問題 1

ある観光客は一日に自転車で40キロメートルを走りました。 さらに、9時から11時20分まで、時間の経過とともに10km/hから14km/hまで徐々に増加する速度で運転しました。 それから観光客はビーチで日光浴をしました。 彼は旅の残りを18時半から20時まで過ごした。 旅行の夕方の部分における観光客の平均速度を決定します。

考えられる解決策

9:00 から 11:20 まで、観光客は平均速度 (10 + 14)/2 = 12 km/h で運転しました (速度は時間の経過とともに均一に増加したため)。 これは、この間に観光客が長距離を移動したことを意味します

18 時 30 分から 20 時までの間に、自転車に乗った人は 40 – 28 = 12 km を移動しました。 したがって、旅行の夕方の行程における観光客の平均速度は次のようになります。

評価基準

• 旅行の午前中のセクションでの観光客の平均速度 (12 km/h): 4点
• 9時から11時20分までに観光客が移動した距離（28km）: 2点
• 18:30から20:00までに観光客が移動した距離 (12 km): 2点
• 旅行の夕方のセクションでの観光客の平均速度 (8 km/h): 2点

タスクごとの最大値- 10ポイント.

問題 2

密度の異なる 2 本の均質なロッドからなるシステムは平衡状態にあります。 トップロッドの重量 メートル 1 = 1.4kg。 摩擦は無視できます。

どの質量で決定するか メートル下の 2 本のロッドではこのようなバランスが可能です。

考えられる解決策

下のロッドは両端で吊り下げられており、平衡状態にあり、重心が中央にあるため、それに作用する糸の反力は同じで大きさも等しい。 m2g/2。 左 (上) ねじの取り付け点に対する上ロッドのモーメント方程式を書いてみましょう。

評価基準

下部ロッドに作用するねじ山の反力は次のとおりです。 3点

これらの反力の係数の値 ( m2g/2): 2点

モーメント方程式: 4点

m 2 = 1.2kg: 1点

タスクごとの最大値- 10ポイント.

問題 3

水の入った円筒形の容器の中に、部分的に水に浸かった遺体があり、伸びた糸で容器の底に結びつけられています。 この場合、体積の 3 分の 2 が水に浸かります。 糸を切ると本体が浮き上がり、半分水に浸かった状態で浮かび上がります。 容器内の水位はどのくらい変化しますか？ 体重 メートル= 30 g、水の密度 ρ = 1.0 g/cm 3、容器の底の面積 S= 10 平方センチメートル。

考えられる解決策 1

テーブル上のガラスの圧力（糸を切った後）は変化しません。

T= ρgΔh · S、ここで ͶT はねじ部の反力、∆h は水位の変化です。 最初の場合の物体の平衡方程式を書いてみましょう。

マグネシウム = ρg・(1/2)・V

最後の 2 つの式から、ͶT = 1/3 であることがわかります。 mg

最後に次のようになります。

評価基準

• テーブル上のガラスの圧力は変わりません。 2点
• 最初の場合の物体の平衡方程式: 2点
• 2 番目の場合の物体の平衡方程式: 2点
• T = 1/3 mg:1点
• Δh = T/( ρg· ス）： 2点
• Δh = 0.01m: 1点

考えられる解決策 2

2 番目の場合の物体の平衡方程式:

mg = ρg 1/2 V⟹V = 2m/ ρ, ここで͸V – 本体のボリューム。

体の浸された部分の体積の変化は次のようになります。

最後に次のようになります。

評価基準

• mg = ρg 1/2 V: 4点
• ΔV = 1/6 V:2点
• ∆h = ∆V/S: 3点
• Δh = 0.01m: 1点

タスクごとの最大値- 10ポイント.

問題4

その点における液体表面上の気圧を決定します。 あ湾曲したチューブの閉じたセクションの内側の場合、 ρ = 800 kg/m 3、 h= 20cm、 p 0 = 101 kPa、 g= 10 m/s 2. 液体の密度 ρ そして2 ρ 互いに混ぜないでください。

圧力は 物理量、自然と人間の生活の中で特別な役割を果たしています。 この目に見えない現象は症状に影響を与えるだけではありません 環境、しかし、誰もが非常によく感じています。 それが何であるか、どのような種類が存在するか、さまざまな環境での圧力 (公式) を見つける方法を理解しましょう。

物理学や化学における圧力とは何ですか?

