فشار هیدرواستاتیک در مایعات

وزن سیالات در حال سکون، باعث به وجود آمدن فشاری در آن‌ها می‌شود که به نام فشار هیدرواستاتیک یا فشار جاذبه‌ای شناخته می‌شود. این فشار به هر سطحی که در تماس با سیال است نیرویی متناسب با مساحت آن سطح وارد می‌کند. اثر فشار هیدرواستاتیکی در بسیاری از زمینه‌های مهندسی حائز اهمیت است..

 مفاهیم اساسی هیدرواستاتیک

هیدرواستاتیک به مطالعه‌ی سیالات در حال سکون می‌پردازد، و مباحثی چون فشار هیدرواستاتیکی، شناوری، کشش سطحی و چسبندگی/مویینگی را شامل می‌شود.

 

فشار هیدرواستاتیکی

فشار در سیالات در حال سکون مستقل از جهت می‌باشد. این فشار تابعی خطی از مقدار سیال قرارگرفته روی المان مورد بررسی، یا عمق غوطه‌وری آن است.

فشار هیدرواستاتیکی برای سیالات تراکم ناپذیر در معرض نیروی جاذبه قرار ندارند، با توجه به قانون پاسکال محاسبه می‌شود. اثر نیروی F بر یک مایع بدون حرکت، فشاری درون مایع ایجاد می‌کند، که در هر نقطه به طور یکحسان در تمامی جهات وارد می‌شود. فشار همواره عمود بر سطح مرز مایع A عمل می‌کند.

تمامی پردازش‌های نیرو و فشار در مایعات بر اساس این قانون می‌باشند.

 

تناقض هیدرواستاتیک

فشار هیدرواستاتیکی نیروی F را بر مساحت A وارد می‌کند. اگر این سطوح برابر باشند، نیروی F تنها وابسته به ارتفاع h است و شکل ظرف بی‌تأثیر خواهد بود.

ظروف دارای ارتباط با یک‌دیگر متشکل از لوله‌هایی اند که از بالا باز بوده و پایین آن‌ها، همچون شکل زیر به یک‌دیگر راه دارد. بدون توجه به شکل و اندازه‌ی لوله‌ها سطح سیال درون آن‌ها یکسان است.

 

فشار هیدرواستاتیکی روی دیواره‌ها

علاوه بر فشار کف سیال، اغلب دانستن فشار هیدرواستاتیکی روی سطوح مرزی نیز مهم است. به عنوان مثال برای محاسبه نیروهای وارد بر دیواره‌های جانبی (در کانال‌ها و آکواریوم‌ها) و یا بر بندها و سدها.

 

مویینگی

سطح سیالات درون لوله‌های مویین به دلیل نیروهای مولکولی بین مایع و دیواره و یا بین مایع و هوا بالا می‌آیند و یا پایین می‌روند. ارتفاع بالا آمدگی درون لوله مویین تابع کشش سطحی و قطر لوله مویین است

در مایعات ترکننده (مانند آب) سطح سیال در لوله مویین بالا می‌آمده و در مایعات غیر ترکننده (مانند جیوه) ارتفاع پایین می‌رود.

 

پایداری اجسام شناور

به منظور آن که بتوان ارزیابی نمود که آیا یک جسم به طور پایدار شناور می‌‌ماند یا واژگون می‌شود، تعیین نقطه متاسنتریک M ضرروری است. مکان این نقطه وابسته به مرکز جاذبه آب جابه‌جا شده A و زاویه کج شدگی است. هنگامی که متاسنتر M در بالای مرکز جرم S قرار گیرد، جسم به صورت پایدار شناور می‌ماند.

فاصله بین مراکز جرم و متاسنتر با نام ارتفاع متاسنتریک z شناخته می‌شود.


توضیحات شکل- M: متاسنتر، S مرکزجرم
A: مرکز شناوری، z ارتفاع متاسنتریک
Md: ممان بایابنده که جسم شناور را در صورت انحراف مجدد به وضعیت پایدار برمی‌گرداند.
خط قرمز: سطح آب

 

دستگاه فشار هیدرواستاتیکی در مایعات، آزمایش‌های متعددی برای فشار هیدرواستاتیکی مایعات در حال سکون، ارائه می‌دهد. اثر فشار هیدرواستاتیکی آب، به وضوح برای ارتفاع‌ها و شیب‌های مختلف، قابل نمایش است.

این واحد آزمایشگاهی شامل مخزن آبی شفاف و مایل، همراه با مقیاسی برای خواندن حجم آب، است. مقیاس دیگر برای تنظیم زاویه‌ی مایل بودن مخزن است. این مخزن به وسیله‌ی یک بازوی اهرمی و با استفاده از وزنه‌های مختلف، بالانس شده و نیروی فشاری اندازه‌گیری می‌شود.

 

اهداف آموزشی دستگاه فشار هیدرواستاتیکی

  • توزیع فشار در سرتاسر یک سطح مؤثر درون سیال ساکن
  • نیروی افقی حاصل از فشار استاتیکی
  • تعیین مرکز فشار و مرکز سطح
  • تعیین نیروی فشاری حاصله

 

اجزای اصلی دستگاه فشار هیدرواستاتیکی

  • محل آویز وزنه‌ها دارای درجه‌بندی
  • وزنه‌ها
  • صفحه پلاستیکی شفاف دارای درجه‌بندی‌های ارتفاع و زاویه
  • مخزن آب
  • محور چرخش مخزن
  • وزنه‌ی متحرک

ارتباط با ما

اگر به اطلاعات فنی دستگاه نیاز دارید فرم زیر را ارسال کنید.

نام و نام خانوادگی(*)
Please let us know your name.

ایمیل(*)
Please let us know your email address.

شماره تماس
Please write a subject for your message.

نام دستگاه(*)
ورودی نامعتبر

دانشگاه
ورودی نامعتبر

توضیحات
Please let us know your message.

کلیه ی مطالب برای شرکت پژواک پژوه صنعت محفوظ می باشد.

تماس و پشتیبانی

  • آدرس : شهرک صنعتی شمس آباد | بلوار مهستان | گلسرخ 13 | پلاک 4
  • ایمیل : pps_eng@yahoo.com
  • تلفن : 56236055-021

 

 

سایت شما برای نمایش بهتر نیاز به استفاده از کوکی دارد Cookie policy. I accept cookies from this site.Agree