Ozone

Центр здоровья и красоты

Давление

Давление — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. Для обозначения давления обычно используется символ p — от лат.pressūra (давление).

Давление на поверхность может иметь неравномерное распределение, поэтому различают давление на локальный фрагмент поверхности и среднее давление на всю поверхность.

Давление на локальной площади поверхности определяется как отношение нормальной составляющей силы dFn, действующей на этот фрагмент поверхности, к площади этого фрагмента dS:

p = dFn/dS

Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы Fn, действующей на данную поверхность, к её площади S:

pср = Fn/S

Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, датчиков давления, атмосферного давления — барометрами.

Единицы измерения давления имеют давнюю историю и с учетом разных сред (жидкость, газ, твердое тело) достаточно разнообразны. Приведем основные.

Единицы измерения давления

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м2

Давление не зависит от ориентации поверхности.

Очевидно, что в зависимости от площади поверхности одна и та же сила давления может оказывать различное давление на эту поверхность. Этой зависимостью часто пользуются в технике, чтобы увеличить или, наоборот, уменьшить давление. Конструкции танков, тракторов предусматривают уменьшение давления на грунт путем увеличения площади с помощью гусеничной передачи. Этот же принцип положен в основу конструкции лыж: на лыжах человек легко скользит по снегу, однако, сняв лыжи, сразу же проваливается в снег. Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается: острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже небольшой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Человек нажимает на лопату с силой 400 Н. Какое давление оказывает лопата на грунт, если ширина ее лезвия 20 см, а толщина режущего края 0,5 мм?
Решение Давление, которое оказывает лопата на грунт, определяется формулой:

Площадь поверхности лопаты, которая соприкасается с грунтом:

где — ширина лезвия, — толщина режущего края.

Поэтому давление лопаты на грунт:

Переведем единицы в систему СИ:

ширина лезвия: см м;

толщина режущего края мм м.

Вычислим: Па МПа

Ответ Давление лопаты на грунт 4 МПа.

ПРИМЕР 2

Задание Найти ребро алюминиевого кубика, если он оказывает на стол давление 70 Па.
Решение Давление кубика на стол:

Сила давления в данном случае — это вес кубика, поэтому можно записать:

Учитывая, что

а объем кубика в свою очередь:

имеем:

откуда ребро кубика:

По таблицам определяем плотность алюминия: кг/м.

Вычислим: м см

Ответ Ребро кубика 2,6 см.

Паскаль

В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.

1 Па = 1 Н/м2

Один паскаль — небольшое давление. Примерно такое давление создает лежащий на столе листок из школьной тетради. Поэтому очень часто используют кратные единицы давления:

гектопаскаль (гПа) 1 гПа = 100 Па = 102 Па
килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1′000 Па = 103 Па
мегапаскаль (МПа) 1 МПа = 1′000′000 Па = 106 Па

Тогда получаем следующее соответствие: 1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см².
Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть градуированы в величинах Н/м2 или Н/мм2.

Соотношения величин к 1 Па:

Ди́на

Ди́на (русское обозначение: дин, международное обозначение: dyn) — единица силы в системе единиц СГС. Одна дина численно равна силе, которая сообщает телу массой в 1 грамм ускорение в один сантиметр в секунду за секунду.

1 дин = 1 г·см/с2 = 10-5 H = 1,0197·10-6 кгс

СГС (сантиметр-грамм-секунда) — система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия Международной системы единиц (СИ). Другое название — абсолютная физическая система единиц.

Бар (bar, бар)

Бар (русское обозначение: бар; международное: bar;) — внесистемная единица измерения давления, примерно равная одной атмосфере, используется для жидкостей и газов, находящихся под давлением.

Почему бар, а не паскаль? Для технических измерений, где присутствует высокое давление, паскаль — слишком мелкая единица. Поэтому ввели единицу более крупную — 1 бар. Приблизительно это давление земной атмосферы.

Бар — внесистемная единица измерения давления.

Российская Федерация Без ограничения срока с областью применения «промышленность».
Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются.

Килограмм-сила

Килограмм-сила равен силе, которая сообщает покоящейся массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное нормальному ускорению свободного падения (9,80665 м/с2).

1 кгс = 1 кг * 9,80665 м/с2 = 9,80665 Н

Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой 1 килограмм давит на весы на поверхности Земли, поэтому удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.

1 кгс = 9,80665 Н ≈ 10 Н
1 Н ≈ 0,10197162 кгс ≈ 0,1 кгс
100 кгс/м2 ≈ 1 кПа = 1 кН/м2
1 лошадиная сила 75 кгс·м/с
Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются.
Российская Федерация Килограмм-сила и грамм-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области»,, допускаемых к применению в Российской Федерации, используется только в тех случаях, когда количественные значения величин «невозможно или нецелесообразно» выражать в единицах СИ.

Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см2

Техническая атмосфера (русское обозначение: ат; международное: at) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс, равномерно распределённой по перпендикулярной к ней плоской поверхности площадью 1 см2. Таким образом,

1 ат = 98 066,5 Па

Российская Федерация
Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются.

Физическая атмосфера (atm, атм)

Нормальная, стандартная или физическая атмосфера (русское обозначение: атм; международное: atm) — внесистемная единица, равна давлению столба ртути высотой 760 мм на его горизонтальное основание при плотности ртути 13 595,04 кг/м3, при температуре 0°C и при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с2.

1 атм = 760 мм.рт.ст.

В соответствии с определением:

1 атм 101 325 Па
1 атм 1,033233 ат
Российская Федерация Допущена к использованию в качестве внесистемной единицы с областью применения «все области».
Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются.

Миллиметр ртутного столба

Миллиметр ртутного столба (русское обозначение: мм рт.ст.; международное: mm Hg) — внесистемная единица измерения давления, иногда называется «торр» (русское обозначение — торр, международное — Torr) в честь Эванджелисты Торричелли.

1 мм рт.ст. ≈ 133,3223684 Па

Атмуровень моря 760 мм рт.ст.
760 мм рт.ст. 101 325 Па
1 мм рт.ст. 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па
1 мм рт.ст. 13,5951 мм вод.ст.

Происхождение этой единицы связано со способом измерения атмосферного давления при помощи барометра, в котором давление уравновешивается столбиком жидкости. В качестве жидкости часто используется ртуть, поскольку у неё очень высокая плотность (≈13 600 кг/м3) и низкое давление насыщенного пара при комнатной температуре.

Российская Федерация Допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «медицина, метеорология, авиационная навигация»
Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются.

Миллиметры ртутного столба используются, например, в вакуумной технике, в метеорологических сводках и при измерении кровяного давления.

В США и Канаде также используется единица измерения «дюйм ртутного столба» (обозначение — inHg). 1 inHg = 3,386389 кПа при 0 °C.

Миллиметр водяного столба

Миллиметр водяного столба (русское обозначение: мм вод.ст., мм H2O; международное: mm H2O) — внесистемная единица измерения давления. Равен гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм, оказываемому на плоское основание при температуре воды 4 °С.

В Российской Федерации допущен к использованию в качестве внесистемной единицы измерения давления без ограничения срока с областью использования «все области».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх