Давление твердых тел – формулы и калькулятор
Давление – физическая величина, равная отношении силы, приложенной перпендикулярно поверхности на площадь этой поверхности. Единица измерения давления – Паскаль (обозначается Па).
На странице приведены два варианта нахождения давления:
- если известно давление и площадь опоры
- если известна масса тела и площадь опоры
Содержание:
- калькулятор давления твердых тел
- формула давления твердых тел через силу и площадь опоры
- формула давления твердых тел через массу и площадь опоры
- примеры задач
Очевидно, что давление будет тем больше, чем больше сила и чем меньше площадь, на которую эта сила действует. Другими словами, человек, стоящий на одной ноге будет оказывать на землю бОльшее давление, чем когда он стоит на двух ногах (так как сила одна и та же, а площадь в первом случае меньше). Человек на лыжах будет оказывать на землю меньшее давление, чем человек без лыж.
Формула давления твердых тел через силу и площадь опоры
{p = \dfrac{F}{S}}
p – давление
F – сила
S – площадь опоры
Если учесть, что на тело действует только сила тяжести, то формулу {p=\dfrac{F}{S}} можно преобразовать, заменив силу на вес тела ({F=m\cdot g}. Тогда мы получим зависимость давления от массы: {p=\dfrac{m \cdot g}{S}}.
Формула давления твердых тел через массу и площадь опоры
{p = \dfrac{m \cdot g}{S}}
p – давление
m – масса тела
g – ускорение свободного падения (9,80665 м/с²)
S – площадь опоры
Примеры задач на нахождение давления твердых тел
Задача 1
Гусеничный трактор ДТ-75М массой 6610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 м². Определите давление этого трактора на почву.
Решение
Так как в условии указана масса трактора, воспользуемся формулой давления через массу и площадь опоры. Подставим в нее значения массы и площади и произведем вычисления. Значение ускорения свободного падения примем равным 9.8 м/с².
p = \dfrac{m \cdot g}{S} = \dfrac{6610 \cdot 9.8}{1.4} = \dfrac{6610 \cdot 9.8}{1.4} = \dfrac{64778}{1.4} = \dfrac{64778}{1.4} = 46270 Па = 46.27 кПа
Ответ: 46.27 кПа
Получившийся результат просто проверить с помощью калькулятора .
Задача 2
Найдите давление которое оказывает тело массой 20 кг на пол, если площадь опоры 200 см².
Решение
Задача похожа на ту, которую мы решили выше. И процесс ее решения будет аналогичный. Значение g также будем считать равным 9.8 м/с². Площадь опоры дана в квадратных сантиметрах, ее необходимо преобразовать в квадратные метры: 200 см² = 0.02 м².
p = \dfrac{m \cdot g}{S} = \dfrac{20 \cdot 9.
Осталось произвести расчет по формуле:
p = \dfrac{m \cdot g}{S} = \dfrac{350 \cdot 9.8}{0.0375} = 91 560 Па = 91.56 кПа
Ответ: 91.56 кПа
Проверка .
Как измерить атмосферное давление? – pH метры, кондуктометры, солемеры, пирометры, термометры, все для анализа качества воды
Атмосферное давление – это один из самых важных элементов погоды. Для его измерения существует прибор, который называется ртутным барометром. В переводе на русский слово «барометр» означает – «измеритель тяжести». Однако, у этого проверенного годами прибора имеются и свои недостатки. Как быть, если Вы отправились в поход? Этот прибор будет довольно таки проблематично захватить с собой. Именно с этой целью был создан новый барометр-анероид.
Что такое барометр анероид?
Анероид – это современное устройство, которое используется для измерения давления. Главная часть анероида представляет собой металлическую коробочку, в которой нет воздуха.
Именно поэтому ее стенки проявляют большую чувствительность к изменению атмосферного давления. В случае, если давление уменьшилось коробочка увеличивается. Ну, а если давление увеличилось, коробочка наоборот сжимается. При помощи простого устройства эти данные передаются стрелке, которая показывает атмосферное давление на шкале.
Как измеряется атмосферное давление?
Нормальным принято считать показатель атмосферного давления, который соответствует давлению ртутного столба, высотой 760 мм. Этот показатель является схожим с атмосферным давлением на уровне моря.
