Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
калі яны аддзелены прамежкам не менш секунды. Вызначыць найменшую адлегласць да перашкоды, • на якой назіральнік зможа пачуць рэха. Скорасць гуку м
ў паветры прыняць роўнай 340^ .
3. Паляўнічы пачуў рэха зробленага ім выстралу праз 4 у секунды. На якой адлегласці знаходзіцца паверхня, адбіваючая гук?
4. Вызначыць даўжыні гукавых хваль у паветры пры 0° С самага нізкага і самага высокага тону раяля.
5. Скорасць гуку ў чыгуне была вызначана ўпершышо ў Парыжы наступным чынам. 3 чыгуннай водаправоднай трубы была выпушчана вада; у адным канны трубы білі ў звон; у другім канцы назіральнік чуў два гукі: спачатку адзін, што прыйшоў па чыгуне, потым другі, што прыйшоў па паветры. Даўжыня трубы была 931 м, а прамежак часу паміж прыходам гукаў быў ровен 2^ сек. Знайсці адсюль скорасць гуку ў чыгуне; скорасць гуку ў паветры прыняць роўнай
1 Тлумачэнне прынцыпу магнітнага гуказапісу можа быць дадзена толькі пасля вывучэння курса электрамагнетызму ў X класе.
РАЗДЗЕЛ IV.
РУХ ВАДКАСЦІ I ГАЗУ.
48. Ціск. Сіла ціску. Механічнае дзеянне вадкасцей і газаў на паверхні цел, напрыклад на сценкі сасудаў, характарызуецца велічынёй, якая называецца ціскам. Паняцце ціску з’яўляецца адным з асноўных у механіцы вадкасцей і газаў.
Ціскам называецца велічыня, якая вымяраецца адносінай сілы, дзеючай на паверхню, да плойічы гэтай паверхні.
Сіла ціску, як і ўсякая іншая сіла, з’яўляецца вынікам узаемадзеяння цел; у любых выпадках, ці гэта будзе ціск цел на апоры, вадкасцей на сценкі сасудаў або атмасфернага паветра на зямлю, мы маем справу з узаемадзеяннем цел.
Сілы ціску могуць быць размеркаваны па плошчы як раўнамерна, так і нераўнамерна. У выпадку раўнамернага размеркавання сіл ціску на ўсіх участках паверхні ціск аднолькавы. У гэтым выпадку ціск можна разлічыць па формуле:
дзе р — ціск, F—сіла ціску і S — плошча.
Калі, напрыклад, на поршань гідраўлічнага прэса плошчай 50 см2 дзейнічае сіла ў 200 кГ, то на кожны квадратны сантыметр дзейнічае кГ сіла ў 4 кГ і ціск р = 4 —г.
J см^
За адзінку ціску прымаецца такі ціск, пры якім на адзінку плошчы дзейнічае адзінка сілы.
Прыняўшы за адзінку сілы 1 дыну, за адзінку плошчы 1 см2, атрымаем адзінку ціску ў сістэме CGS: 1 г(І бар). Часгазаадзіпку ціску прымаецца нармальная атмасфера, роўная ціску ртутнага слупа вышынёю ў 760 мм пры 0°С. Гэты ціск ровен сіле, з якой ртутны слуп вышынёю 760 мм пры 0°С цісне на 1 см2 паверхні. Ён лікава ровен вазе дадзенага слупа ртуці сячэннем у 1 см2.
73
Ведаючы, што ўдзельная вага ртуці роўна 13,59 —5 , выразім нармальную атмасферу праз ціск у :
р = 76 см 13,59Л~ ІОЗЗЛ = 1,033
смл смл см
У тэхніцы за адзінку ціску звычайна прымаюць 1 —;— гэта тэхнічная атмасфера.
Ведаючы велічыню ціску і плошчу паверхні, па формуле F
р = у можна знайсці сілу ціску: F = р • S.
49. Назіранне руху вадкасці. Пад дзеяннем розных сіл вадкасці і газы могуць знаходзіцца або ў раўнавазе, або ў руху. Законы раўнавагі вадкасцей і газаў былі вывучаны ў пачатковым курсе фізікі, цяпер жа мы разгледзім
некаторыя з’явы, звязаныя з іх рухам.
а б
Рыс. 87. Прыбор для назірання руху вадкасці: a — выгляд спераду; б — выгляд збоку.
Нягледзячы на розніцу паміж вадкасцямі і газамі, некаторыя законы іх руху аднолькавыя. Гэтая акалічнасць вельмі спрыяльная таму, што рух вадкасці лягчэй зрабіць прыкметным і, значыць, лягчэй вывучыць, чым рух газаў.
Для даследавання руху вадкасці прымяняюцца спецыяльныя прыборы. На рыс. 87, а паказан выгляд аднаго такога прыбора спераду, а на рыс. 87, б — збоку.
74
Прыбор складаецца з плоскага шклянога сасуда А (рыс. 87, а), утворанага дзвюма шклянымі пласцінкамі Sj і S2 (рыс. 87, б), адлегласць паміж якімі парадку 1 мм. Зверху да гэтых шкляных пласцінак шчыльна падагнаны металічныя пласцінкі Mlt М2, да якіх прымацаваны камеры Кі і К2 Кожная камера злучаецца з прасторай паміж пласцінкамі радам адтулін, прасвідраваных у пласцінках Мх і М2. (Адна такая адтуліна d паказана ў пласцінцы Мг) Адтуліны ў гэтых пласцінках ссунуты адна адносна другой.
Рыс. 88. У трубе аднолькавага Рыс. 89. Пры стацыянарным цячэнні скорасці сячэння па ўсёй даўжыні лініі руху частачак вадкасці адваротна прапартоку паралельны адна другой цыянальны плошчам сячэння трубы.
і размеркаваны аднолькава
густа.
У камеру Кі наліваецца чыстая вада, а ў камеру К2 — вада, падфарбаваная чарніла.м.
У пачатку доследу ўзровень вады ў камеры ^1 крыху вышэйшы, чым у камеры К2 Калі адкрыць заціскны кран Z, які закрывае гумавую трубку для адводу вады (рыс. 87, а), то ў прастору паміж шкляны.мі пласцінкамі Sj, S2 пацячэ спачатку чыстая вада з камеры Kv Але як толькі ўзроўні вады ў камерах зраўнуюцца, у прыбор пачне пранікаць і падфарбаваная вада ў выглядзе тонкіх афарбаваных струменьчыкаў. Гэтыя струменьчыкі размяшчаюцца ўздоўж ліній, якія называюцца лініямі току.
Калі змясціць у сярэдзіну паміж пласцінкамі S1( S2 круглы дыск D, які ўяўляе сабой сячэнне шара або цыліндра, то можна чазіраць карціну ліній току вакол гэтага цела. Такая карціна паказана на рыс. 87, а.
Пры дапамозе ліній току можна графічна паказваць велічыню скорасці цячэння вадкасці і газу. У тых месцах, дзе скорасць болыйая, лініі току праводзяцца гусцей і, наадварот, дзе скорасць меншая, лініі току праводзяцца радзей.
50. Стацыянарны рух вадкасці. Калі па ірубе цячэ вадкасць бесперапынным струменем, то праз любое папярочнае сячэнне трубы ў кожны момант часу праходзіць аднолькавая колькасць вадкасці. Такі рух вадкасці называецца стацыянарным1 (устанавіўшымся) рухам.
Стацыянарны рух можа мець месца ў рэках, у водаправодных трубах або пры выцяканні вады з вялікага рэзервуара.
1 Стацыя на рны (ад лац. стацыя нарус) — пастаяшіы, нязменлівы.
75
У трубе аднолькавага сячэння па ўсёй яе даўжыпі скорасці руху частачак вадкасці аднолькавыя (пры адсутнасці трэння); таму лініі току паралельны адна другой і размеркаваны ўсюды аднолькава густа (рыс. 88). Пры руху ж уздоўж трубы з неаднолькавым сячэннем скорасці гэтыя розныя.
Абазначым скорасць цячэння вадкасці ў сячэнні St трубы праз оь а ў сячэнні S2— праз у2 (рыс. 89). Пры ўстанавіўшымся цячэнні
колькасць вады, якая працякае ў 1 сек,
Рыс. 90. Размеркаванне ліній току пры абцяканні вадкасцю цыліндра.
праз папярочнае сячэнне трубы Sp роўна колькасці вады, якая працякае праз сячэнне S2 гэтай жа трубы; таму можна напісаць:
^і^і = *82^2’
адкуль вынікае, што —== ’
г. зн. пры стацыянарным цячэнні скорасці руху частачак вадкасці адваротна прапарцыянальны плошчам сячэння трубы.
На рыс. 90 паказана абцяканне вадкасцю цыліндра.
Прысустрэчы з цыліндрам лініі току выгінаюцца. Усячэнні СРскорасць частачак вадкасці меншая, лініі току тут радзейшыя. У сячэнні ж АВ скорасці частачак вадкасці большыя і лініі току гусцейшыя. Усё выкладзенае адносіцца ў роўнай ступені і да руху газаў.
Практыкаванне 13.
1. У якіх месцах ракі цячэнпе больш хуткае: у вузкіх або шырокіх? Раст.іумачце, чаму.
2. На падставе якіх прыкмет можна лічыць цячэнне вады ў рацэ стацыянарным? Ці заўсёды гэта бывае?
