Измерение атмосферного давления

 

Мы живём на дне воздушного океана и испытываем на себе  внешнее атмосферное давле­ние,  хотя его не замечаем, потому что оно уравновешено (скомпенсировано) давлением наших внутренних органов.

Впервые атмосферное давление  измерил Торичелли. Он взял стеклянную трубку длиной около 80 см, закрытую с одного конца, заполнил ртутью и опустил открытым концом в чашку с ртутью (рис. 14.1). Часть ртути выли­лась, и в трубке осталось ртути 76 см.

Этот  столб ртути  оказывает на горизонтальный участок  давление

Рис. 14.1

В чашке на эту же горизонтальную плоскость действует наружное атмосферное давление, равное 1 атм. Следовательно,

760 мм рт. ст. = 1.01· 10⁵ Па = 1 атм.

Прибор для измерения атмосферного давления назы­вается барометром. Если бы вы захо­тели уравнове­сить атмосферное давление водой, вам потребовалась бы труба длиной не менее 10.34 м. Ясно, что водяной барометр такой длины слишком велик для измерения атмосфер­ного дав­ления.

 

Глоссарий

Механика – раздел физики, излагающий о равновесии, движении тел, о взаимодействиях между ними.

Сила – величина (или степень) воздействия на тело. Обозначается обычно

Механика сплошной среды (МСС) – раздел физики, излагающий о равновесии, движении и свойствах деформируемых тел, жидкостей и газов.

Сплошной – не имеющий промежутков, перерывов.

Вектор площадки – вектор, перпендикулярный площадке и длиной, равной площади площадки. Обозначается обычно  или

Нормаль – то же, что перпендикуляр. Нормальный = перпендикулярный.

Перпендикуляр – прямая линия, образующая угол  с другой прямой или плоскостью.

Массовая сила – сила, приходящаяся на единицу массы вещества и независимая от присутствия других частей вещества.

Если обозначить массовую силу  то  или

Единица массы (единичная масса) – масса, равная единице (1 кг в СИ).

Единица времени – время, равное единице (1 секунда в СИ).

Единица площади (единичная площадь) – площадь, равная единице (1  в СИ).

Например, квадрат со сторонами единица есть единица площади.

Поверхностная (или контактная) сила – сила, действующая на поверхность в результате контакта.

Напряжение – поверхностная сила, приходящаяся на единицу площади.

Если обозначить напряжение  то  или

Давление – поверхностная сила, действующая по перпендикуляру на единицу площади.

Газ – вещество, между движущимися молекулами которого действуют силы отталкивания.

Идеальный газ – воображаемый газ, движущиеся молекулы которого взаимодействуют между собой только при столкновениях, подобно бильярдным шарам.

Жидкость – вещество, молекулы которого притягиваются друг к другу, но которое ещё способно течь.

Свободная поверхность жидкости – граница жидкости, соприкасающаяся с газом или с другой жидкостью.

Математический аппарат – математические правила, методы, приёмы.

Исчисление – правила символьных преобразований.

 

 

Оглавление

 

Предисловие……………………………………………………………………………………1

Глава 1. Гидростатика…………………………………………………………………2

1.1. Силы, напряжения, давление…………………………………………………….2

1.2. Уравнения гидростатики…………………………………………........................4

1.3. Жидкость в поле силы тяжести…………………………………………………...7

1.4. Закон Архимеда……………………………………………………………………...9

1.5. Жидкость в неинерциальной системе отсчёта………………………………..11

Глава 2. Динамика невязкой жидкости………………………………………..15

2.1. Скалярное и векторное поля……………………………………………………..15

2.2. Векторные линии векторного поля……………………………………………..15

2.3. Расход жидкости……………………………………………………………………18

2.4. Расход при стационарном течении……………………………………………..19

2.5. Одномерное течение. Уравнение Эйлера……………………………………..20

2.6. Уравнение Бернулли………………………………………………………………21

2.7. Скорость ударной волны………………………………………………………….22

2.8. Скорость звука в газе………………………………………………………………23

2.9. Решение уравнения Эйлера для газа и сжимаемой жидкости…………...24

Глава 3. Динамика вязкой жидкости……………………………………………26

3.1. Понятие о вязкости…………………………………………………………………26

3.2. Течение жидкости в круглой трубе……………………………………………..27

3.3. Ламинарное и турбулентное течения………………………………………….30

3.4. Тело в потоке вязкой жидкости………………………………………………….31

3.5. Уравнение неразрывности………………………………………………………..34

3.6. Фильтрация жидкости в скважину……………………………………………..35

3.7. Закон парности касательных напряжений………………….........................37

Приложение…………………………………………………………………………………..38

1. Скалярное и векторное поля……………………………………….....................38

2. Вектор площадки. Поток векторной величины……………………………….39

3. Инвариантные определения градиента, дивергенции, ротора…………….41

4. Теорема о градиенте, дивергенции, роторе…………………………………….42

5. Градиент, дивергенция и ротор в декартовых координатах………………..42

6. Оператор Гамильтона………………………………………………………………45

7. Циркуляция векторной величины……………………………………………….45

8. Формула Стокса……………………………………………………………………...46

9. Смысл градиента, дивергенции, ротора………………………………………...48

10.  Закон Архимеда как следствие теоремы о градиенте………......................48

11.   Расход невязкой несжимаемой жидкости как следствие уравнения неразрывности………………………………………………………………………….49

12.   Парадокс гидростатики………………………………………............................50

13.  Измерение атмосферного давления…………………………………………….51

Глоссарий……………………………………………………………………………………...53

[1] Дюпюи Жюль (1804-1866) – французский инженер, механик, экономист.

[2] Гамильтон Уильям Роуан (1805-1865) – ирландский математик, механик и астроном.

Набла (греч.) – арфа, щипковый музыкальный инструмент треугольного вида.

[3] Стокс Джордж Габриель (1819-1903) – английский физик и математик.

 

⇐ Предыдущая123456789

Поделиться: