Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
100 см
a
76 cm
Мал. 203
Мал. 204
124 Ціск
Галоўныя вывады
1. Утрымліваемая зямным прыцяжэннем атмасфера Зямлі ўтварае ціск.
2. Чалавек не адчувае атмасфернага ціску, паколькі ціск дзейнічае як звонку, так і знутры яго.
3. За нармальны атмасферны ціск прыняты ціск слупа ртуці вышынёй 760 мм.
Кантрольныя пытанні
1. Што называецца атмасферным ціскам?
2. У чым прычына існавання атмасфернага ціску?
3. У чым значэнне доследу Тарычэлі?
4. Назавіце ўсе вядомыя вам адзінкі атмасфернага ціску.
^ Дамашняе заданне
Наліце ў пластыкавую бутэльку гарачай вады. Праз мінуту выліце ваду і закрыйце бутэльку накрыўкай. Бутэльку астудзіце. Растлумачце прычыну дэ-фармацыі бутэлькі.
Для дапытлівых
У сярэдзіне XVII ст. у нямецкім горадзе Магдэбургу вучоны Ота фон Герыке правёў дослед-спектакль. 3 прасторы паміж двума ад-нолькавымі меднымі паўшар’ямі было выпампавана паветра. Для разрыву паўшар’яў, г. зн. для пераадолення сіл атмасфернага ціску, спатрэбілася 8 пар самых моцных коней. Разрыў суправаджаўся мо-цным воплескам, падобным да гуку стрэлу.
Ціск 125
Практыкаванне 15
1. Чаму цяжка піць сок з бутэлькі або пакета, не ўпускаючы ў іх паветра?
2. Чаму абсалютна недапушчальная страта герметычнасці скафандра касманаўта, які пра-цуе ў адкрытым космасе?
3. Выразіце ў кілапаскалях атмасферны ціск:
а) /7] = 10 м вадзянога слупа;
6) Рг = 750 мм рт. сл.
4. Вызначыце вышыню слупа ртуці, які ўраў-наважваецца атмасферным ціскам р = 90 кПа.
5. Чаму ў доследзе Тарычэлі выкарыстоўвала-ся ртўць, а не вада?
6. Пры якім значэнні атмасфернага ціску на вокладку кнігі плошчай паверхні S = 4,0 дм2, якая ляжыць на стале, дзейнічае сіла ціску F = 3,6 кН?
7. Растлумачце прынцып дзеяння медыцын-I скага шпрыца і піпеткі (мал. 205).
8. На малюнку 206 схематычна намалявана будова ўсмоктвальнай помпы: 1 — цылінд-рычная трубка; 2 — поршань; 3,4 — металічныя клапаны; 5 — шток і ручка. Як працуе помпа? ^ 9. Кубік з кантам, роўным a = 50 мм, масай 900 г ляжыць на дне пасудзіны (мал. 207), у якую наліта вада на вышыню Л = 15 см. Вызначыце вертыкальную сілу, якую трэба прыкласці ў цэнтры верхняй грані кубіка, каб адарваць яго ад дна. Вада пад кубік не пранікае. Атмасферны ціск р = 760 мм рт. сл. Каэфіцыент g прыміце роўным 10 —.
КГ
Мал. 205
Мал. 206
Мал. 207
126 Ціск
§ 35.
Мал. 208
Мал. 209
Вымярэнне атмасфернага ціску. Барометры і манометры
Штодзень мы атрымліваем інфармацыю аб велі-чыні атмасфернага ціску і яго змяненні. Чаму ён не з’яўляецца пастаянным? Чаму на розных тэрыторыях Зямлі ціск розны? Як ціск залежыць ад вышыні?
Атмасферны ціск залежыць ад складу павет-ра. Так, напрыклад, пры паступленні вільгот-нага паветра, насычанага вадзянымі парамі, ціск памяншаецца, паколькі маса малекул вады прыкметна меншая за масу іншых малекул атмасферы — азоту і кіслароду. Найбольш сціс-нутымі, а значыць, больш шчыльнымі з’яўляюц-ца слаі атмасферы, якія прылягаюць да паверхні Зямлі. Такім чынам, значэнне атмасфернага ціс-ку залежыць ад вышыні мясцовасці над узроўнем мора. На вяршыні самай высокай (h = 8848 м) гары Эверэст (мал. 208) ціск амаль у 3 разы меншы, чым каля яе падножжа.
Вада, як і іншыя вадкасці, практычна не-сціскаемая. Таму ціск вадкасці ад вышыні слу-па залежыць прама прапарцыянальна (р = gph). Залежнасць жа атмасфернага ціску ад вышыні апісваецца значна больш складанай формулай. Аднак для разлікаў, якія не патрабуюць вялікай дакладнасці (пры не вельмі вялікіх вышынях), можна лічыць, што пры пад’ёме на кожныя 12 м ціск памяншаецца на 1 мм рт. сл. Залежнасць ціску ад вышыні можна выкарыстоўваць для вымярэння вышыні пад’ёму (альпіністаў, лята-льных апаратаў).
