. m ж = ρ ж · V т. Тоді отримаємо: F A = g·ρж · Vт Отже, архімедова сила залежить від густини рідини, в яку занурене тіло, і від об'єму цього тіла. Але вона не залежить, наприклад, від щільності речовини тіла, що занурюється в рідину, так як ця величина не входить до отриманої формули. Визначимо тепер вагу тіла, зануреного в рідину (або газ). Так як дві сили, що діють на тіло в цьому випадку, спрямовані в протилежні сторони (сила тяжіння вниз, а архімедова сила вгору), то вага тіла в рідині P 1 буде менше ваги тіла у вакуумі P = g·mна архімедову силу FА = g·mж (де mж - маса рідини чи газу, витісненої тілом). Таким чином, якщо тіло занурене у рідину чи газ, воно втрачає у своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ним рідина чи газ. приклад. Визначити силу, що виштовхує, що діє на камінь об'ємом 1,6 м 3 в морській воді. Запишемо умову задачі та вирішимо її. Коли тіло, що спливає, досягне поверхні рідини, то при подальшому його русі вгору архімедова сила буде зменшуватися. Чому? А тому, що зменшуватиметься об'єм частини тіла, зануреної в рідину, а архімедова сила дорівнює вазі рідини в обсязі зануреної в неї частини тіла. Коли архімедова сила стане рівною силі тяжіння, тіло зупиниться і плаватиме на поверхні рідини, частково поринувши в неї. Отриманий висновок легко перевірити на досвіді. У відливну посудину наллємо воду до рівня відливної трубки. Після цього зануримо в посудину плаваюче тіло, попередньо зваживши його в повітрі. Опустившись у воду, тіло витісняє об'єм води, що дорівнює об'єму зануреної в неї частини тіла. Зваживши цю воду, знаходимо, що її вага (архімедова сила) дорівнює силі тяжкості, що діє на тіло, що плаває, або вазі цього тіла в повітрі. Проробивши такі ж досліди з будь-якими іншими тілами, що плавають у різних рідинах - у воді, спирті, розчині солі, можна переконатися, що якщо тіло плаває в рідині, то вага витісненої ним рідини дорівнює вазі цього тіла в повітрі.. Легко довести, що якщо щільність суцільного твердого тіла більша за щільність рідини, то тіло в такій рідині тоне. Тіло з меншою щільністю спливає у цій рідині. Шматок заліза, наприклад, тоне у воді, але спливає у ртуті. Тіло ж, щільність якого дорівнює густині рідини, залишається в рівновазі всередині рідини. Плаває на поверхні води лід, тому що його щільність менша за щільність води. Чим менша щільність тіла в порівнянні зі щільністю рідини, тим менша частина тіла занурена в рідину . При рівних щільності тіла та рідини тіло плаває всередині рідини на будь-якій глибині. Дві рідини, що не змішуються, наприклад вода і гас, розташовуються в посудині відповідно до своїх щільностей: у нижній частині судини - більш щільна вода (ρ = 1000 кг/м 3 ), зверху - легший гас (ρ = 800 кг/м 3 ) . Середня густина живих організмів, що населяють водне середовище, мало відрізняється від густини води, тому їх вага майже повністю врівноважується архімедовою силою. Завдяки цьому водні тварини не потребують таких міцних і масивних скелетів, як наземні. З цієї причини еластичні стовбури водних рослин. Плавальний міхур риби легко змінює свій об'єм. Коли риба за допомогою м'язів опускається на велику глибину і тиск води на неї збільшується, міхур стискається, об'єм тіла риби зменшується, і вона не виштовхується вгору, а плаває в глибині. Таким чином, риба може у певних межах регулювати глибину свого занурення. Кити регулюють глибину свого занурення за рахунок зменшення та збільшення обсягу легень. Плавання судів. Судна, що плавають річками, озерами, морями і океанами, побудовані з різних матеріалів з різною щільністю. Корпус суден зазвичай виготовляється зі сталевих листів. Всі внутрішні кріплення, що надають міцність судам, також виготовляють з металів. Для будівництва суден використовують різні матеріали, що мають у порівнянні з водою як більші, так і менші щільності. Завдяки чому судна тримаються на воді, приймають на борт та перевозять великі вантажі? Досвід із плаваючим тілом (§ 50) показав, що тіло витісняє своєю підводною частиною стільки води, що за вагою ця вода дорівнює вазі тіла в повітрі. Це також є справедливим і для будь-якого судна. Вага води, що витісняється підводною частиною судна, дорівнює вазі судна з вантажем у повітрі або силі тяжіння, що діє на судно з вантажем. Глибина, на яку судно поринає у воду, називається опадом . Найбільша допустима осадка відмічена на корпусі судна червоною лінією, яка