Гидростатическое давление и закон Паскаля объясняют установление уровней свободных поверхностей жидкостей в сообщающихся сосудах. Модель демонстрирует установление равновесия в открытых сообщающихся сосудах с различными жидкостями: высоты столбов жидкостей зависят от плотностей этих жидкостей и сечений сосудов.
Гидростатическое давление и закон Паскаля объясняют установление уровня свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах. Если в открытых сообщающихся сосудах находится однородная жидкость, то уровни ее поверхности в сосудах одинаковы(независимо от сечения и формы сосудов). Если же жидкости разные, но не смешивающиеся, то высоты столбов разнородных жидкостей над уровнем их раздела обратно пропорциональны плотностям жидкости. Для определения уровней раздела нескольких жидкостей необходимо составить уравнение, в котором приравниваются давления в самой нижней жидкости, вычисленные для левого и для правого сосудов.
Из-за веса жидкости давление в ней увеличивается с увеличением глубины. одвижная жидкость давит на дно сосуда. Гидростатическое давление в жидкости зависит от плотности и глубины. В модели перевернутый сосуд (с воздухом) погружается в воду (в колодце). Давление воды сильнее сжимает воздух на большой глубине.
Обладая весом, неподвижная жидкость давит на дно сосуда. Создаваемое жидкостью гидростатическое давление зависит от плотности ρ и высоты h столба жидкости (атмосферное давление пока не учитывается). Вес каждого верхнего слоя можно рассматривать как силу, действующую на нижний и создающую на него давление. Это давление по закону Паскаля передается по всем направлениям. Значит давление жидкости действует и на стенки сосуда. Самое большое давление на стенку жидкость создает у дна. В модели перевернутый сосуд (с воздухом) погружается в воду. Хорошо видно, что давление воды на глубине h сжимает воздух в сосуде (здесь p0- атмосферное давление). Например, на глубине 10 м давление воды примерно в два раза больше атмосферного. Поэтому воздух в сосуде на этой глубине сжимается в два раза.
Вес неподвижной жидкость увеличивает давление жидкости на дно сосуда. Вес верхнего слоя действует на нижний слой, увеличивая а нем давление. Модель демонстрирует зависимость давления в жидкости от глубины, для чего показано вытекание воды из отверстий в боковой стенке сосуда.
Обладая весом, неподвижная жидкость давит на дно сосуда. Создаваемое неподвижной жидкостью гидростатическое давление зависит от плотности ρ и высоты h столба жидкости p=pgh
Вес каждого верхнего слоя можно рассматривать как силу, действующую на нижний и создающую на него давление. Это давление по закону Паскаля передается по всем направлениям. Значит давление жидкости действует и на стенки сосуда. Самое большое давление на стенку жидкость создает у дна. Модель демонстрирует зависимость давления в жидкости от глубины, т. к. скорость воды при вытекании из отверстия в боковой стенке сосуда определяется давлением. Следовательно, чем ниже по отношению к уровню жидкости находится отверстие, тем больше скорость струи. Из механики известно, что тело, брошенное на высоте H горизонтально со скоростью v падает на расстоянии где g - ускорение свободного падения. Форма струи жидкости практически совпадает с траекторией движения такого тела.
Модель демонстрирует принцип действия башенного водопровода, представляющего собой сложную систему сообщающихся сосудов. Чтобы во все дома поступала вода, высота уровня воды в водонапорной башне должен быть выше всех домов. Высота башни и расположение домов можно изменять.
Башенный водопровод представляет собой сложную систему сообщающихся сосудов. Чтобы на все этажи всех домов поступала вода, высота уровня воды в водонапорной башне должен быть не ниже чем высота водопроводных труб в домах.С коробкой связана стрелка, которая перемещается по шкале, показывая значение давления.