Так, калі пры пад’ёме ціск паменшыўся на 20 мм рт. сл., то гэта значыць, што вышыня пад’ёму:
Л » 20 мм рт. сл. • 12 ------- = 240 м.
мм рт. сл.
Прыборы, што вымяраюць вышыню па такім прынцыпе, называюць альтыметрамі (ад лац. altius — вышэй і metron — мера) (мал. 209).
Ціск 127
Атмасферны ціск вымяраюць барометрамі (ад грэч. baros — цяжар і metron — мера). Най-прасцейшым барометрам з’яўляецца пасудзіна з ртуццю і трубка, якія выкарыстоўваюцца ў доследзе Тарычэлі (гл. мал. 203, с. 123). Аднак ртутныя барометры не знаходзяць шырокага прымянення, хаця маюць высокую дакладнасць. Пары ртуці шкодныя для чалавека. На прак-тыцы ў асноўным карыстаюцца металічным ба-рометрам — анероідам. Хоць ён менш дакладны, чым ртутны, але зусім бяспечны.
Знешні выгляд і ўнутраная будова барометра-анероіда прадстаўлены на малюнку 210, а, б. Га-лоўнай часткай анероіда з’яўляецца металічная скрыначка з хвалістымі (гафрыраванымі) верх-няй і ніжняй паверхнямі. Паветра са скрыначкі часткова адпампавана.
Пры павелічэнні атмасфернага ціску павя-лічваецца сіла ціску на скрыначку. Скрыначка сціскаецца і расцягвае спружыну, прымацава-ную да яе. Спружына звязана са стрэлкай, якая перамяшчаецца па шкале ў бок большых значэн-няў ціску.
Калі ціск зніжаецца, сіла ціску на скрынач-ку памяншаецца, сілы пругкасці выпростваюць скрыначку, і стрэлка перамяшчаецца па шкале ў процілеглы бок.
Шкалу анероіда папярэдне градуіруюць, г. зн. наносяць дзяленні па паказаннях ртутнага ба-рометра. Значэнні ціску на шкале выражаны ў міліметрах ртутнага слупа і ў гектапаскалях (гПа).
Для вымярэння рознасці паміж ціскам у па-судзіне і атмасферным ціскам выкарыстоўваюць манометры. Найпрасцейшы манометр — вад-касны. Ён уяўляе сабой разгледжаную намі ра-ней U-падобную трубку з вадкасцю (гл. мал. 189, с. 114). Адно калена трубкі (мал. 211) далуча-ецца да пасудзіны, ціск у якой трэба вымераць. Другое калена адкрытае. Калі ўзровень па-верхні вадкасці ў калене, злучаным з пасудзі-
Мал. 210
Мал. 211
128 Ціск
Мал. 213
най, ніжэйшы, чым у адкрытым, значыць, ціск газу рх у пасудзіне большы за атмасферны р^ на велічыню ціску слупа вадкасці вышынёй h, г. зн. Рі~Ро = Sph.
А калі ціск газу ў некалькі разоў большы за атмасферны? Для вымярэння высокіх ціскаў вы-карыстоўваюць металічны манометр (мал. 212). Яго асноўным элементам з’яўляецца полая тан-касценная металічная трубка (1), сагнутая ў дугу. Адзін канец (3) трубкі закрыты, другі (2) далучаецца да пасудзіны з газам. Закрыты канец (3) праз зубчасты механізм злучаны са стрэлкай, якая рухаецца адносна шкалы. Чым большы ціск у трубцы (а значыць, у пасудзіне), тым больш выпростваецца трубка і тым больш адхіля-ецца стрэлка. Нуль на шкале адпавядае атма-сфернаму ціску. Значыць, калі стрэлка стаіць на лічбе «8», ціск у пасудзіне ў 9 разоў большы за атмасферны. Менавіта такую будову мае мано-метр для кантролю ціску ў аўтамабільных шы-нах (мал. 213).
Галоўныя вывады
1. Атмасферны ціск залежыць ад вышыні мясцовасці і метэаўмоў.
2. Залежнасць атмасфернага ціску ад вышыні і метэаўмоў можна выкарыстоў-ваць для вымярэння вышыні і для прагнозу надвор’я.
3. Атмасферны ціск вымяраюць барометрамі, а ціск газаў у пасудзінах — ма-нометрамі.
Кантрольныя пытанні
1. Чаму, калі самалёт набірае вышыню або ідзе на пасадку, пасажыры адчу-ваюць боль у вушах?
2. Якімі прыборамі вымяраецца ціск?