називається ватерлінією (Від голланд. ватер- Вода). Вага води, що витісняється судном при зануренні до ватерлінії, дорівнює силі тяжіння, що діє на судно з вантажем, називається водотоннажністю судна. В даний час для перевезення нафти будуються судна водотоннажністю 5000000 кН (5 · 10 6 кН) і більше, тобто мають разом з вантажем масу 500 000 т (5 · 10 5 т) і більше. Якщо з водотоннажності відняти вагу самого судна, то ми отримаємо вантажопідйомність цього судна. Вантажопідйомність показує вагу вантажу, що перевозиться судном. Суднобудування існувало ще в Стародавньому Єгипті, у Фінікії (вважається, що Фінікійці були одними з найкращих суднобудівників), Стародавньому Китаї. У Росії її суднобудування зародилося межі 17-18 ст. Споруджувалися головним чином військові кораблі, але саме в Росії були побудовані перший криголам, судна з двигуном внутрішнього згоряння, атомний криголам "Арктика". Повітроплавання. Малюнок з описом кулі братів Монгольф'є 1783: «Вид і точні розміри„Аеростата Земна куля“, яка була першою». 1786 З давніх-давен люди мріяли про можливість літати над хмарами, плавати в повітряному океані, як вони плавали морем. Для повітроплавання спочатку використовували повітряні кулі, які наповнювали або нагрітим повітрям, або воднем або гелієм. Для того, щоб повітряна куля піднялася в повітря, необхідно, щоб архімедова сила (виштовхує) FА, що діє на кулю, була більша сили тяжіння Fтяж, тобто. FА > Fтяж. У міру підняття кулі вгору архімедова сила, що діє на неї, зменшується ( FА = gρV), оскільки щільність верхніх шаріватмосфери менше, ніж біля Землі. Щоб піднятися вище, з кулі скидається спеціальний баласт (вантаж) і цим полегшує кулю. Зрештою куля досягає своєї граничної висоти підйому. Для спуску кулі з її оболонки за допомогою спеціального клапана випускається частина газу. У горизонтальному напрямку повітряна куля переміщається тільки під дією вітру, тому вона називається аеростатом (від грец аер- Повітря, стато- вартий). Для вивчення верхніх шарів атмосфери, стратосфери ще недавно застосовувалися великі повітряні кулі. стратостати . До того як навчилися будувати великі літаки для перевезення повітрям пасажирів і вантажів, застосовувалися керовані аеростати. дирижаблі. Вони мають подовжену форму, під корпусом підвішується гондола з двигуном, який рухає пропелер. Повітряна куля не тільки сама піднімається нагору, але може підняти і деякий вантаж: кабіну, людей, прилади. Тому для того, щоб дізнатися, який вантаж може підняти повітряну кулю, необхідно визначити її підйомну силу. Нехай, наприклад, у повітря запущена куля об'ємом 40 м 3 наповнений гелієм. Маса гелію, що заповнює оболонку кулі, дорівнюватиме: m Ге = ρ Ге · V = 0,1890 кг/м 3 · 40 м 3 = 7,2 кг, а його вага дорівнює: P Ге = g · m Ге; P Ге = 9,8 Н/кг · 7,2 кг = 71 Н. Виштовхувальна сила (архімедова), що діє на цю кулю в повітрі, дорівнює вазі повітря об'ємом 40 м 3 , тобто. F А = g ρ пов V; F А = 9,8 Н/кг · 1,3 кг/м 3 · 40 м 3 = 520 Н. Значить, ця куля може підняти вантаж вагою 520 Н - 71 Н = 449 Н. Це і є його підйомна сила. Куля такого ж об'єму, але наповнена воднем, може підняти вантаж 479 Н. Отже, підйомна сила його більша, ніж кулі, наповненої гелієм. Але все ж таки частіше використовують гелій, тому що він не горить і тому безпечніше. Водень же горючий газ. Набагато простіше здійснити підйом та спуск кулі, наповненої гарячим повітрям. Для цього під отвором, що знаходиться в нижній частині кулі, розташовується пальник. За допомогою газового пальника можна регулювати температуру повітря всередині кулі, а значить, його щільність і силу, що виштовхує. Щоб шар піднявся вище, досить сильніше нагріти повітря в ньому, збільшивши полум'я пальника. При зменшенні полум'я пальника температура повітря в кулі зменшується і куля опускається вниз. Можна підібрати таку температуру кулі, при якій вага кулі і кабіни дорівнюватиме виштовхувальній силі. Тоді куля повисне в повітрі, і з неї буде легко проводити спостереження. У міру розвитку науки відбувалися і суттєві зміни у повітроплавній техніці. З'явилася можливість використання нових оболонок для аеростатів, які стали міцними, морозостійкими та легкими. Досягнення у галузі радіотехніки, електроніки, автоматики дозволили сконструювати безпілотні аеростати. Ці аеростати використовуються для вивчення повітряних течій, для географічних та медико-біологічних досліджень у нижніх шарах атмосфери.