流体静力学gydF4y2Ba

这是常识gydF4y2Ba压力gydF4y2Ba的gydF4y2Ba大气gydF4y2Ba(约10gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba牛顿每平方米)是由于地球表面上方空气的重量,这压力作为一个向上攀升,相应地,这压力增加作为一个潜水深入(或湖gydF4y2Ba类似的gydF4y2Ba身体的水)。在数学上,在一个固定的压力gydF4y2Ba流体gydF4y2Ba随高度gydF4y2BazgydF4y2Ba在一个垂直重力gydF4y2Ba场gydF4y2Ba的力量gydF4y2BaggydF4y2Ba是由gydF4y2Ba 方程。gydF4y2Ba

如果ρgydF4y2BaggydF4y2Ba都是独立的gydF4y2BazgydF4y2Ba或多或少的情况下,湖泊,然后gydF4y2Ba 方程。gydF4y2Ba

这意味着,因为ρ是大约10gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba千克每立方米水和gydF4y2BaggydF4y2Ba大约10米每秒的平方,大气压力已经两次价值10米的深度。应用于大气中,方程(gydF4y2Ba124年gydF4y2Ba)将意味着压力下降到零的高度大约10公里。然而,在大气中ρ的变化gydF4y2BazgydF4y2Ba远不gydF4y2Ba可以忽略不计gydF4y2Ba和(gydF4y2Ba124年gydF4y2Ba)是不可靠的结果;更好的近似是下面的部分gydF4y2Ba流体力学:在气体可压缩流gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

微分gydF4y2Ba压力计gydF4y2Ba

工具比较称为微分压力计,压力和最简单的乐器是一个u形管包含gydF4y2Ba液体gydF4y2Ba,见gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba。感兴趣的两个压力,gydF4y2BapgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2BapgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,传输的两端通过惰性,是液柱gydF4y2Ba密度gydF4y2Ba是与液体密度相比可以忽略不计,ρ-and高度的差别,gydF4y2BahgydF4y2Ba的两个测量半月板。它的结果(gydF4y2Ba124年gydF4y2Ba),gydF4y2Ba 方程。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba气压计gydF4y2Ba用于测量大气的压力绝对只是一个压力计中gydF4y2BapgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是零,或接近于零吗gydF4y2Ba可行的gydF4y2Ba。气压计在17世纪发明的意大利物理学家和数学家gydF4y2Ba伊万格丽斯塔托里拆利gydF4y2Ba今天仍在使用,是一个u形管,一端密封(见gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。它可能充满液体,密封端向下,然后倒。反转,负压可能暂时开发顶部的液柱如果列足够长;然而,正常情况下空化发生,列会远离密封管,如图。两者之间存在什么托里拆利认为是真空,尽管它可能非常远,如果气压计已满没有条件gydF4y2Ba一丝不苟的gydF4y2Ba预防措施以确保所有溶解或吸附气体,否则将收集在这个空间,首先被移除。即使没有污染gydF4y2Ba气体gydF4y2Ba存在,托里切利真空总是包含液体的蒸气,这产生一个压力虽小但不为零。液体通常用于托里拆利晴雨表当然是水星,一个低gydF4y2Ba蒸汽压力gydF4y2Ba和高密度。高密度意味着gydF4y2BahgydF4y2Ba只有760毫米;如果水被使用,这将需要大约10米。gydF4y2Ba

图1 cgydF4y2Ba说明了原理gydF4y2Ba虹吸gydF4y2Ba。容器顶部开放的氛围,和压力,gydF4y2BapgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba因此,大气。平衡这和液柱的重量之间的压力gydF4y2BapgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba在容器底部ρ应该更大gydF4y2BaggydF4y2BahgydF4y2Ba。如果容器底部也是开放的氛围,gydF4y2Ba平衡gydF4y2Ba显然是不可能的;液柱的重量盛行,导致液体向下流动。虹吸作用只要列是连续的;失败如果泡沫的气体收集管或者空化发生。因此限制了空化水平分歧虹吸管可以被使用,这也限制了(大约10米)深的井可以单独使用抽吸泵水。gydF4y2Ba

阿基米德原理gydF4y2Ba

现在考虑一个立方体gydF4y2BadgydF4y2Ba完全沉浸在液体顶部和底部的水平。底部面临的压力将高于顶部ρgydF4y2BaggydF4y2BadgydF4y2Ba,因为压力gydF4y2Ba力gydF4y2Ba单位面积的面积和一个立方体的脸gydF4y2BadgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba结果向上推,立方体是ρgydF4y2BaggydF4y2BadgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。这是一个简单的例子,所谓的阿基米德原理,即地壳隆起经历了由水下或浮体总是等于液体的重量,身体取代。作为gydF4y2Ba阿基米德gydF4y2Ba必须意识到,没有必要去证明这个的详细检查顶部和底部之间的压力差。这显然是真的,不管gydF4y2Ba身体的形状gydF4y2Ba。很明显,因为如果固体能被删除,如果腔从而创建能充满更多的液体相反,整个系统仍将处于平衡状态。然而,多余的液体,然后经历地壳隆起先前经验的固体,它不会平衡,除非这是gydF4y2Ba足够的gydF4y2Ba来平衡它的重量。gydF4y2Ba