В том случае, если давление воздуха превышает 760 мм ртутного столба, оно считается повышенным. В случае, если показания меньше, то пониженным. Давление понижается с высотой. Поэтому для разных территорий и местностей оно является различным.
Можно ли по барометру предсказать погоду?
Анероид имеет две стрелки. Одна из них осуществляет движение по циферблату и указывает на атмосферное давление.
Другая легко совмещается с первой. А необходимо это для того чтобы узнать, какой будет погода в ближайшие дни. Прямо над цифрой 750 мм.ст. находится надпись «переменно». По левую сторону расположены меньшие цифры с надписями «дождь» или «осадки». Еще левее имеется надпись «буря». По правую сторону указаны большие показатели атмосферного давления. Здесь имеются значения «ясная погода» или «ясно».
В случае, если стрелка никуда не двигается в течение нескольких часов, значит, погода останется стабильной и не изменится. Если стрелка двинулась вправо – ждите осадков, влево – погода будет ясной.
Как правильно измерить высоту снежного покрова?
Загляните в свой календарь погоды. Там вы найдете специальную графу, посвященной высоте снежного покрова. Для того чтобы измерить толщину снежного покрова, как правило используют снегомерную рейку, на которой имеются сантиметровые деления. При этом не каждому известно, что именно снег позволяет анализировать чистому атмосферного воздуха.
Именно снег буквально впитывает все вещества, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, многочисленные метеостанции, которые измеряют высоту снежного покрова, собирают данные, которые позволят узнать о возможных весенних наводнениях.
Более того, колбы с растаявшим снегом обязательно посылаются в специализированные лаборатории. В них внимательно изучается состав примесей, которые имеются в снеге, а также и в атмосфере. Данные анализа необходимы для заполнения карт загрязнения атмосферы.
Именно на основании этих карт составляется общая картина загрязнение воздуха, выявляются какие именно промышленные фабрики и предприятия загрязняют воздух, а также устанавливается, где загрязняющих веществ больше всего.
Формула давления воды – уравнения, расчеты, примеры и ответы на часто задаваемые вопросы
Понятие давления воды кажется многим учащимся сложным, и многие не знакомы с ним. Несмотря ни на что, вы должны понять это, если хотите получать хорошие оценки.
Прежде чем непосредственно погрузиться в расчеты, уравнения и примеры, лучше понять понятие давления воды, его основы, а затем перейти к расчетной части. Итак, давайте сначала разберемся с давлением воды.
Сила, приложенная перпендикулярно поверхности объекта, называется давлением. Теперь для описания давления используются несколько единиц измерения. Из которых некоторая единица получается из силы на площадь. Точно так же давление воды относится к силе, действующей на единицу площади воды, протекающей через какой-либо канал или, скажем, трубу.
Попробуем разобраться на некоторых иллюстрациях. Например, предположим, что человек плавает под водой. Чем глубже плывет человек, тем больше будет напор воды. Давление, которое ощущает человек, происходит исключительно из-за воды над ним. Не только это, но и давление воды также зависит от плотности жидкости.
Подробнее о формуле давления воды
Мы можем рассчитать давление по следующей формуле:
P = F/A
Здесь
P — давление в Нм-2
Сила измеряется в Н, а
А измеряется в м2
Давление — это сила, приложенная в направлении, перпендикулярном поверхности объекта на единицу площади, на которой распределяется сила.
Говоря о формуле давления под водой, формула давления воды помогает нам определить силу потока воды через канал или трубу, измеряемую в Паскалях или Па.
На этой странице мы поймем, как рассчитать давление воды, psi до дюймов водяного столба, а также калькулятор давления воды по высоте.
Уравнение давления воды
Формула расчета давления воды приведена как:
p = ρgh
Здесь,
ρ = плотность воды в кг/м3
g = гравитационная сила в 9,81 м/с2
. = высота в м, аP – давление воды в Па
Формула расчета давления воды
Выведем формулу давления воды для глубины:
(изображение скоро будет загружено)
На приведенной выше диаграмме мы видим, что высота контейнера равна «h», а площадь — «A».
Мы видим, что дно контейнера поддерживает общий вес воды в нем.
Однако вертикальные стороны не могут воздействовать на жидкость восходящей силой, потому что она недостаточно сильна, чтобы выдерживать срезающую силу, и поэтому дно поддерживает все это.
