Калькулятор давления жидкости

Что такое давление жидкости

Суммарная сила, действующая на дно открытого сосуда, равна силе (F), равной весу воды в сосуде. Но поскольку вес жидкости (P) равен объему жидкости, умноженному на ее удельный вес (y), то F=Vy. Таким образом, если P = Vy и F=P, то F=Vy

Поскольку объем V равен площади S дна сосуда, умноженной на высоту h, общая сила равна: F=Shy

Подводя итог, можно сказать, что давление на дно сосуда можно рассчитать по одной из следующих формул:

П=Ф/С

или

Р = хай

Что такое гидростатическое давление

Если на поверхность воды действуют внешние силы, то давление в жидкости будет передаваться одинаково во все стороны. Это основной закон гидростатики, который был открыт французским ученым Блезом Паскалем в 1653 году. Сила, действующая на жидкость, — это в основном сила тяжести.

В твердых телах молекулы образуют кристаллическую решетку. И, жестко связанные, они могут передавать давление только в том направлении, в котором действует сила, приложенная к объекту. А в покое последний направлен строго вниз.

В жидкостях есть относительная свобода для небольшого движения. Поэтому молекулы газа или любой жидкости могут передавать давление в любом направлении. А под действием силы тяжести вода просто растекается в разные стороны, если ее движение не ограничено стенками сосуда.

Если жидкость покоится, то в ней нет касательных и растягивающих сил. Это означает, что давление в толще воды направлено строго по внутренней нормали к основанию. То есть, в какой бы форме сосуд ни использовался, давление внутри него всегда будет действовать только под углом 90 градусов по отношению к стенкам сосуда.

Так как в бытовых условиях жидкости всегда ограничены какими-то стенками (баком, трубами), существует зависимость напора воды от высоты столба. То есть важно, на каком расстоянии находится поверхность жидкости от точки основания, на которую направлена ​​сила.

Читайте также: Самые большие озера мира, их площадь и глубина

Факторы, влияющие на показатель

При отсутствии внешнего воздействия играют роль два фактора:

• высота столбца;
• плотность.

Чем выше уровень воды, налитой в ванну, тем выше давление на дне. Если в одной емкости ртуть, а в другой вода и при этом уровни жидкостей одинаковы, то в первом случае давление на дно больше, так как ртуть имеет большую плотность.

Атмосферный воздух также давит на содержимое сосуда сверху. Поэтому в сообщающихся сосудах уровень одинаков, так как в каждом из них атмосфера над поверхностью одинакова.

Если приложить к поверхности поршень и приложить к нему давление, то давление будет равно сумме:

• внешняя сила;
• вес воды.

В то же время форма сосуда не определяет величину силы, создаваемой столбом. То же самое будет и при той же высоте колонны, хотя стенки емкости могут расширяться кверху или сужаться.

Измерение давления воды и формула для расчетов

Единицей давления в жидкости является 1 мм водяного столба. Оно равно 9,8 Па (Н/м²). Но на практике давление в воде измеряется в килограмм-силах на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется атмосферой (1 атм). В метре водяного столба будет 0,1 ат.

Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенной площади, используйте формулу:

П = п × ч × г

Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g).

Плотность воды зависит от температуры. Но принято считать, что во всех расчетах принимается среднее значение в одну тысячу килограммов на кубический метр. Ускорение свободного падения также используется для округления до 10 м/см². На основании этих данных не составит труда подсчитать, сколько атмосфер в 10 метрах воды.

Воздействие составляет 10 кПа, что равно 1 технической атмосфере. Но для максимально возможной точности необходимо убрать округление и обязательно умножить произведение на величину атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Правда, для бытовых расчетов в этом нет необходимости.

Эпюра двухстороннего давления, когда с двух сторон щита находятся жидкости с разными плотностями

Здесь график жидкости справа показан синим цветом, который «вырезан» из графика жидкости слева. Во всех точках щита в той части, где вода находится с обеих сторон, рассчитывается разность давлений слева и справа. Эта разница позволяет построить результирующую диаграмму давления (показана черным цветом).

Высота водяного столба и другие единицы для измерения давления

Вместо измерения давления в кг/см2 инженеры часто выражают давление высотой водяного столба. Например, давление, создаваемое столбом воды высотой 100 м, называется давлением 100 м водяного столба и равно 735 см рт.

Вычисление боковой силы

Расчет боковой силы. При расчете полной силы, действующей на плотину или плотину, надо помнить, что боковое давление возрастает от нуля у поверхности до максимального значения у дна. Найдем боковое давление на дно по формуле P=hy. Ясно, что ни боковое давление на поверхности, ни давление на дно нельзя использовать для расчета полной боковой силы. Логично было бы взять среднее давление, которое заведомо будет равно половине давления на дне. Таким образом, среднее давление равно P = (h/2)*y, где h — максимальная глубина жидкости. Так как боковая сила равна произведению среднего давления на площадь, то F = (hy/2) * S

Задача. Чему равна полная сила, действующая на переднюю поверхность плотины длиной 100 м и высотой 20 м?
Решение.

Ответ: F = 20 000 тонн.