この用語は重要な熱力学量を指し、圧力が作用する表面積に対して垂直にかかる圧力の比で表されます。 この現象は、それが動作するシステムのサイズには依存しないため、集中的な量を指します。

平衡状態では、圧力はシステムのすべての点で同じになります。

物理学や化学では、の略語である文字「P」で示されます。 ラテン名用語 - プレッシャーラ。

もし 私たちが話しているのは液体の浸透圧（細胞内外の圧力のバランス）については、「P」という文字が使用されます。

圧力単位

国際 SI システムの標準に従って、問題の物理現象はパスカル (キリル文字 - Pa、ラテン語 - Ra) で測定されます。

圧力の公式に基づくと、1 Pa は 1 N (ニュートンを 1 で割った値) に等しいことがわかります。 平方メートル（面積の単位）。

ただし、この単位は非常に小さいため、実際にはパスカルを使用するのは非常に困難です。 この点において、SI 規格に加えて、この量は別の方法で測定することもできます。

以下はその最も有名な類似物です。 それらのほとんどは旧ソ連で広く使用されています。

• バー。 1 バールは 105 Pa に相当します。
• トル、または水銀柱ミリメートル。約 1 torr は 133.3223684 Pa に相当します。
• ミリメートルの水柱。
• メートルの水柱。
• テクニカルな雰囲気。
• 物理的な雰囲気。 1 atm は 101,325 Pa および 1.033233 atm に相当します。
• キログラム力/平方センチメートル。トン力とグラム力も区別されます。 さらに、平方インチあたりのポンド力に相当するものもあります。

圧力の一般式（中学 1 年生の物理）

与えられた物理量の定義から、それを見つける方法を決定できます。 下の写真のような感じです。

ここで、F は力、S は面積です。 言い換えれば、圧力を求める公式は、圧力をその力が作用する表面積で割ったものになります。

次のように書くこともできます: P = mg / S または P = pVg / S。したがって、この物理量は他の熱力学的変数、つまり体積と質量に関連していることがわかります。

圧力の場合、次の原理が適用されます。力の影響を受ける空間が小さいほど、そこにかかる押圧力の量は大きくなります。 (同じ力で) 面積が増加すると、目的の値は減少します。

静水圧の計算式

物質の凝集の異なる状態により、互いに異なる特性が存在します。 これに基づいて、それらの P を決定する方法も異なります。

たとえば、水圧 (静水圧) の式は次のようになります: P = pgh。 ガスにも当てはまります。 ただし、高度や空気密度の違いにより気圧の計算には使用できません。

この式で、p は密度、g は重力加速度、h は高さです。 これに基づいて、物体や物体が深く沈めば沈むほど、液体（気体）内でそれにかかる圧力が高くなります。

検討中のオプションは、古典的な例 P = F / S を応用したものです。

力が自由落下速度による質量の微分値 (F = mg) に等しく、液体の質量が密度による体積の微分値 (m = pV) であることを覚えている場合、圧力の式は次のようになります。 P = pVg / S と書かれます。この場合、体積は面積と高さの積になります (V = Sh)。

このデータを挿入すると、分子と分母の面積が出力で削減できることがわかります (上記の式: P = pgh)。

液体内の圧力を考えるとき、次のことを覚えておく価値があります。 固体、表面層が湾曲している可能性があることがよくあります。 そして、これがさらなる圧力の形成に寄与します。

このような状況では、わずかに異なる圧力式、P = P 0 + 2QH が使用されます。 この場合、P 0 は非曲面層の圧力、Q は液体の張力面です。 H は表面の平均曲率で、ラプラスの法則: H = 1/2 (1/R 1 + 1/R 2) に従って決定されます。 成分 R 1 および R 2 は主曲率の半径です。

分圧とその計算式

P = pgh 法は液体と気体の両方に適用できますが、後者の圧力は少し異なる方法で計算する方が適切です。

実際のところ、自然界では混合物が優勢であるため、原則として完全に純粋な物質はほとんど見つかりません。 そして、これは液体だけでなく気体にも当てはまります。 そしてご存知のとおり、これらのコンポーネントのそれぞれは、部分圧力と呼ばれる異なる圧力を及ぼします。

定義するのは非常に簡単です。 これは、検討中の混合物 (理想気体) の各成分の圧力の合計に等しくなります。

このことから、分圧の式は次のようになります。構成成分の数に応じて、P = P 1 + P 2 + P 3 ...などとなります。

空気圧を決定する必要がある場合がよくあります。 ただし、誤って P = pgh のスキームに従って酸素のみを使用して計算を実行する人もいます。 しかし、空気はさまざまな気体の混合物です。 窒素、アルゴン、酸素、その他の物質が含まれています。 現在の状況に基づいて、空気圧の式はすべてのコンポーネントの圧力の合計です。 これは、上記の P = P 1 + P 2 + P 3 ... をとるべきであることを意味します。