阿基米德的问题被发现,现在是称为无损检测,是否国王的王冠gydF4y2Ba神庙二世gydF4y2Ba是由纯黄金或金与银稀释。他明白纯金属和合金密度和不同,他可以确定皇冠的密度通过称重找到它的质量,使一个单独的测量的体积。也许灵感,他(浴)是一个可以找到任何对象的体积淹没在液体类似一个量筒(gydF4y2Ba也就是说,gydF4y2Ba在一个容器垂直的侧面,适当毕业)和测量gydF4y2Ba位移gydF4y2Ba液体的表面。如果是这样的话,毫无疑问他很快意识到一个更优雅、更精确的方法来确定密度可以基于原则,是以他的名字命名的。这种方法涉及两次称重的对象,首先,当它悬浮在真空(悬浮在空气中通常足够了),其次,当它完全淹没在液体密度ρ。如果对象的密度ρ′,两者之间的比例重量必须gydF4y2Ba 方程。gydF4y2Ba

如果ρ′小于ρgydF4y2BaWgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba根据方程(gydF4y2Ba126年gydF4y2Ba),是负的。这意味着对象不淹没自己的协议;它必须是向下推,让它这么做。如果一个对象的意思gydF4y2Ba密度gydF4y2Ba不到的水是放置在一个湖边,不接受任何自身重量以外的向下的力,它自然地漂在海面,阿基米德原理表明,在平衡水的体积它取代了一小部分ρ′/ρ的体积。一个gydF4y2Ba液体比重计gydF4y2Ba是一个对象,这样毕业这个分数可以测量。比重计第一漂浮在水的密度ρgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba然后在其他液体的密度ρgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和比较数据,可以确定率ρgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba/ρgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba也就是说,gydF4y2Ba的gydF4y2Ba比重gydF4y2Ba其他的液体。gydF4y2Ba

在什么方向一个对象gydF4y2Ba浮点数gydF4y2Ba是一种严重关切那些设计船和旅行。一个简单的例子gydF4y2Ba足够了gydF4y2Ba为了说明确定方向的因素。gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba显示了许多可能的三个方向,统一广场棱镜可能采用浮动时,与体积的一半浸在液体的ρ= 2ρ′;他们是由旋转22.5°。在这些图中,C是棱镜的质量中心,和B,被称为gydF4y2Ba中心的浮力gydF4y2Ba排开的水的质量中心。上的分布力gydF4y2Ba棱镜gydF4y2Ba相当于自身重量作用下通过C和流离失所的水的重量等于代理向上通过b .在一般情况下,因此,棱镜经历一个力矩。在gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba扭矩是逆时针方向,所以它把棱镜远离gydF4y2Ba2gydF4y2Ba向gydF4y2Ba2摄氏度gydF4y2Ba。在gydF4y2Ba2摄氏度gydF4y2Ba下面的垂直力矩消失因为B是现在C,这是对应于稳定平衡的方向。转矩也就消失了gydF4y2Ba2gydF4y2Ba原则上,棱镜可以无限期地保持在那个方向;平衡在这种情况下,然而,是不稳定的,最轻微的扰动会导致棱镜推翻或另一种方式。事实上,gydF4y2Ba势能gydF4y2Ba以线性方式的系统,增加与C和B之间的高度差,是最小的方向gydF4y2Ba2摄氏度gydF4y2Ba和最大的取向gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。改善gydF4y2Ba稳定gydF4y2Ba浮动对象应该,如果可能的话,降低C相对于b在一艘船的情况下,这可能是由内部重新分配负载。gydF4y2Ba

液体的表面张力gydF4y2Ba

探索液体表面张力,以及它如何变化从一个到另一个地方gydF4y2Ba
请参见本文的所有视频gydF4y2Ba

的许多静水现象gydF4y2Ba表面张力gydF4y2Ba液体的扮演了一个角色,最重要的是可能的gydF4y2Ba毛细现象gydF4y2Ba。考虑当一个管狭窄的孔,通常称为毛细管,浸入液体。如果液体“学子”管(接触角为零),试管里的液体表面形成一个凹gydF4y2Ba弯月面,这是一个几乎球面拥有相同的半径,gydF4y2BargydF4y2Ba管的内部。管经验级2π的向下的力gydF4y2BargydF4y2BadgydF4y2Baσ,σ是表面gydF4y2Ba张力gydF4y2Ba液体,液体的经验反应同等幅度的电梯半月板通过一个高度gydF4y2BahgydF4y2Ba这样gydF4y2Ba 方程。gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba也就是说,gydF4y2Ba直到向上的力表面张力负责平衡的重量列的液体被解除。如果液体不湿管、半月板是凸和抑郁通过相同的距离gydF4y2BahgydF4y2Ba(见gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。一个简单的方法来确定表面张力的测量gydF4y2BahgydF4y2Ba在一个或其他的情况和使用方程(gydF4y2Ba127年gydF4y2Ba之后)。gydF4y2Ba