כיצד פועלים מנומטרים?

כשאתה בודק את מזג האוויר, אם אתה כמו רוב האנשים, מה שמעניין אותך יותר מכל הם הדברים שמכתיבים את שמלתך: בין אם לאו משקעים מסוג כלשהו עשויים ליפול מהשמיים במהלך החשיפה שלך בחוץ, מה טמפרטורת האוויר והאם סוער.

תלוי איפה אתה גר ובזמן השנה, אתה יכול גם לבדוק (לפעמים בפחד) לראות את קרוב המשפחה רמת לחות, כדי לוודא שאתה מספיק מיובש להזעה שעלולה להגיע בעקבות נתון גבוה קריאה.

רוב האנשים מודעים לתופעת הלחץ האטמוספרי (המכונה בדרך כלל ברומטרי) מכיוון שהם שומעים אותו מוזכר כתכונה סטנדרטית של תחזיות מזג האוויר, אך רוב האנשים לא מגיעים עד כדי חקירת הקשר, ומדוע האוויר חווה שינויים בלחץ את כל. האם רוחות אינן נושבות אופקית ואילו הלחץ נמדד מלמעלה כמעין "דחיפה"?

לַחַץ הוא כמות בפיזיקה המתאימה כמעט לכל תהליך פיזיקלי שאפשר להעלות על הדעת. זה מתייחס לכוח F לאזור א בשלל הקשרים, מתבטא ומוגדר מתמטית בצורתו הפשוטה ביותר כ- P = F / A. זה ממלא תפקיד חיוני במיוחד בתחום הדינמיקה של נוזלים. (נוזל מורכב מחומר בנוזל או במצב גז.) האטמוספירה סביבכם היא נוזל, והיא מפעילה עליכם הרבה יותר לחץ על כל דבר אחר משחשבתם.

באופן פורמלי, לחץ הוא מדידה של השפעת התפשטות

• דמיין שתי קופסאות מוצקות שונות שלכל אחת מהן נפח ו של 10 מ '³ (מטר מעוקב) ומלא בחומר מוצק אחיד עם צפיפות ρ

  חצי מזה של מים, או 0.5 ק"ג / ליטר, או (500 ק"ג / מ ')³). תיבה אחת אורכה 1 מ ', רוחבה 1 מ' וגובהה 10 מ ', ואילו השנייה ארוכה 2.5 מ', רוחבה 2.5 מ 'וגובהה 1.6 מ'. אין לסובב אף תיבה ממיקומה. אם אתה רוצה להיות בטוח פלטפורמה סמוכה עתיקה למראה הָיָה יָכוֹל תמיכה אוֹ תיבה, אבל יכול רק לבחור אחד מהשניים כדי לאשר זאת, באיזה מהם תבחר?
  מסות האובייקטים זהות מכיוון שנפחיהן וצפיפותם זהים (ρ = m / V, כך m = ρV = (500 ק"ג / מ '³) (10 מ '³) = 5,000 ק"ג. בהתחשב בכך שהתאוצה בגלל כוח הכבידה על פני כדור הארץ היא 9.8 מ 'לשנייה²לכן הכוח (או המשקל) של כל תיבה הוא (5,000 ק"ג) (9.8 מ / ש 2) = 49,000 נ '
  עם זאת, השווה את האזורים שעליהם מחולקים מסות אלה בהתאמה: לתיבה הראשונה בסיס (אורך כפול רוחב) של 1 מ '× 1 מ' = 1 מ '²ואילו לתיבה השנייה בסיס של 2.5 × 2.5 = 6.25 מ '². מכיוון שלחץ שווה לכוח המחולק לפי שטח, התיבה הצרה, עם פחות משישית משטח הבסיס לעבוד איתו כקופסה השנייה, תפעל לחץ פי פי 6.25 על הפלטפורמה כשותפו. לפיכך, אם פלטפורמת הטרוף יכולה לתמוך בתיבה הראשונה, היא אמורה להיות מסוגלת להחזיק גם את השנייה לבד - בתנאי שתוכלו להרים אותם שם למעלה!

בדוגמה שלעיל, הלחץ של התיבה הראשונה על כל משטח שעליו היא נשענת הוא (49,000 נ ') / (1 מ'²) והשני הוא (49,000 נ ') (6.25 מ'²). יחידות הלחץ במערכת הסטנדרטית הם אם כן ה- N / m², המכונה בדרך כלל פסקל (Pa). מכיוון שהדבר מסתכם בכמות כה קטנה בעולם האמיתי, הקילופסקאל (kPa) נפוץ הרבה יותר.