圧力を測定するための最も一般的な機器

上記の式を使用して問題の熱力学量を計算することは難しくないという事実にもかかわらず、場合によっては、計算を実行する時間がまったくない場合があります。 結局のところ、常にさまざまなニュアンスを考慮する必要があります。 したがって、便宜のために、人間の代わりにこれを行う多くのデバイスが数世紀にわたって開発されてきました。

実際、この種のほとんどすべてのデバイスは一種の圧力計です (気体や液体の圧力を測定するのに役立ちます)。 ただし、設計、精度、適用範囲が異なります。

• 大気圧は気圧計と呼ばれる圧力計を使用して測定されます。 真空 (つまり、大気圧より低い圧力) を測定する必要がある場合は、別のタイプの真空計が使用されます。
• それを知るために 動脈圧人間では血圧計が使用されます。 これは、非侵襲性血圧モニターとしてほとんどの人によく知られています。 このような装置には、水銀機械式から全自動デジタル式まで、さまざまな種類があります。 精度は、製造される材料と測定場所によって異なります。
• 環境内の圧力降下（英語では圧力降下）は、差圧計（動力計と混同しないでください）を使用して測定されます。

圧力の種類

圧力、それを求める公式、さまざまな物質の変化を考慮すると、この量の種類について学ぶ価値があります。 それらは5つあります。

• 絶対。
• 気圧
• 過剰です。
• 真空のメトリック。
• 差動。

絶対

これは、大気中の他のガス成分の影響を考慮せずに、物質または物体が置かれている全圧力の名前です。

これはパスカルで測定され、超過圧力と大気圧の合計です。 気圧式と真空式の違いでもあります。

これは、式 P = P 2 + P 3 または P = P 2 - P 4 を使用して計算されます。

地球の条件下での絶対圧力の開始点は、空気が除去された容器内の圧力 (つまり、古典的な真空) です。

ほとんどの熱力学的公式では、このタイプの圧力のみが使用されます。

気圧

この用語は、地球自体の表面を含む、その中にあるすべての物体および物体にかかる大気の圧力 (重力) を指します。 ほとんどの人はそれを雰囲気として知っています。

1 つに分類され、その値は測定した場所や時間、気象条件、海抜の高低によって異なります。

気圧の大きさは、それに垂直な 1 単位の領域にわたる大気の力の係数に等しくなります。

安定した大気では、この物理現象の大きさは、面積 1 の基底上の空気柱の重さに等しくなります。

通常の気圧は 101,325 Pa (摂氏 0 度で 760 mm Hg) です。 さらに、物体が地表から高くなるほど、その物体にかかる気圧は低くなります。 8kmごとに100Paずつ減少します。

この性質のおかげで、山ではやかんの水が自宅のストーブよりもはるかに早く沸騰します。 実際のところ、圧力は沸点に影響を与えます。圧力が低下すると、沸点も低下します。 およびその逆。 圧力鍋やオートクレーブなどの調理器具はこの性質を利用して動作します。 内部の圧力の増加は、より多くの物質の形成に寄与します。 高温コンロ上の通常の鍋よりも。

気圧の計算には気圧高度の式が使用されます。 下の写真のような感じです。

P は高度での目標値、P 0 は地表付近の空気密度、g は自由落下加速度、h は地球上の高さ、m はガスのモル質量、t はシステムの温度、 r は普遍気体定数 8.3144598 J⁄( mol x K)、e は 2.71828 に等しいアイヒラー数です。

多くの場合、大気圧に関する上記の式では、R の代わりに K - ボルツマン定数が使用されます。 普遍気体定数は、アボガドロ数の積によって表されることがよくあります。 粒子の数をモル単位で指定すると、計算に便利です。

計算を行うときは、地理的緯度だけでなく、気象状況の変化や海抜高度の上昇による気温の変化の可能性を常に考慮する必要があります。

ゲージとバキューム

大気圧と測定された周囲圧力の差は、過剰圧力と呼ばれます。 結果に応じて、数量の名前が変わります。

正の場合はゲージ圧と呼ばれます。

得られた結果にマイナス記号が付いている場合、それはバキュームメトリックと呼ばれます。 気圧を超えることはできないことを覚えておく価値があります。

ディファレンシャル

この値は圧力差です。 いろいろな点測定。 原則として、これはあらゆる機器の圧力損失を決定するために使用されます。 これは特に石油業界に当てはまります。

どのような種類の熱力学的量が圧力と呼ばれるか、またそれがどのような式で求められるかを理解したので、この現象は非常に重要であり、したがってそれに関する知識は決して不要ではないと結論付けることができます。