3. Ці можна, маючы барометр, вымераць вышыню гары? Што можна сказаць аб дакладнасці такіх вымярэнняў? Чаму?
4. Чаму нельга вымяраць вялікія ціскі вадкасным манометрам?
5. Які барометр вымярае ціск дакладней — ртутны ці барометр-анероід? Чаму?
Ціск 129
^ Для дапытлівых
Вадкаснымі манометрамі можна вымяраць ціск, які адрозніваецца ад атмасфернага толькі нязначна. Так, калі ў нашым прыкладзе на с. 127—128 ціск у пасудзіне будзе ў 2 разы большы за атмасферны, г. зн. рг = 2р0, то, згодна з формулай Рі = р0 + gph, маем:
адкуль
gph = 2р0 - р0,
h = ^. sp
Пры выкарыстанні ў манометры вады
h = 100 000 Па = 10 м
10 —• 1000^ кг
Толькі ўявіце памеры такога прыбора! Пры выкарыстанні ртуці памеры памяншаюцца ў 13,6 раза, але ўзнікаюць новыя праблемы — пары ртуці атрутныя.
Прыклад рашэння задачы
У падножжа гары барометр паказвае ціск р1 - 750 мм рт. сл., а на яе вяршыні — р2 = 740 мм рт. сл. Вызначыце вышыню дадзенай гары.
Дадзена: Рашэнне
рг = 750 мм рт. сл. р2 = 740 мм рт. сл. Рознасць паміж ціскам каля падножжа гары і на яе вяршыні:
Рі ~ Рг = 750 мм рт. сл. - 740 мм рт. сл. =
Н — ? = 10 мм рт. сл.
Улічым, што на 1 мм рт. сл. ціск памяншаецца пры пад’ёме пры-кладна на вышыню h0 = 12 м. Тады вышыня гары:
Н = 12------—-----• 10 мм рт. сл. = 120 м. мм рт. сл.
Адказ: Н = 120 м.
9. Зак. 192.
130 Ціск
Мал. 214
Мал. 215
Практыкаванне 16
1. Чаму ў горадзе Мінску амаль не бывае ціс-ку, прынятага за нармальны? (Практычна цэлы год у Мінску ціск меншы за 760 мм рт. сл.)
2. У класе на першым паверсе барометр паказ-вае ціск рх = 750 мм рт. сл., а на беразе возера — р2 = 753 мм рт. сл. Вызначыце, на якой вышыні над узроўнем возера размешчана школа.
3. Будынак мае вышыню h = 189 м. На колькі і якім чынам будзе адрознівацца атмасферны ціск на апошнім і першым паверхах будынка?
4. Вызначыце ціск газу ў колбе (мал. 214), калі у манометры выкарыстана ртуць. Якія значэнні ціску можна вымяраць гэтым манометрам?
8 5. На графіках паказана змяненне ціску са
змяненнем адлегласці ад паверхні Зямлі ў водным (мал. 215, а) і паветраным (мал. 215, б) акіянах Зямлі. Якую інфармацыю вы можаце атрымаць з графікаў?
J 6. Унутры касмічных караблёў (у бязважка-сці) касманаўты дыхаюць паветрам. Ці ўтва-рае гэта паветра ціск? Ці можна гэты ціск на-зываць атмасферным?
®7. Выкарыстоўваючы інтэрактыўныя мадэлі (Наглядная фізіка. Уводзіны), пазнаёмцеся з устройствам і прынцыпам дзеяння барометра-анероіда і металічнага манометра.
Ці можа выконваць работу сіла трэння? Якім малатком — лёгкім ці цяжкім — можна забіць цвік, зрабіўшы меншую колькасць удараў?
У чым сэнс прыказкі: «Што патраціў пры пад’ёме на гару, вярнуў пры спуску»?
132 Работа. Магутнасць. Энергія
§ 36.
Мал. 217
Механічная работа.
Адзінкі работы
Мы часта чуем ад сяброў: «Я сёння выканаў такую вялікую работу: вывучыў на памяць верш і рашыў пяць задач па матэматыцы». Але з пункту гледжання фізікі ніякай работы не выканана, нават калі вывучыць на памяць цэлую паэму. Што ж такое работа ў фізіцы?
У фізіцы работа ацэньвае тое, што выклікала сіла, якая дзейнічае на цела, што рухаецца. Па-кажам гэта на прыкладах. Разгледзьце ўважліва малюнак 216. Што агульнае ў выніках дзеян-ня сілы цяжару на мяч (мал. 216, а), сілы ціс-ку газу на кулю ў пісталеце (мал. 216, б) і сілы пругкасці сціснутай спружыны на шарык пасля перапальвання ніткі (мал. 216, е)? Усе пералі-чаныя сілы выклікаюць разгон цел (мяча, кулі, шарыка), г. зн. павелічэнне скорасці руху.
КНІГІ ОНЛАЙН
