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经典力学液体压强

来源:千斤顶 时间:2022/8/11
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一、液体压强的产生

1.液体由于受到重力的作用,因而对容器底部有压强,且与重力有密切关系示。

2.液体由于没有固定的形状,能流动,因而对容器侧壁也有压强。

3.液体压强的测量及原理。

①.测量:用液体压强计来测量液体内部的压强。

②.原理:当探头上的橡皮膜受到压强时,U形管两边液面出现高度差,两边高度差表示压强的大小,压强越大,液面高度差也越大。

二、液体压强的特点

单一变量对比实验是常用的实验方法

1.液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。

2.液体的压强随深度的增加而增大。

3.在同一深度,液体向各个方向的压强相等。

4.不同液体的压强还跟液体的密度有关。

三、液体压强的计算公式

1.液体压强的计算公式:p=ρ液gh。

2.使用液体压强公式应注意的问题

①.利用p=ρgh计算液体压强的时候,ρ的单位要用kg/m3,h的单位要用m,g=9.8N/kg,计算出的压强单位才是Pa。

②.在液体压强公式中h表示深度,而不是高度,深度和高度这两个概念是有区别的:深度是指从液体的自由面到液体内某一点之间的竖直距离,即深度是由上往下量的;而高度是指液体中某一点到底部的竖直距离,即高度是由下往上量的。正确判断出h的大小是计算液体压强的关键。

③.从液体压强公式p=ρgh可以看出,公式中的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。由于g是常数,所以压强只与液体密度ρ和深度h有关,而与液体的体积和重力没有关系,与容器的形状也无关。

四、液体对平底容器的压力

液体内部的压强是向四面八方传递的

由于液体具有流动性,静止在水平放置的容器中的液体,对容器底的压力不一定等于液体的重力,只有当容器是柱形时,容器底的压力才等于液体的重力。底小口大的容器底受到的压力小于液体的重力,底大口小的容器底受到的压力大于液体的重力。液体对容器底的压力F=pS=ρghS,而Sh的含义是以容器底为底、以液体深度为高的柱体的体积,即V柱=Sh,所以F=pS=ρghS=ρgV柱=m柱g=G柱,G柱的含义为以V柱为体积的那部分液体的重力。

结论:水平放置的盛有液体的平底容器所受液体的压力(不考虑液面上的大气压或作用在液面上的其他力时),其大小等于横截面积为容器底面积,高度为液体深度的液柱所受的重力,与容器形状无关。

五、固体压强与液体压强的比较

压强是初中物理中的一个重要概念。由于固体和液体物理性质的不同,导致它们产生的压强在有关规律上有所不同,在应用中极易混淆。现结合实例辨析如下:

1.固体压强只能在某一方向上产生;液体由于具有流动性,其产生的压强向各个方向都有。2.在平衡状态下,加在固体上的压力只能沿力的方向、大小不变地传递(如手压图钉);加在密闭液体上的压强能够大小不变地向各个方向传递(如油压千斤顶)。

3.在解有关固体压强的问题时,若满足特定条件:

①.物体在水平面上,且受力面积是该物体的底面积;

②.该物体体积等于底面积乘以高(如圆柱体、长方体等);

③.固体应是一均匀物体,密度一定。这样也可以灵活运用液体压强公式p=ρgh来求压强,简化计算。

六、压强定义式和液体内部压强公式的比较

1.p=F/S,:p=F/S是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体,还是气体都是适用的,常用来计算固体压强,计算顺序是先压力(常见F=G=mg)后压强p=F/S。

2.p=ρgh:p=ρgh是通过公式p=F/S结合液体的具体特点推导出来的,适用于密度均匀柱状固体和静止不流动的任何液体,对其他固体、气体、流动的液体不适用,常用来计算液体压强,计算顺序是先压强(p=ρgh)后压力(F=pS)。

七、连通器

连通器原理水库的应用。

1.定义:上端开口、底部连通的容器。

2.特点:静止在连通器内的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一高度。

3.原理:连通器的原理可用液体压强来解释。若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的底部正中设想有一个小液片AB。假如液体是静止不流动的,左管中的液体对液片AB向右侧的压强一定等于右管中的液体对液片AB向左侧的压强。因为连通器内装的是同一种液体,左右两个液柱的密度相同,根据液体压强的公式p=ρgh可知,只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对液片AB的压强才能相等,所以,在液体不流动的情况下,连通器内各容器中的液面应保持相平。

八、帕斯卡原理

帕斯卡原理的应用,千斤顶。

1.帕斯卡实验年,帕斯卡曾经做了一个著名的实验。在一个密闭的装满水的木桶的桶盖上,插入一根细长的管,并从楼房的阳台上向细管子里灌水,结果只用了几杯水,竟把木桶压裂了,桶里的水从裂缝中流了出来。

2.帕斯卡原理的内容加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递,这个规律被称为帕斯卡原理。

3.帕斯卡原理的应用液压系统和液压机的工作原理都是帕斯卡原理。液压千斤顶的小活塞与杠杆相连,因此,只要对杠杆施加较小的作用力,就可以顶起一辆小汽车。

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