布地は針で穴を開けることができますが、鉛筆では穴を開けることができません（同じ力を加えた場合）。 鉛筆と針は、 さまざまな形したがって、組織に不均一な圧力がかかります。 プレッシャーはどこにでも存在します。 それはメカニズムを活性化します（記事「」を参照）。 それは影響を及ぼします。 接触する表面に圧力がかかります。 気圧は天気に影響を与える気圧を測定する装置――。

圧力とは何ですか

物体がその表面に対して垂直に作用を受けると、物体には圧力がかかります。 圧力は、力の大きさと、力がかかる表面積によって異なります。 たとえば、普通の靴で雪の中に出ると、転んでしまう可能性があります。 しかし、スキーを履けばそんなことは起こりません。 体の重量は同じですが、2 番目の場合、圧力はより広い面に分散されます。 表面積が大きいほど、 圧力が少なくなる。 トナカイは広いひづめを持っています - 結局のところ、彼らは雪の上を歩きます、そして雪の上でのひづめの圧力はできるだけ小さくなければなりません。 ナイフが鋭い場合、小さな表面積に力がかかります。 切れ味の悪いナイフは力をより広い面に分散させるため、切れ味が悪くなります。 圧力の単位 - パスカル(Pa) - 大気圧の分野で多くの発見をしたフランスの科学者ブレーズ パスカル (1623 - 1662) にちなんで命名されました。

液体と気体の圧力

液体と気体は、それが入っている容器の形状をとります。 固体とは異なり、液体と気体は容器のすべての壁に圧力をかけます。 液体や気体の圧力はあらゆる方向に影響します。 水槽の底だけでなく壁にも圧力がかかります。 水槽自体は下に押すだけです。 サッカーボールの内側を全方向に押すので、ボールは丸くなります。

油圧機構

油圧機構の動作は流体圧力に基づいています。 液体は圧縮されないので、力が加わると強制的に移動します。 そしてブレーキは油圧原理で作動します。 車輪速度の減速はブレーキ液圧を使用して実現されます。 ドライバーがペダルを踏むと、ピストンがブレーキ液をシリンダーに送り出し、ブレーキ液がチューブを通って他の 2 つのシリンダーに流れ込み、ピストンを押します。 ピストンがブレーキパッドをホイールに押し付けます。 その結果、ホイールの回転が遅くなります。

空気圧機構

空気圧機構は、ガス (通常は空気) の圧力によって動作します。 液体とは異なり、空気は圧縮することができ、その後圧力が上昇します。 削岩機の動作は、ピストンが内部の空気を非常に高い圧力まで圧縮するという事実に基づいています。 削岩機では、圧縮空気がカッターを非常に強い力で押し付けるため、石でも穴を開けることができます。

泡消火器は、圧縮二酸化炭素を使用して作動する空気圧装置です。 ハンドルを握ると、キャニスター内に含まれる圧縮された二酸化炭素が放出されます。 ガスは巨大な力で特別な溶液を押し下げ、それをチューブとホースの中に移動させます。 ホースから水流と泡が吹き出します。

大気圧

大気圧は地表上の空気の重さによって発生します。 1平方メートルごとに、空気は象の体重よりも大きな力で圧迫されます。 気圧は、上空よりも地表近くの方が高くなります。 ジェット機が飛ぶ高度1万メートルでは、上から押し付けられる空気団が少ないため気圧が低くなります。 航空機の客室内は通常の大気圧に保たれており、高高度でも人々が自由に呼吸できます。 しかし、加圧された飛行機の機内であっても、圧力が耳介内の圧力より低くなると、人の耳は塞がれてしまいます。

大気圧は水銀柱ミリメートル単位で測定されます。 圧力が変化すると、圧力も変化します。 低気圧は、悪天候が来ることを意味します。 高気圧が晴天をもたらします。 常圧海抜 - 760 mm (101,300 Pa)。 ハリケーンの日には、683 mm (910 Pa) まで下がることがあります。

ダイビングの基本的な側面に対する圧力の影響

水中での圧力はどのように変化するのでしょうか。また、圧力の変化は浮力、副鼻腔圧の均一化、実際の海底滞在時間、減圧症の発症の可能性にどのような影響を与えるのでしょうか?