Молекулы в жидкости или газе обладают большой подвижностью и поэтому способны передавать давление во все точки жидкости без изменения величины давления. Это свойство жидкости используется в гидравлическом прессе и в различных пневматических и гидравлических механизмах. Модель демонстрирует принцип действия гидравлического
Молекулы газов и жидкостей обладают большой подвижностью и способны быстро распределяться по всему объему сосуда, в котором они находятся. Если на газ или жидкость подействовать внешней силой и создать давление, то это давление очень быстропередастся во все точки газа или жидкости без изменения величины.В этом суть закона Паскаля.
Это свойство газа и жидкости используется в различных пневматических и гидравлических механизмах. В гидравлическом прессе сила F1 действует на малый поршень с площадью сечения S1 и создает давление p1 = F1/S1. Жидкость, заполняющая цилиндры под поршнями, передает это давление по всему объему и в точки под большим поршнем площадью S2, создавая на большой поршень силу давления F2 = p1·S2 или F2 = F1·S2/S.
Значит сила действующая на большой поршень, во столько раз больше силы, которая действовала на малый поршень, во сколько раз площадь S2 большого поршня больше площади S1 малого поршня.
Молекулы в жидкости или газе обладают большой подвижностью и поэтому способны передавать давление во все точки жидкости без изменения величины давления. Это свойство жидкости используется в гидравлическом прессе. Модель демонстрирует принцип действия барабанного тормоза.
Передача давления жидкостями используется в работе гидравлических тормозов. Нога водителя, нажимая на педаль тормоза, создает давление на тормозную жидкость. Это давление согласно закону Паскаля, передается во все точки жидкости, в том числе и в тормозные цилиндры колес автомобиля. Под давлением жидкости поршни тормозных цилиндров прижимают тормозные колодки к тормозным барабанам. В результате вращение колес замедляется или прекращается совсем.
Молекулы в жидкости или газе обладают большой подвижностью и поэтому способны передавать давление во все точки жидкости без изменения величины давления. Это свойство жидкости используется в гидравлическом прессе. Модель демонстрирует принцип действия дискового тормоза.
Передача давления жидкостями используется в работе гидравлических тормозов.Нога водителя, нажимая на педаль тормоза, создает давление на тормозную жидкость.Это давление согласно закону Паскаля, передается во все точки жидкости, в том числе и в тормозные цилиндры колес автомобиля. Под давлением жидкости поршни тормозных цилиндров прижимают тормозные колодки к ротору. В результате вращение колес замедляется или прекращается совсем.
В модели показаны плечи x и 4L сил, действующих на педаль (относительно оси вращения). Следовательно, сила вдавливающая поршень гидросистемы, в четыре раза больше силы, прикладываемой ногой водителя. Сила же действующая на тормозные колодки еще больше, т. к. больше поперечное сечение тормозного цилиндра.
Шлюз – это техническое сооружение, с помощью которого можно проводить суда с одного уровня водной поверхности на другой. Модель позволяет познакомиться с принципом действия простейшего двухкамерного шлюза, передвигая задвижки, чтобы провести судно с одного уровня на другой и обратно.
Закономерности, установленные для сообщающихся сосудов, находят практическое использование в устройстве и принципе действия шлюза. Шлюз - это техническое сооружение, с помощью которого можно проводить суда с одного уровня водной поверхности на другой.
В газе молекулы совершают хаотическое движение, тепловое движение молекул газа. Молекулы сталкиваются со стенками сосуда, создавая давление газа на стенки сосуда. Модель демонстрирует изменение давления газа в цилиндре с поршнем при изменении объёма цилиндра, температуры и количества газа.
В газе молекулы находятся на достаточно больших расстояниях друг от друга, так что силы взаимодействия молекул практически равны нулю. Тепловое движение молекул газа - хаотическое. Они сталкиваются между собой и со стенками сосуда. Так как молекул очень много (в 1 см³ их число n = 2,7·10¹9), то огромное число их ударов о стенку воспринимается стенкой как действие силы давления Fg. Отношение модуля этой силы к площади S поверхности стенки и есть давление газа (на стенку сосуда).