ה לחץ האטמוספירה על פני כדור הארץ הוא בערך101,325 אב, או 101.3 kPa. בגלל האמצעים שבהם בני האדם קובעים לחץ, לעומת זאת, מספר יחידות אחרות נמצאות בשימוש יומיומי. האחד הוא ה טור, המכונה גם מילימטר כספית (מ"מ כספית). (כל הסקרנות שיש לכם מדוע מתכת זו נבחרה יסתפקו בעוד רגע). 101.3 kPa, הנקרא גם כספומט 1 להפניה, שווה ל 760 טור על פי תקן זה. מאז 1 אינץ '= 25.4 מ"מ, 760 מ"מ כספית = (760 / 25.4) = 29.92 ב- Hg. לבסוף, מיליבר 1 = 0.001 אטמוספרס, כך לחץ האטמוספרי במיליבר = 1,013 מבר.

לבסוף, מה עם הקילוגרמים לאינץ 'מרובע (psi או lb / in)²) משמש בדרך כלל למדידת לחץ האוויר בצמיגים בארצות הברית? לאחר קריאת ההמרות בין lb לק"ג ובין in ו- m, אתה יכול להראות ש 101.3 kPa = 14.7 lb / in². בהתחשב בכך שלחץ הצמיגים המינימלי המומלץ לרכב הוא כ- 30 psi בלבד, מה זה מציע לגבי האינטואיציה שלך בנוגע למשקל ה"זניח ", ולפיכך, לחץ האוויר?

א מַד לַחַץ הוא מכשיר המודד לחץ אוויר באמצעות מיכל עם צינור בצורת "U" פתוח בקצה אחד או בשני הקצוות. במונומטר סגור, מדגם גז מוחדר לקצה אחד, ואז מכסים אותו. ואז, נוזל בעל צפיפות ידועה מוזג לקצה השני. הנוזל יפסיק לנוע כאשר לחץ הגז הכלוא בין המכסה לנוזל יחד עם הלחץ ב החלק התחתון של עמוד הנוזל בצד זה תואם את לחץ האוויר בתוספת הלחץ של עמוד הנוזל על הגלוי צַד.

גובה הנוזל בצד הפתוח יהיה גבוה יותר בצד זה כאשר לחץ האוויר נמוך מלחץ הגז ו נמוך יותר בצד הפתוח כאשר לחץ האוויר עולה על לחץ הגז. אתה יכול להשתמש בהפרש גובה זה כדי לחשב את לחץ הגז.

מכיוון ש- P = F / A = mg / A, m = ρV ו- V = Ah לצינור גלילי (כלומר, נפח = שטח כפול גובה), זה ניתן להראות שהלחץ שנוצר על ידי עמוד אנכי של נוזל הוא ρgh, כאשר h = גובה פנימה מטר. לחץ זה מייצג את ההפרש החיובי או השלילי בין לחץ הגז ללחץ האטמוספרי.

• איש- הוא השורש הלטיני למילה שמשמעותה יד, "שממנו גם נובע" מניפולציה "; דרך קלה אחת להעביר את מושג הלחץ אם היא מוגבלת לשפה לא מילולית הייתה באמצעות היד שלך כדי ללחוץ בעדינות כנגד אדם אחר.
  

• א בָּרוֹמֶטֶר הוא סוג של מד לחץ המשמש במיוחד למדידת לחץ אטמוספרי.
  

• המכשיר הידני המשמש למדידת לחץ דם במסגרת בריאות נקרא a מד לחץ דם, עם sphyg- מתרגם ברפיון ל"סחיטה ". הסיבה לכך היא שיש לנפח את השרוול כנגד הזרוע עד לרמה מֵעַל לחץ דם בגוף על מנת למדוד אותו כראוי; עליהם ממש לסחוט את זרועך לשם כך.

לחץ האטמוספירה אינו קבוע, והוא משתנה בטווח אופייני בדיוק כמו הטמפרטורה וכמויות גיאופיזיות אחרות. דיון נפרד בפני עצמו, לחץ זה מהווה אינדיקטור אמין למזג האוויר הממשמש ובא. כש מערכת בלחץ נמוך נכנס לאזור, התוצאה היא בדרך כלל עננים, רוח ומשקעים, ואילו א מערכת בלחץ גבוה בדרך כלל מייצר מזג אוויר בהיר ורגוע. (קבל את זה? "לחץ גבוה" מסתיים ב"רגוע "... רק בעולם המטורף של הפיזיקה!)