3. Чаму нельга паток людзей, якія выходзяць з тэатра або кіно пасля заканчэння прадстаўлення ці карціны, лічыць устанавіўшымся?
51. Ціск у рухаючайся вадкасці. У цякучай вадкасці адрозніваюць с т а т ы ч н ы ціск і д ы н а м і ч п ы ціск. Прычынай статычнага ціску, як і ў выпадку нерухомай вадкасці, з’яўляецца сцісканне вадкасці. Статычны ціск праяўляецца ў напоры вадкасці на сценку трубы, па якой цячэ вадкасць. і
Дынамічны ціск абумоўліваецца скорасцю цячэння вадкасці. Каб выявіць гэты ціск, трэба затармазіць вадкасць, і тады ён, як і статычны ціск, праявіцца ў выглядзе напору.
Сума статычнага і дынамічнага ціску назыеаецца поўным ціскам.
У вадкасці ў стане спакою дынамічны ціск ровен нулю, значыць, статычны ціск ровен поўнаму ціску і можа быць вымеран любым манометрам.
76
Вымярэнне ціску ў рухаючайся вадкасці звязана з цэлым радам цяжкасцей. Справа ў тым, што манометр, апушчаны ў рухаючуюся вадкасць, змяняе скорасць руху вадкасці ў тым месцы, дзе ён знаходзіцца. Пры гэтым, вядома, змяняецца і велічыня вымяраемага ціску. Каб манометр, апушчаны ў вадкасць, зусім не змяняў скорасці вадкасці, ён павінен рухацца разам з вадкасцю. Аднак вымераць такім шляхам ціск унутры вадлч касці вельмі нязручна. Гэтую цяжкасць абыходзяць, надаючы трубцы, злучанай з манометрам, абцякальную форму, пры якой яна амаль не змяняе скорасці руху вадкасці (рыс. 91).
Рыс. 91. Трубка абцякальнай формы злучана з манометрам.
Рыс. 92. Вымярэнне ціскў ў рухаючайся вадкасці.
Практычна для вымярэнняў ціску ўнутры рухаючайся вадкасці або газу ўжываюць вузкія манаметрычныя трубкі (рыс. 92, а).
Статычны ціск вымяраецца з дапамогай манаметрычнай трубкі, плоскасць адтуліны якой размешчана паралельна лініям току так, як паказана на рыс. 92, а. Калі вадкасць у трубе знаходзіцца пад ціскам, то ў манаметрычнай трубцы вадкасць падымецца на некаторую вышыню, якая адпавядае статычнаму ціску ў дадзеным месцы трубы.
Поўны ціск вымяраюць трубкай, плоскасць адтуліны якой размешчана перпендыкулярна лініям току (рыс. 92, б). Такі прыбор называецца трубкай Піто. Папаўшы ў адтуліну трубкі Піто, вадкасць спыняецца. Вышыня слупа вадкасці (Лпоун.) У манаметрычнай трубцы будзе адпавядаць поўнаму ціску вадкасці ў дадзеным месцы трубы.
У далейшым нас будзе цікавіць толькі статычны ціск, які мы будзем называць проста ціскам унутры рухаючыхся вадкасці або газу.
Калі вымераць ціск у рухаючайся вадкасці ў розных частках трубы пераменнага сячэння (рыс. 93), то выявіцца, што ў вузкай частцы трубы ён меншы, чым у шырокай яе частцы.
Але скорасці цячэння вадкасці адваротна прапарцыянальны плошчам сячэння трубы; значыць, ціск у рухаючайся вадкасці залежыць ад скорасці яе цячэння.
77
У месцах, дзе вадкасць рухаецца хутчэй (вузкія месцы трубы), ціск меншы, чым там, дзе гэтая вадкасць рухаецца больш павольна (шырокія месцы трубы).
Гэты доследны факт можна растлумачыць на аснове агульных
Рыс. 93. Ціск у рухаючайся вадкасці ў вузкай частцы канала меншы за ціск у шырокай яго частцы.
сіла ствараецца рознасцю ціскаў,
законаў механікі.
Дапусцім, што вадкасць пераходзіць з шырокай часткі трубкі ў вузкую. Пры гэтым частачкі вадкасці павялічваюць скорасці, г. зн рухаюцца з паскарэннямі ў напрамку руху. Выключаючы з разгляду трэнне, на аснове другога закону Ньютана можна сцвярджаць, што раўнадзеючаясіл, якія дзейнічаюцьна кожную частачку вадкасці, таксама накіравана ў бок руху вадкасці. Але гэтая раўнадзеючая я дзейнічаюць на кожную дадзе
КНІГІ ОНЛАЙН