Таблица перевода единицы измерения Метр водяного столба, калькулятор онлайн, конвертер

Все Все Имперские единицы и единицы США Имперские единицы и единицы США Кратные и дольные единицы давления Кратные и дольные единицы давления Метрические единицы Метрические единицы Несистемные единицы давления Несистемные единицы давления Производные единицы Производные единицы Вода (при 4oC, 39,2 oF) Вода (при 4°C), 39,2°F) Единицы ртутного столба Единицы ртутного столба Единицы Планка Единицы Планка Атмосфера Атмосфера

Таблица перевода из Метров водяного столба в Физические атмосферы

Таблица перевода из Физических атмосфер в Метры водяного столба

Системные и внесистемные единицы измерения давления

Единицы давления (СТ СЭВ 1052 89) определяют одним из двух способов:

1) через высоту столба жидкости, уравновешивающего измеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4 °С (мм водяного столба или м водяного столба) или ртутного столба при 0 °С (мм ртутного столба, или Торр) и нормальное гравитационное ускорение (в англоязычных странах соответствующие единицы в Н2О, фут Н2О — дюйм водяного столба, фут водяного столба и в рт.ст. — дюйм ртутного столба; 1 дюйм = 25,4 мм , 1 фут = 30,48 см);

2) через единицы силы и площади. В Международной системе единиц (СИ), принятой в 1960 г., единицей силы является Н (ньютон), а единицей площади — м2. Отсюда определяют единицу давления паскаль Па = 1 Н/м2 и ее производные, например килопаскаль (1 кПа = 103 Па), мегапаскаль (1 МПа = 103 кПа = 106 Па). Наряду с системой СИ в измерении давления продолжают использоваться единицы других, более ранних систем, а также несистематические единицы. В

техническая система единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда), сила измеряется в килограммах силы (1 кгс ≈ 9,8 Н). Единицы давления в МГКСС — кгс/м2 и кгс/см2; единица кгс/см2 называлась технической или метрической атмосферой (ат). При измерении в единицах технической атмосферы избыточного давления применяют обозначение «ати». В физической системе единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда) единицей силы является дина (1 дина = 10-5 Н). В рамках СГС была введена единица давления бар (1 бар = 1 дин/см2). Существует внесистемная, метеорологическая единица с одноименным названием бар, или стандартная атмосфера (1 бар = 106 дин/см2; 1 мбар = 10-3 бар = 103 дин/см2), что иногда вне контекста вносит путаницу . Помимо этих единиц на практике используется такая внесистемная единица, как физическая или нормальная атмосфера (атм), что соответствует уравновешивающему столбу 760 мм рт. Искусство. Паскаль (обозначение: Па, Па) — единица давления (механического напряжения) в системе СИ.

Паскаль равен давлению (механическому напряжению), вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределенной по нормали к ней поверхности площадью один фут квадратный метр.
1 Па = 1 Н/м² ≡ 1 Дж/м³ ≡​​1 кг/(м (с²))

Устройство названо в честь французского физика и математика Блеза Паскаля. 1 кПа = 1000 Па
Паскаль (обозначение: Па, Па) — единица давления (механического напряжения) в системе СИ.

Паскаль равен давлению (механическому напряжению), вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределенной по нормали к ней поверхности площадью один фут квадратный метр.
1 Па = 1 Н/м² ≡ 1 Дж/м³ ≡​​1 кг/(м (с²))
Устройство названо в честь французского физика и математика Блеза Паскаля. 1 МПа = 1000000 Па
Паскаль (обозначение: Па, Па) — единица давления (механического напряжения) в системе СИ.

Паскаль равен давлению (механическому напряжению), вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределенной по нормали к ней поверхности площадью один фут квадратный метр.
1 Па = 1 Н/м² ≡ 1 Дж/м³ ≡​​1 кг/(м (с²))

Устройство названо в честь французского физика и математика Блеза Паскаля. Техническая атмосфера (ат, ат, кгс/см²) — равна давлению, создаваемому силой в 1 кгс, направленной перпендикулярно и равномерно распределенной по плоской поверхности площадью 1 см² (98 066,5 Па). Стандартная, нормальная или физическая атмосфера (атм, атм) — точно равна 101325 Па или 760 миллиметрам ртутного столба. Давление уравновешивается столбом ртути высотой 760 мм при 0 °C, плотности ртути 13595,1 кг/м³ и нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с².

Миллиметр ртутного столба (мм рт ст., мм рт ст.) — внесистемная единица давления, равная 101325/760 ≈ 133,3223684 Па; иногда называют «торр» (русское обозначение — торр, международное — торр) в честь Евангелиста Торричелли. Миллиметр водяного столба — внесистемная единица давления, используемая в ряде отраслей техники (преимущественно в гидравлике).

Обозначения: русские: mm wc ст., международные: mm H2O.
1 мм вод ст. Art равно гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм при наибольшей плотности воды (то есть при температуре около 4 °C) и ускорении свободного падения g = 9,80665 м/с². Бар (греч. βαρος — сила тяжести) — внесистемная единица давления, примерно равная одной атмосфере.

Один бар равен 105 Н/м² (ГОСТ 7664-61) или 106 дин/см² (в системе СГС). Фунты на квадратный дюйм (обозначается Psi или lb.p.sq.in.), точнее, «фунт-сила на квадратный дюйм» (англ pound-force per square inch, lbf/in²) — внесистемная единица измерения давления. В основном используется в США. Численно равно 6894,75729 Па. Измеряют давление манометрами, барометрами, вакуумметрами, а также различными датчиками давления, ассортимент которых представлен ниже.