圧力に関連する主な側面をもう一度見て、その特徴を思い出してみましょう。 圧力は深さよりも地表に近いほど速く変化します.

空気には重さがある
そう、空気にも実は重さがあるのです。 空気の重さにより、人体には約 760 mmHg の圧力がかかります。 セント . これは大気が及ぼす圧力であるため、この指標は標準大気圧と呼ばれます。 地球の表面そしてその上のすべてのオブジェクト。 ほとんどの潜水圧力計算は大気圧単位 (atm) で報告されます。

深さが増すと圧力が増す
ダイバーの上の水が濃ければ厚いほど、 さらなるプレッシャー彼の体にあることが判明した。 彼が深く潜れば潜るほど、 より多くの水それを超えると、この水はより多くの圧力を生成します。 特定の深さでダイバーにかかる圧力は、空気と水の圧力の合計です。

塩水10mごと = 1ＡＴＭ
ダイバーが経験する圧力 = 水圧 + 1ＡＴＭ 大気圧

空気は水圧によって圧縮されます
ボイル・マリオットの法則によれば、圧力が上昇すると、人体および潜水器具内の空気腔内に存在する空気が圧縮されます (したがって、圧力が低下すると膨張します)。

法ボイル・マリオット：風量＝１／圧力

数学が苦手ですか? 次に説明します。これは、深くなるほど空気が圧縮されることを意味します。 たとえば、圧力が 2 気圧 (塩水の深さ 10 メートルに相当) の場合、圧縮空気の体積は、地表での元の空気の体積の 1/2 になります。

圧力はダイビングのさまざまな側面に影響を与えます

物理学を確認したところで、圧力がダイビングの主な側面にどのような影響を与えるかを見てみましょう。

1. 均圧化

ダイバーが潜水すると、圧力によりダイバーの体内の空気が圧縮されます。 空気が存在する空間（ 耳、マスク、肺）、圧縮空気が発生するため「真空」になります。 負圧。 それは原因となります 痛みを伴う感覚そして気圧外傷につながります。

水面に上がるときはその逆のことが起こります。 圧力の低下により、ダイバーの空間内の空気が膨張します。 起こる 正圧それぞれの空洞が膨張した空気で満たされているためです。 まさにその瞬間に より悪い発展別れにつながる可能性のある出来事 鼓膜または肺。 ダイバーが水中で息を止めてはいけないのはこのためです。 息を止めたまま少しでも表面に近づくと、肺を傷つける可能性があります。

圧力関連の損傷 (耳介圧外傷など) を避けるために、ダイバーは体内の圧力を外部の圧力と等しくする必要があります。

ダイビング中の圧力を均一にするために、ダイバーは空間に空気を追加して「真空」効果を打ち消します。

• 実行する 正常な呼吸呼吸するたびに空気が肺に入ることができます。
• 顔とマスクの間に空気を入れ、鼻から息を吐きます。
• 耳圧均等化技術のいずれかを使用して、耳と副鼻腔に空気を追加します。
• 水面に上がるときの圧力を均一にするために、ダイバーはすべての空気洞から空気を放出し、重要な器官が破裂しないようにします。
• 通常の呼吸を行うことで、息を吐き出すたびに余分な空気が肺から排出されます。
• ゆっくりと表面に上昇し、耳、副鼻腔、顔とマスクの間の空間から余分な空気を自然に逃がします。

2.浮力

ダイバーは肺活量と浮力補償器を調整することで浮力を制御します。

ダイビングすると、圧力が上昇し、BC とウェット スーツ内の空気が圧縮されます (ネオプレンには小さな気泡があります)。 したがって、ダイバーは負の浮力を生み出し、深度まで沈みます。 潜水が進むにつれて、機器内の空気はさらに圧縮され、ダイバーはさらに速く降下します。 負の浮力を補うために BCD に空気を送り込まないと、すぐに次のような状況に陥る可能性があります。 全損浸漬プロセスを制御します。

一方、水面に上昇すると、潜水器具内の空気は膨張し始めます。 膨張した空気は正の浮力を与え、ダイバーを上方に持ち上げます。 地表に向かって移動すると、外圧が低下し、機器内の空気は膨張し続けます。 ダイバーは上昇中に BCD から継続的に出血しなければなりません。そうしないと、制御不能な急上昇 (最も危険な状況の 1 つ) を招く危険があります。

