Коли ти перевіряєш погоду, якщо ти схожий на більшість людей, то, що тебе найбільше цікавить, це те, що диктує твою сукню: чи ні якісь опади можуть випасти з неба під час перебування на відкритому повітрі, яка температура повітря і чи є вона вітряний.
Залежно від того, де ви живете та пори року, ви також можете перевірити (іноді із страхом), щоб побачити родича рівень вологості, щоб переконатися, що ви достатньо зволожені для потовиділення, яке, ймовірно, буде слідувати за високого рівня читання.
Більшість людей усвідомлюють явище атмосферного (зазвичай зване барометричним) тиском, оскільки чують, що це згадується як стандартна характеристика прогнозів погоди, але більшість людей не добираються так далеко, як досліджувати, які стосунки, і чому повітря відчуває зміни тиску при всі. Чи не дмуть вітри горизонтально, тоді як тиск вимірюється зверху як своєрідний "штовхання"?
Тиск це величина у фізиці, яка застосовується майже до кожного фізичного процесу, який можна уявити. Це стосується сили
F до площі A у безлічі контекстів, виражається та визначається математично у найпростішій формі як P = F / A. Він відіграє особливо важливу роль у галузі динаміки рідини. (Рідина складається з речовини в рідкому або газовому стані.) Атмосфера навколо вас є рідиною, і вона чинить на вас набагато більше тиску та всього іншого, ніж ви могли б подумати.Що таке тиск?
Формально тиск - це вимірювання ефекту розповсюдження сили (вимірюється в ньютонах, або N, у стандартній міжнародній системі вимірювань) на деякій реальній або математично визначеній поверхні (вимірюється в квадратних метрах або м2). Можливо, ви вже стикалися з фізичними проблемами, при яких сила (наприклад, сила тяжіння або ви самі) дієте і рухаєтесь об'єкт з масою, але тиск відрізняється тим, що він по суті описує розведення або концентрацію сили.
-
Уявіть дві різні суцільні коробки, кожна з об’ємом V 10 м3 (кубічних метрів) і заповнюється однорідним твердим матеріалом з щільністю ρ
половина води, або 0,5 кг / л, або (500 кг / м3). Одна коробка довжиною 1 м, шириною 1 м і висотою 10 м, а друга - довжиною 2,5 м, шириною 2,5 м і висотою 1,6 м. Жодна коробка не повинна повертатися зі свого положення. Якби ви хотіли бути впевненим, що це старовинна сусідня платформа могли підтримка або поле, але для підтвердження цього можна вибрати лише один із двох, який би ви вибрали?
Маси предметів однакові, оскільки їх обсяги та щільність однакові (ρ = m / V, отже m = ρV = (500 кг / м3) (10 м3) = 5000 кг. Враховуючи, що прискорення внаслідок сили тяжіння на поверхні Землі становить 9,8 м / с2, зусилля (або вага) кожного ящика, таким чином, становить (5000 кг) (9,8 м / с2) = 49000 Н.
Однак порівняйте площі, на яких розподілені ці маси: Перший ящик має основу (довжина по ширині) 1 м × 1 м = 1 м2, тоді як інша коробка має основу 2,5 × 2,5 = 6,25 м2. Оскільки тиск дорівнює силі, поділеній на площу, вузька коробка, де менше шостої частини базової площі буде працювати як друга коробка, буде докладати зусиль Тиск у 6,25 рази більше на платформі, як це буде робити його партнер. Отже, якщо розхитана платформа може підтримувати перший ящик, він повинен мати можливість також утримувати другий - за умови, що ви зможете підняти їх там!
Одиниці тиску та термінологія
У наведеному вище прикладі тиск першої коробки на будь-яку поверхню, на яку вона спирається, становить (49000 Н) / (1 м2), а другий - (49000 Н) (6,25 м2). Одиницями тиску в стандартній системі, таким чином, є Н / м2, частіше називають паскалем (Па). Оскільки в реальному світі це виявляється такою невеликою кількістю, кілопаскаль (кПа) використовується набагато частіше.
тиск атмосфери на поверхню Землі близько101 325 Па, або 101,3 кПа. Однак через засоби, за допомогою яких люди визначають тиск, низка інших одиниць використовується у повсякденному використанні. Одним із них є торр, також відомий як міліметри ртутного стовпа (мм рт. ст.). (Усі цікавинки щодо того, чому був обраний цей метал, будуть задоволені за мить.) 101,3 кПа, який також називають 1 атм для довідки, за цим стандартом дорівнює 760 торр. Оскільки 1 дюйм = 25,4 мм, 760 мм рт. Ст. ((760 / 25,4) = 29.92 in Hg. Нарешті, 1 мілібар = 0,001 атм, отже атмосферний тиск у мілібарах = 1013 мбар.
Нарешті, що можна сказати про ці фунти на квадратний дюйм (фунтів на квадратний дюйм)2), який зазвичай використовується для вимірювання тиску в шинах у Сполучених Штатах? Після виклику перетворень між фунтами і кг та між в і м ви можете показати, що 101,3 кПа = 14,7 фунт / дюйм2. Враховуючи, що рекомендований мінімальний тиск в шинах автомобіля становить лише близько 30 фунтів на квадратний дюйм, що це свідчить про вашу інтуїцію щодо "незначної" ваги, а отже і тиску повітря?
Як вимірюється тиск
A манометр - це пристрій, який вимірює тиск повітря за допомогою контейнера з "U" -подібною трубкою, відкритою на одному або обох кінцях. У закритому манометрі в один кінець вводять зразок газу, який потім закупорюють. Потім рідина відомої щільності заливається в інший кінець. Рідина перестане рухатися, коли тиск газу, що утримується між кришкою та рідиною, разом із тиском при дно стовпа рідини з тієї сторони відповідає тиску повітря плюс тиску стовпа рідини на відкритому просторі стороні.
Висота рідини на відкритому боці буде вище з тієї сторони, коли тиск повітря менше тиску газу і нижній на відкритій стороні, коли тиск повітря перевищує тиск газу. Ви можете використовувати цю різницю висот для розрахунку тиску газу.
Оскільки P = F / A = mg / A, m = ρV і V = Ah для циліндричної трубки (тобто об'єм = площа, помножена на висоту), можна показати, що тиск, створюваний вертикальним стовпом рідини, становить ρgh, де h = висота в метрів. Цей тиск являє собою позитивну або негативну різницю між тиском газу та атмосферним тиском.
-
Людина- це латинський корінь слова, що означає рука, "звідки також походить" маніпулювання "; одним із простих способів передати концепцію тиску, якщо вона обмежується невербальною мовою, було б використанням вашої руки, щоб м’яко натиснути на чужу людину.
- A барометр є типом манометра, що використовується спеціально для вимірювання атмосферного тиску.
- Ручний прилад, що використовується для вимірювання артеріального тиску в медичних закладах, називається а сфігмоманометр, с сфіг- вільно перекладаючи на "стискати". Це тому, що манжета повинна бути надута до руки до рівня вище кров'яний тиск в організмі, щоб правильно його виміряти; вони повинні буквально стиснути вашу руку для цього.
Тиск і погода
Атмосферний тиск не є постійним, і він змінюється в межах типового діапазону, як і температура та інші геофізичні величини. Окрема дискусія сама по собі, цей тиск є надійним показником майбутньої погоди. Коли a система низького тиску потрапляє в область, результатом зазвичай є хмари, вітер та опади, тоді як a система високого тиску зазвичай приносить ясну і спокійну погоду. (Зрозумів? "Високий тиск" закінчується "спокоєм"... тільки в шаленому світі фізики!)