Поскольку мы видим, что дно контейнера поддерживает вес жидкости в нем, который определяется как;
W = Mg
Также мы знаем, что давление является весом жидкости Mg, деленной на его поддержку (здесь A – область нижней части контейнера, которая дается:
P = Mg /А…..(1)
Масса жидкости составляет:
M = ρv…. (2)
Формула для объема жидкости внутри контейнера:
V = AH… .. (3)
Здесь
A = площадь поперечного сечения, а
h = глубина
Если ввести значения (2) и (3) в (1), получим калькулятор давления воды по высоте :
p = ρahg/a
p = ρgh… .
. (4)
Уравнение (4) – требуемое уравнение под водой давления. Это уравнение помогает нам рассчитать давление воды в жидкости.
Уравнение давления воды
Уравнение давления воды имеет общую справедливость вдали от особых условий, при которых оно получено здесь. Предположим, что контейнера там не было, тогда окружающая жидкость все равно оказывала бы это давление, удерживая жидкость в статике.
Следовательно, уравнение P = hρg представляет собой давление, обусловленное весом любой жидкости, имеющей среднюю плотность ρ на любой глубине h ниже ее поверхности.
Для жидкостей, которые почти несжимаемы, формула подводного давления сохраняется на больших глубинах.
Однако для газов, которые в некоторой степени сжимаемы, можно применять это уравнение до тех пор, пока изменения плотности не будут незначительными на рассматриваемой глубине.
Примеры
1.
Имеется емкость для воды высотой 5 м, наполненная водой. Используя формулу напора воды, нужно рассчитать ее давление на дне.
Плотность воды = 1000 кг/м3
г= 10 м/с2
Высота = 5 м
В результате давление воды на бак будет
P = hg
P = 1000 x 5 x 10
P = 50 000 Па
Следовательно, давление воды в баке будет 50 000 Па.
Рассчитать давление воды
Рассмотрим пример для калькулятора давления воды по высоте:
Предположим, что емкость имеет ширину 800 м, а глубина воды в емкости составляет 60 м.
Рассчитайте следующее:
(a) Среднее давление воды на контейнер.
(b) Силу, действующую на контейнер, и сравните ее с весом воды в контейнере (когда первоначально его вес составлял 1,96 × 1013 Н
Решение:
а.
Средняя глубина контейнера 30 м.
Применяя формулу давления воды: P = hρg
30 * (103 кг/м3) * (9,81 м.с-2)
294 * 103Па = 294 кПа = 294 Н/м2
23, 90 среднее давление
б) Мы знаем, что сила, действующая на сосуд со стороны воды, равна среднему давлению, умноженному на площадь контакта, которая определяется как:
F = PA
Площадь контейнера 800 * 60 = 48000 м2
Теперь, подставляя значения P и A в приведенное выше уравнение, мы получаем:
/мx 2 * 1,9 (4,8 x 104 м2)
F = 1,4112 x 1010N ……(a)
Мы видим, что хотя значение силы в уравнении (a) кажется большим, однако оно мало по сравнению с 1,96 × 1013 N веса воды в емкости – фактически это всего 0,072 % от веса.
Как выполняется сравнение?
Расчетная сила = 1,4112 x 1010 N и
Предыдущий вес = 1,96 × 1013 N
Для сравнения,
(1,4112 x 1010 N) / (1,96 × 1013 N) = 0,00072
So, % будет 0,072%
Также мы видим, что давление совершенно не зависит от ширины и длины сосуда или контейнера, оно зависит только от его средней глубины.
Следовательно, сила зависит только от средней глубины воды и размеров сосуда, а не от горизонтальной протяженности сосуда 9.0003
PSI в Дюймы водяного столба Формула
PSI означает фунт на квадратный дюйм.
Итак, 1 PSI = 27,7076 дюймов водяного столба.
Итак, формула PSI в дюймах водяного столба говорит, что для получения приблизительного результата мы должны умножить значение давления на 27,708.
Пример 1: Кроме того, один дюйм водяного столба соответствует давлению около 1/28 фунта на квадратный дюйм (psi). Другими словами, столб воды высотой 28 дюймов создает давление в 1 фунт на квадратный дюйм.
Пример 2: формула перевода PSI в дюймы водяного столба:
Предположим, вы разделите 5 фунтов на квадратный дюйм на 27,708, какое значение вы получите, и укажите его единицу измерения.
