Transcript ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011

ფიზიკის შესავალი
ლექცია 12
წნევა სითხეებში და აირებში
პასკალის კანონი
არქიმედეს კანონი
ბერნულის განტოლება
კაპილარული მოვლენები
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
წინა ლექციაში
იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლება
ბოილ–მარიოტის და გეი–ლუსაკის კანონები
მოლეკულურ–კინეტიკური თეორია
ბოლცმანის მუდმივა, ავოგადროს რიცხვი
12/1
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/2
სიმკვრივე
ნივთიერების სიმკვრივე ტოლია მასისა და იმ
მოცულობის ფარდობის, რომელიც უკავია ამ მასას
r=M/V
ერთეული (SI): კგ/მ3
მაგ:
rყინული < rწყალი
ერთიდაიგივე რაოდენობის ( M ) წყლის გაყინვისას:
M = r Vწ = r Vყ
Vყინული > Vწყალი
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ნივთიერებების სიმკვრივეები
ყინული
წყალი
გლიცერინი
ალუმინი
რკინა
სპილენძი
ვერცხლი
ოქრო
პლატინა
920 კგ/მ3
1000 კგ/მ3
1260 კგ/მ3
2700 კგ/მ3
7800 კგ/მ3
8900 კგ/მ3
10500 კგ/მ3
19300 კგ/მ3
21400 კგ/მ3
12/3
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
წნევა
ზედაპირის პერპენდიკულარულად ფართობის
ერთეულზე მოქმედ ძალას წნევა ეწოდება
P=F/S
P - წნევა, F - ძალა, S - ფართობი
ყურადღებით: არ აგვერიოს იმპულსში
ერთეული (SI): ნიუტონი/მ2 = პასკალი
12/4
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/5
წნევა
მუდმივი ძალის შემთხვევაში ფართობის შემცირება
იწვევს წნევის ზრდას
შევამციროთ მოქმედების
ზედაპირის ფართი
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/6
წნევა სითხეებში
სითხე (ან აირი) მოქმედებს ჭურჭლის კედელზე
ძალით, რომელიც უდრის სითხის წნევისა და
ზედაპირის ფართობის ნამრავლს, ხოლო
მიმართულია ზედაპირის პერპენდიკულარულად

F


F = P DS n

n - ზედაპირის მართობული ერთეულოვანი ვექტორი
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/7
წნევა სითხეებში
ცვალებადი წნევა სითხეში შეიძლება განისაზღვროს
მცირე ზედაპირზე მოქმედი ძალით
P = DF┴ / DS
წნევა მოქმედებს ზედაპირზე
წნევა ერთ წერტილში:
P = DF┴ / DS ,
DS→0
( P = dF┴ /dS )
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/8
ჰიდროსტატიკა
ჰიდროსტატიკური მდგომარეობა: უძრავი სითხეები
წონასწორობაში
ნებისმიერ ზედაპირზე სითხის შიგნით მოქმედი
ძალების ჯამი ნულია.