Если газ, не меняя объема, нагревать, то число ударов и их сила увеличатся, а значит, увеличится давление газа. При охлаждении наоборот – давление газа уменьшится.
Если же температуру газа не менять, а уменьшать объем то число молекул в единице объема (концентрация молекул) увеличится. Соответственно увеличится и число ударов о поверхность стенок. Значит, давление газа возрастет.
Принцип действия водяного всасывающего насоса основан на использовании атмосферного давления. Модель позволяет познакомиться с работой простейшего всасывающего насоса, опуская и поднимая ручку насоса.
Принцип действия водяного всасывающего насоса основан на использовании атмосферного давления.При движении поршня вверх под действием атмосферного давления вода из водоема,в который опущена нижняя часть насоса, поднимается и через открытый нижний клапан поступает в цилиндр под поршень.При опускании поршня вода под ним сжимается, закрывает нижний клапан и открывает верхний клапан, находящийся в поршне. После того, как поршень пойдет снова вверх, он поднимет воду находящуюся над поршнем и выльет ее наружу.
Барометр-анероид используют для Модель демонстрирует работу барометра-анероида при измерении атмосферного давления. Показано движение всех основных деталей барометра, связывающих металлическую гофрированную коробку со стрелкой, показывающей значение атмосферного давления. Можно выбирать погоду.
Для измерения атмосферного давления служит барометр-анероид. Его главная часть - металлическая гофрированная коробка. Воздух из коробки частично откачан. В зависимости от атмосферного давления коробка то сжимается (при увеличении давления),то распрямляется (при уменьшении атмосферного давления). С коробкой связана стрелка, которая перемещается по шкале, показывая значение давления.
Металлический манометр используют для измерения давления газа в технических устройствах. Модель показывает, как выпрямление тонкостенной дугообразной трубки поворачивает стрелку. Давление газа можно изменять.
Для измерения давления газа используют металлический манометр. Он имеет тонкостенную дугообразную трубку, конец которой соединен с сосудом, давление газа в котором надо измерить.Другой закрытый конец трубки соединен со стрелкой. Чем больше давление в сосуде и трубке, тем больше трубка выпрямляется и тем большее давление по шкале показывает стрелка.
Выталкивающая сила, действующая на погруженное полностью или частично в жидкость тело зависит от плотности жидкости, плотности тела и погруженного в жидкость объема тела. Модель демонстрирует поведение шариков из различного материала при погружении их в различные жидкости.
Выталкивающая сила FA , действующая на погруженное в жидкость полностью или частично тело, зависит от плотности ρж жидкости и погруженного в жидкость объема Vпогр . тела: FA = g·ρж ·Vпогр . (1)
Сила тяжести FT , действующая на тело, зависит от плотности ρ вещества тела и объема V тела: FT = g·ρ·V (2)
Если тело неоднородно, то сила тяжести FT определяется средней плотностью <ρ> тела FT = g·<ρ>·V (3)
Зная плотность однородного тела или среднюю плотность неоднородного тела и плотность жидкости, в которую погружено тело, можно заранее определить, как будет вести себя тело в жидкости. Условия плавания тела:
Модель демонстрирует принцип управления всплытием и погружением подводной лодки, изменяя её среднюю плотность, изменяя количество балласта.
Сила тяжести, действующая на подводную лодку, определяется ее средней плотностью <ρ>, а выталкивающая сила - плотностью морской воды ρж и объемом V0 части лодки, погруженной в воду. Для всплытия и погружения подводной лодки, на которую действуют сила тяжести и выталкивающая сила, приходится менять силу тяжести, путем уменьшения (при всплытии) или увеличения (при погружении) ее средней плотности. Для этого из отсеков вода либо вытесняется воздухом (для всплытия), либо отсеки заполняются водой (для погружения).