Разделив 5 фунтов на квадратный дюйм на 27,708, вы получите примерно 138,54 дюйма водяного столба.
Здесь дюймы WC обозначают дюймы водяного столба или просто WC. Этот прибор предназначен для измерения определенных перепадов давления, таких как небольшие перепады давления в трубопроводе, шахте или отверстии.
Пример 3: Атмосферное давление оказывает большую силу, т. е. эквивалентную весу атмосферы над вашим телом – около 10 тонн на верхнюю часть тела, когда вы лежите на пляже и загораете. Почему вы сталкиваетесь с трудностями при попытке встать?
Причина: Когда мы лежим на пляже, атмосферное давление оказывает на наше тело большую силу, потому что весь вес вашего тела притягивается к гравитации, равной давлению.
Теперь, когда вы пытаетесь подтянуться, вам придется идти против гравитации, что, в свою очередь, означает давление, действующее на ваше тело, из-за которого вы сталкиваетесь с трудностями при подъеме.
Заключение
Если вода хранится в баке, то давление на его дно будет равно весу, действующему на единицу площади поверхности, на которой находится бак.
Выражая приведенное выше утверждение в виде уравнения:
Давление = вес/площадь, и
Вес = масса * ускорение свободного падения = мг.
Итак, уравнение давления принимает следующий вид:
P = м * г/площадь
Показание давления воды говорит вам, насколько сильна ваша вода в PSI.
Это все о давлении воды и его различных формулах. Проверьте представление этих формул и рассмотрите возможность следования решенным примерам, чтобы понять, как их реализовать.
Что такое барометрическая высота? Как рассчитать барометрическую высоту
В самолетах есть много необходимых инструментов, необходимых для полета, в том числе высотомер, который отслеживает высоту полета. Однако пилоты должны использовать несколько различных типов показаний высоты.
Барометрическая высота — это высота, на которой летает ваш самолет в нестандартный день.
Характеристики самолета основаны на этом показателе давления, в том числе на том, насколько быстро он будет набирать высоту, сколько взлетно-посадочной полосы ему потребуется для посадки или взлета, как быстро он будет летать и сколько топлива он будет использовать.
Стандарт, используемый для давления на уровне моря, составляет 29,92 дюйма ртутного столба, дюйм ртутного столба. Вы рассчитываете, используя этот стандарт и фактическое ежедневное давление, чтобы узнать, как работает ваш самолет.
Пройти тест. Поднимитесь в небо
Рекомендуемые https://pilotinstitute.com/course/ppl-ifr-ground-school-bundle/?affcode=245841_iw-avlas
Легко стать пилотом самолета или коммерческого пилота онлайн! Курсы, разработанные отраслевыми экспертами, помогут вам пройти тесты FAA и подняться в небо!
Зарегистрируйтесь сейчас
Как рассчитать барометрическую высоту?
Для расчета барометрической высоты используются специальные авиационные стандарты.
Их учитывают при постройке самолетов или эксплуатации высотомеров.
Стандарт известен как ISA или Международный стандарт атмосферы. На уровне моря стандартные условия составляют 29,92 дюйма ртутного столба/1013,4 миллибара и 59 градусов по Фаренгейту/15 градусов по Цельсию. Для расчета барометрической высоты используется следующая формула:
{(давление на уровне моря – 29,92) x 1000} + истинная высота (или поле высот над землей) *Уровень моря – фактическое дневное давление, зависящее от погодных условий
теряет примерно 1 дюйм ртутного столба.
Как измеряется высота?
На борту самолета есть барометрический высотомер, который измеряет давление на вашей текущей высоте и использует формулу для перевода этого давления в высоту, измеренную в футах. Различные области имеют различные стандартные давления. Вы всегда можете запросить у авиадиспетчерской службы обновленные настройки высотомера.
Почему барометрическая высота важна?
Данные о летно-технических характеристиках самолета рассчитываются на основе ISA.
Однако иногда фактическое давление отличается из-за погодных условий. Эта разница влияет на плотность воздуха и влияет на поведение самолета.
Если плотность воздуха выше, дрон будет вести себя так, как будто он находится на меньшей высоте. И наоборот, если плотность воздуха ниже, летательный аппарат будет вести себя так, как будто он летит на большей высоте.
После расчета барометрической высоты вы можете посмотреть в руководстве по эксплуатации самолета, насколько хорошо он работает.