F1 = –F2
P1 S n1 = –P2 S n2
n1 = –n2
F1

F2
P1 = P2
ჰიდროსტატიკური წონასწორობის პირობა
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/9
სითხე სიმძიმის ველში
სმიძიმის ველში სითხის ზედა ფენები აწვებიან ქვედა
ფენებს. შესაბამისად იზრდება ქვედა ფენებზე
დაწოლის ძალა და სითხის წნევა.
წნევა ლოკალური
სიდიდეა და დამოკიდებულია
სიღრმეზე:
მანძილზე სითხის ზედაპირიდან
გაზომვის წერტილამდე
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/10
სითხეები სიმზიმის ველში
გავაკეთოთ სამი ერთიდაიგივე ფართობის ნახვრეტი
ჭურჭელში:
წნევა
მატულობს
სიღრმესთან
ერთად
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
წნევის სიღრმეზე დამოკიდებულება
ჰიდროსტატიკური
წონასწორობა:
F1
h1
S
F1 + mg = F2
P1 S + mg = P2 S
h2
P2 - P1 = mg / S
m = r V = r S (h2-h1)
mg
P2 - P1 = r g (h2-h1)
F2
12/11
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
წნევა სითხეში
წნევა ერთგვაროვან სითხეში იზრდება სიღრმის
პირდაპირპორციულად
P = P0 + r g h
P - წნევა h სიღრმეზე
P0 – წნევა სითხის ზედაპირზე
მაგალითად: ატმოსფერული წნევა
12/12
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/13
წნევა წყლის სიღრმეში
F=PS=rghS,
F=mg
S ფართობზე მოსული წნევა ექვივალენტურია m მასის
წონის:
m=rhS
წყალი:
r = 1000 კგ/მ3
h=1
მეტრი:
h = 10
მეტრი:
h = 1000 მეტრი:
m = 1000კგ = 1 ტონა
m = 104 კგ = 10 ტონა
m = 106კგ = 1000 ტონა
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
წნევა წყლის სიღრმეში
12/14
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/15
ატმოსფერული წნევა
სიმძიმის ველში მოთავსებული აირის წნევის
მაგალითი: დედამიწის ატმოსფეროს წნევა
Pატმ = 101 325 პასკალი ( ~100 კილო პასკალი)
ატმოსფერული წნევა იცვლება სიმაღლის ცვლასთან
ერთად
მაგალითი:
მთაში ჩაკეტილი
პლასტიკური ბოთლის
ჩამოტანა ბარში
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ატმოსფერული წნევა
12/16
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/17
ატმოსფერული წნევა
ატმოსფერული წნევის ამინდზე დამოკიდებულება
ციკლონი
ანტიციკლონი
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/18
ატმოსფერული წნევა
ატმოსფერული წნევის გამზომვა ვერცხლისწყლის
სვეტის სიმაღლით:
P=rgh
P = Pატმ
r = rHg
h = 760 მმ
r = rH20
h = 10 მეტრი
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ატმოსფერული წნევა
12/19
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ატმოსფერული წნევა
ლექცია/გვერდი:
12/20
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/21
პასკალის კანონი
სითხეზე მოქმედი წნევა თანაბრად გადაეცემა სითხის
ნებისმიერ წეტილს და ჭურჭლის კედლებს
სითხის წნევა არ არის დამოკიდებული ჭურჭლის
ფორმაზე ან გეომეტრიაზე, მნიშვნელოვანია მხოლოდ
წნევა (ანუ სითხის სიღრმე)
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ჰიდრავლიკური დგუში
პასკალის კანონის
რეალიზაცია
P1 = P2
F1 / S1 = F2 / S2
F1 = F2 S1/S2
S1 / S2 < 1
F1 < F2
12/22
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ჰიდრავლიკური დგუში
ნაკლები ფართობის დგუშზე ზეწოლით
შესაძლებელია დიდი ფართობის
დგუშზე მეტი
ძალით
ზემოქმედება
ძალის
გადაცემა
წნევით
(უკუმშვადი სითხე)
12/23
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/24
არქიმედეს კანონი
სითხეში ჩაძირულ სხეულზე მოქმედებს ამომგდები
ძალა, რომელიც ტოლია სხეულის მიერ გამოდევნილი
წყლის წონის და მიმართულია ზევით
F=rVg
თუკი სხეულის სიმკვრივე ნაკლებია წყლის
სიმკვრივეზე ამომგდები ძალის და წონის ჯამი
მიმართულია ზევით და სხეული ტივტივებს
თუკი სხეულის სიმკვრივე მეტია წყლის სიმკვრივეზე
ამომგდები ძალის და წონის ჯამი მიმართულია
ქვევით და სხეული იძირება
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/25
არქიმედეს კანონი
ჰიდროსტატიკურ წონასწორობაში წყლის ნებისმიერი
ფორმის მოცულობაზე მოქმედებს გარეშე ძალები
რომლთა ტოლქმედი უდრის თხევადი სხეულის
წონას
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
არქიმედეს კანონი
სხვადასხვა მოცულობის სხეულები გამოდევნიან
სხვადასხვა რაოდენობა წყალს: მათზე მოქმედი
ამომგდები ძალა განსხვავდება
12/26
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ყინული წყალში
Fა
Fა = r  V g
mg = r V g
F = (r  - r ) V g > 0
ყინული ტივტივებს
mg
წონასწორობაში:
r  V1 g = r V0 g
V1 - ჩაძირული მოცულობა
V0 - სრული მოცულობა
V1 = V0 r / r  = 0.9
აისბერგის 90% წყალში ჩაძირულია
12/27
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
როგორ ცურავენ გემები?
რკინის სიმკვრივე მეტია წყლის სიმკვრივეზე:
რკინა იძირება
სხეულის ფორმა განაპირობებს
საშუალო სიმკვრივის კლებას
M = mრკინა + m ჰაერი
V = vრკინა + v ჰაერი
rსაშუალო = M / V < rწყალი
12/28
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
არქიმედეს ძალა ატმოსფეროში
სახეულის საშუალო სიმკვრივე ნაკლებია ვიდრე
გარემო ჰაერის სიმკვრივე
12/29
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/30
სითხეები მოძრაობაში
სითხეს მოძრაობისას უჩნდება კინეტიკური ენერგია
წნევას გააჩნია პოტენციური ენერგია
წნევის პოტენციური ენერგიისა და სითხის
კინეტიკური ენერგიების ჯამი ინახება
P + r v2/2 = constant
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ბერნულის განტოლება
P + r v2/2 + r g h = constant
v - დინების სიჩქარე, P - წნევა, r - სიმკვრივე
სითხის მილებში დინების დინამიკის
განმსაზღვრელი კანონი: დინების სიჩქარე
მატულობს, ხოლო წნევა მცირდება თუ მილი
ვიწროვდება
12/31
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ბერნულის პრინციპის გამოყენება
ამწევი ძალა ფრთაზე:
V2 , P2
V2 > V1
P1 < P2
წნევათა ცვლილებით
გამოწვეული ამწევი
ძალა
F = (P2 - P1) S
V1 , P1
12/32
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ბერნულის პრინციპის გამოყენება
გემებს შორის
წნევის
შემცირება
ახლო
მცურავი
გემების
შეჯახების
საშიშროება
12/33
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/34
ზედაპირული დაჭიმულობა
სითხის მყარ სხეულთან ურთიერთქმედების ტიპები
ზედაპირული
დაჭიმულობა
განსაზღვრავს
კიდეების
სიმრუდის
რადიუსს
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
ზედაპირული დაჭიმულობა
12/35
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
სხვადასხვა ზედაპირული დაჭიმულობა
12/36
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/37
კაპილარები
მილი, რომლის რადიუსი ზედაპირული მოცემული
სითხის ზედაპირული დაჭიმულობის რადიუსის
რიგისაა
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
12/38
კაპილარები
თუკი სითხე ასველებს კაპილარს, მაშინ კაპილარული
ძალები იწვევენ სითხის დონის აწევას
თუკი სითხე ზედაპირს არ ასველებს, მაშინ
კაპილარული ძალები იქვევენ სითხის დონის დაწევას
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
კაპილარები
12/39
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
წნევა სითხეებში და აირებში
პასკალის კანონი
არქიმედეს კანონი
ბერნულის განტოლება
კაპილარული მოვლენები
ლექცია/გვერდი:
12/40
ფიზიკის შესავალი, ალ. თევზაძე , 2011
ლექცია/გვერდი:
www.tevza.org/home/course/phys2011
12/41