ダイバーは、潜水するときにコンペンセイターに空気を送り込み、水面に上がるときに空気を抜く必要があります。 このルールは、ダイバーが圧力が浮力にどのように影響するかを理解するまでは直観に反するように思えるかもしれません。

3. 下部のリアルタイム

有効時間は一番下にあります- これは、ダイバーが水面に浮上し始める前に、海底 (計画深度) に留まることができる時間です。 外圧は 2 つの重要な点でこの期間に影響を与えます。

空気消費量の増加により、底部での実際の時間が短縮されます

ダイバーが呼吸する空気は、外部からの圧力により圧縮されます。 ダイバーが 2 気圧に相当する 10 メートルまで潜ると、呼吸する空気は元の体積の半分に圧縮されます。 私たちは大気圧下でも呼吸することができ、この圧力下でレギュレーターが空気を供給します。 したがって、同じ条件（呼吸のペースと深さ）の下では、深さ10メートルでは、ダイバーが呼吸するたびに、水面での2倍の空気を消費します。 したがって、空気供給は2倍の速さで枯渇します。 潜水が深くなるほど、空気の供給が早くなくなります。

窒素吸収量の増加により、実際のボトムタイムが短縮されます

外圧が大きくなるほど、ダイバーの体組織はより早く窒素を吸収します。 詳細には立ち入りませんが、ダイバーの体は厳密に定義された窒素量に耐えることができ、この基準が増加すると減圧症の発症につながる可能性があることを思い出してください。 ダイバーが深く潜れば潜るほど、組織がこのガスの最大許容量を吸収するまでの時間が短くなります。

深さが増すにつれて圧力が高まるため、ダイバーはより多くの空気を消費し始め、窒素をより早く吸収し始めます。

4. 圧力の急激な変化は減圧症を引き起こす可能性があります

水中での圧力の上昇により、ダイバーの体組織はより多くの窒素を吸収します。 ダイバーがゆっくりと水面に上昇すると、息を吐くたびに膨張する窒素がダイバーの組織や血液から徐々に放出されます。

しかし、ダイバーの体は過剰な窒素をすぐに取り除くことができません。 ダイバーが水面に上がる速度が速ければ速いほど、窒素はより速く膨張し、より早く体内から窒素を除去する必要があります。 ダイバーが急速に変化する圧力を停止せずに通過すると、ダイバーの体はこの膨張したガスを取り除くことができず、血液や組織の中に泡が形成されます。

これらの泡は、正常な血流を遮断することで減圧症を引き起こし、脳卒中、麻痺、その他の生命を脅かす状態を引き起こします。 圧力の急激な変化は、減圧症の最も一般的な原因の 1 つです。

地表に近づくほど、圧力の変化は速くなります。

ダイバーが水面に近づくほど、外圧の変化は速くなります。

深さ変化 / 圧力変化 / 圧力増加

0～10m/×2.0
10m～20m/×1.5
20m～30m/×1.33

次に、より浅い深さ (表面に近い) で比較します。

0～1.5m/×1.15
1.5m～3m/×1.13
3m～5m/×1.12

ダイバーが水面に近づくほど、外圧の変化を補わなければならない頻度が高くなります。 深さが浅いほど、ダイバーはより頻繁に次のことを行う必要があります。

• 耳とマスク内の圧力を均等にする
• 制御不能な飛び込みや降下を避けるために浮力を調整する

水面の数メートル前では、ダイバーは特に注意する必要があります。 安全停止後に発砲してはいけません。 最後の 5 メートルでは外圧が最も早く変化するため、残りの登りよりもゆっくりと通過する必要があります。

ほとんどの初心者は通常、経験豊富なダイバーの監督の下、最初の深さ 12 メートルを通過します。 これが理想的な姿です。 ただし、深海よりも浅海の方が圧力変化が大きいため、ダイバーが浮力を制御して圧力を均一にするのは難しいことを常に覚えておく必要があります。

液体中の内部摩擦。

1. 電流管内の液体の流れ:

a) 体積流量:

b) 質量流量:

どこ S– 電流管の断面積;

v– 流体速度;

ρ – 液体の密度。

2. ジェットの連続方程式:

どこ S1そして S2– 2 か所の電流管の断面積;

v1そして v2– 対応する現在の速度。

3. ベルヌーイ方程式:

4. 開いた広い容器の小さな穴からの液体の流れの速度:

どこ h– 穴に対する液体レベル。

5.表面張力:

どこ F– 輪郭に作用する表面張力 私、液体の表面を制限します。

6. 圧力を表すラプラスの公式 R、液体の球面によって作成されます。

どこ R– 球面の半径。

7. 毛細管内の液体の上昇の高さは、Jurin の公式によって決まります。

どこ Θ – 接触角;

ρ – 液体の密度。

r– 毛細管の半径。

8. 2 つの閉じた状態との間の液体上昇の高さ 平行面:

どこ d– 平面間の距離。

9. 時間内に流れる液体（気体）の体積 t長いチューブを通して：

どこ r– チューブの半径;

私– チューブの長さ;

Δр– チューブの端での圧力差、

η – 内部抵抗係数。

10. 長いチューブ内の流体の流れのレイノルズ数

どこ (v)– 流体の流れの断面平均速度。
d– チューブの直径。

11. 液体中のボールの運動のレイノルズ数:

どこ v– ボールスピード;

d– ボールの直径。

12. 抵抗力 F、液体の流れの側から、その中でゆっくりと移動するボールに作用します (ストークスの公式):

どこ r– ボールの半径;

v– ボールスピード。

タスク。

1. 30 分で 0.51 kg のガスがパイプの断面を流れることがわかっている場合、パイプを通る二酸化炭素の流量を求めます。 ガス密度を 7.5 kg/m3 とします。 パイプの直径は2cmです。

2. 円筒形の容器の底には直径の丸い穴があります。 d=1 cm 容器の直径 D=0.5mの速度依存性を求めます。 v容器内の水位が高さから減少すること hこのレベル。 この速度の高さの数値を求めてください h=0.2m。

牛乳は直径 38 mm の牛乳パイプラインを通って流れます (UDS-1 設置)。 一部のセクションでは、パイプの直径が 30 mm まで縮小されました。 パイプの他の部分と比較して、パイプのこのセクションでミルクの圧力はどのくらい変化しますか? パイプの主要部分におけるミルクの流速は 2 m/s です。

4. 身長 h=1.5m まで水が満たされています。 距離について d= タンクの上端から 1 m のところに小さな直径の穴が形成されています。 どのくらいの距離で 私穴から流れ出る水流がタンクから床に落ちます。

5.エリア付きウォータージェット S1 4 cm 2 に等しい断面積が流れ込みます 水平方向高台にあるブランズボイドより N= 地表から 2 m 離れたところからこの地表に落ちる 私=8 m 水の動きに対する空気抵抗を無視して、過剰な圧力を求めます。 R袖に水が入っている場合は、 S2スリーブの断面積は50cm 2 です。

6. チューブには直径があります d=0.2 cm チューブの下端に水滴が垂れ、分離した瞬間にはボールのように見えます。 直径を求める d2このドロップ。

7.ミサ メートルキャピラリーから流れるアルコール 100 滴は 0.71 g に相当します。 表面張力 α 直径の場合はアルコール d分離時のドロップネックは1mmです。

8. 直径のガラス管 d内部チャネルは 1 mm に相当します。 水の質量を求めよ メートル、チューブに入りました。

9. キャピラリーチューブ径 d=0.5 mm に水が満たされています。 管の下端には水が滴状に垂れ下がっていました。 この滴は半径の球の一部として捉えることができます r=3mm。 高さを調べる hチューブの中の水柱。

10. どんな仕事ですか あ泡を吹き出して体積を増やすときに行う必要があります。 V1=8cm3～ V2= 16cm3? プロセスが等温であると考えてください。 ( α =4・10 -2 N/m)。

11. 直径のある 2 つの水銀滴が合体すると、どのようなエネルギーが放出されますか d1=0.8mmおよび d2= 1 滴あたり 1.2 mm。 ( α =0.5N/m、 ρ =13.6 10 3 kg/m 3)

12. 内部の追加圧力を見つける シャボン玉直径 d=5cm この泡を消すにはどのくらいの仕事が必要ですか?

13. 容器には血清が入っており、その密度は 1026 kg/m 3 です。 α =6・10 -2 N/m。 液面から深さ25cmの位置に直径10μmの気泡が発生しました。 大気圧が 750 mm の場合、気泡内の気圧を求めます。 RT。 柱

14. どのくらいの量の血液が流れますか 血管両端に2mmの圧力差がある場合、1分間で長さ50mm、直径3cmになります。 RT。 美術。 ( η =4 10 -3 Pa s)

ボールは、ボールの材質の密度の4倍の密度の液体中で一定の速度で浮き上がります。 浮いているボールに働く摩擦力は、このボールの重さの何倍ですか?