Когда используется барометрическая высота?
Барометрическая высота используется для расчета летных характеристик самолета. Используется при посадке, взлете и в полете. Это также позволяет вам определить количество взлетно-посадочной полосы, необходимой вам в нестандартный день. Он также используется в полетах на большой высоте, чтобы определить, как высоко вы летите.
Какая связь между высотой над уровнем моря и атмосферным давлением?
Вообще говоря, чем ниже вы летите, тем выше плотность воздуха или атмосферное давление.
Это также означает, что чем выше вы летите, тем ниже плотность воздуха или атмосферное давление. Однако на эти факторы могут влиять погодные условия.
Для самолетов эта взаимосвязь напрямую влияет на их характеристики. Но мы, люди, также подвержены влиянию атмосферного давления. Воздух с меньшей плотностью означает, что концентрация кислорода в воздухе ниже. В результате люди могут заболеть высотной болезнью при перемещении с уровня моря в горную местность из-за более низкой плотности воздуха. Организму необходимо адаптироваться к более низкой концентрации кислорода в воздухе.
На какой высоте атмосферное давление самое высокое?
Атмосферное давление самое высокое на уровне моря. Это верно, потому что атмосферное давление – это масса воздуха, давит на землю. Следовательно, по мере увеличения высоты на объект давит меньше воздуха, что снижает атмосферное давление.
Пример барометрической высоты
Вы летите в районе, где давление на уровне моря в настоящее время составляет 30,22.
Стандартное давление составляет 29,92 дюйма ртутного столба.
Итак, вы хотите вычесть стандарт из текущего давления. В данном случае разница составляет 0,3.
Вы умножаете это на 1000, потому что на 1 дюйм ртутного столба высота изменяется на 1000 футов. Или 0,3 x 1000 = 300.
Это означает, что самолет, летящий на высоте 5000 футов, будет вести себя так, как если бы он летал на высоте 4700 футов.
5 типов высоты
Барометрическая высота — важный показатель, который должны понимать пилоты. Однако с давлением не все так просто. Пилоты имеют дело с различными типами высоты для полета, и они зависят от полета и погодных условий, а также влажности и температуры в этом районе.
Барометрическая высота
Барометрическая высота — это высота с поправкой на нестандартное давление. Он используется для определения производительности вашего самолета в нестандартный день.
Нестандартный день — это день, когда давление не равно 29,92 дюйма ртутного столба.
Всегда важно настроить альтиметр во время полета, чтобы убедиться, что вы летите на нужной высоте.
Указанная высота
Указанная высота – это, как следует из названия, показания вашего барометрического альтиметра. При установке на местное барометрическое давление на уровне моря это то, что показывает альтиметр. Это измеренная нескорректированная высота.
Истинная высота
Истинная высота — это точная вертикальная высота вашего самолета над уровнем моря. Истинная высота выражается в футах над средним уровнем моря, что означает футы над средним уровнем моря. Объекты на картах полета используют истинную высоту и обычно выражаются в футах над средним уровнем моря.
Высота по плотности
Высота по плотности — это высота по давлению с поправкой на температуру. Ваш высотомер предназначен для определения высоты на основе давления без учета температуры.
В жаркий день плотность воздуха ниже, и если вы будете следовать показаниям высотомера, вы будете лететь выше, чем показывает высотомер.
В холодный день этот эффект меняется на противоположный, и вы будете лететь ниже, чем показывает ваш высотомер.
ISA утверждает, что температура на уровне моря составляет 15 градусов по Цельсию и снижается на 2 градуса по Цельсию каждые 1000 футов подъема. Чтобы рассчитать высоту по плотности, необходимо найти отклонение от стандартной температуры. При отклонении на 1 градус Цельсия ваша фактическая высота будет отклоняться примерно на 120 футов.
Абсолютная высота
Абсолютная высота — это расстояние между вашим дроном и землей. Это число постоянно меняется, потому что земля редко бывает ровной. Абсолютная высота измеряется в футах над уровнем земли, что означает футы над уровнем земли.
Таким образом, абсолютная высота зависит от высоты местности, а также от высоты самолета. Вы можете использовать радарный высотомер для измерения абсолютной высоты до 2500 футов над уровнем моря. Абсолютная высота рассчитывается путем измерения того, сколько времени требуется радиоволнам для отражения от земли.