16. 鉛の球がグリセリンの入った容器に落ちます。 ボールの落下によるグリセリン層の動きが層流のままとなるボール直径の最大値を求めます。 動きは安定していると考えられます。( 記録=0,5, ρgl=1.26 10 3 kg/m 3、 ρセント=11.3・10 3 g/m 3、 η =1.48Pa・s)

17. 水は直径のある丸い滑らかなパイプを通って流れます。 d=5 cm (断面平均速度あり) =10cm/秒。 レイノルズ数を決定する レ、パイプ内の流体の流れを表し、流体の流れの性質を示します。

18. パイプ内には機械油が流れます。 最大速度 v 最大このパイプ内の油の動きが依然として層流のままであるときの速度は 3.2 cm/s に等しくなります。 どのくらいの速度で v同じパイプ内のグリセリンの動きは層流から乱流に変化しますか? レ=2300, ρmm=0.9kg/m3、 ρgl=1260kg/m3、 ηmm=0.1Pa・s、 η gl=1.48Pa・s)

19. 直径 1 mm の鋼球が一定の速度で落下します。 v=0.185 cm/s、ヒマシ油を満たした大きな容器内。 動粘度を求める ヒマシ油.(Rst=7870kg/m3、 Rkm=960kg/m3)

20. 流氷断面積 S=1 m 2 と高さ N=0.4mは水に浮きます。 どんな仕事 あ流氷を完全に水に沈めるにはどうすればよいでしょうか? 水の密度 ρで=1000 kg/m 3、氷の密度 ρl=900kg/m3。

21. 追加の圧力を見つける R直径のシャボン玉の中 d=10cmを決定します。 あ、このバブルを吹き飛ばすためにはやらなければなりません。

22. 自由エネルギーの変化を決定する ΔE等温的に体積が増加するシャボン玉の表面。 V1=10cm3～ V2=2V1.

23. 気泡径 d=2 μm は水のまさに表面にあります。 密度の決定 ρ 水面上の空気が通常の状態であれば、泡の中の空気。

24. グリセリンは毛細管内で高いところまで上昇しました h=20mm。 表面張力を決定する σ グリセリン（直径の場合） dチューブチャンネルは1mmです。

25. U 字型の水銀圧力計の広いエルボの直径は次のとおりです。 d1=4cm、狭い d2=0.25cmの差 Δh両肘の水銀レベルは200mm。 プレッシャーを見つける R、毛細管現象の補正を考慮して、圧力計によって示されます。

26. 水平パイプの広い部分では、油は速い速度で流れます v1=2m/秒。 速度を決定する v2パイプの細い部分にオイルが入っている場合は、 Δр広い部分と狭い部分の圧力は6.65 kPaです。

27. 水平に置かれた注射器のピストンに力が加えられます F=15 N。速度を決定します。 vシリンジの先端から水が流れると、 Sピストンは12cm2です。

28. ウォータージェット径 d=2 cm、高速で移動 v=10 m/s、ジェットに対して垂直に配置された静止した平面に衝突します。 強さを見つける F表面に衝突した後の水粒子の速度がゼロであると仮定した、表面上のジェットの圧力。

29.タンク高さ N=2 m が液体で満たされています。 どの高度で hタンクの壁に穴を開けて、穴から流れ出るジェットの衝突点がタンクから最大の距離になるようにする必要がありますか?

30. 水槽から 給水塔、高いところにあります h=10 m、水はパイプを通って地表近くにある蛇口に流れ込みます。 何時に τ 蛇口は V=10 リットルのバケツを満たすでしょうか? タップ出口の直径は、パイプおよびタップ内の流体の流れの抵抗を無視します。

31. 水平パイプの広い部分を流れる水には圧力がかかります R=2 10 5 Pa、大気圧 p 0 の 2 倍、速度 v1=1 m/s (図)。 どのような直径比で D/d大きいパイプと小さいパイプがありますが、小さいパイプの上部にある小さな穴から水は出ませんか？

32. 家の地下室では、暖房システムからの水が直径 100 mm のパイプに入ります。 d1=4 cm (スピードあり) v1=0.5 m/秒（圧力下） p1=3気圧。 電流の速さはどれくらいですか v2とチューブ内の圧力 p2直径 d2=5m高い2階では2.6cm?

33. 直径の注射器からのジェットの速度を決定します d=4cm、ピストンが力で押されている状態 F=30N。シリンジ開口部の面積が大きい 面積が少ないピストンは空気抵抗を無視します。 液体の密度 ρで=1000kg/m3。

34. シリンダー径 D水を入れて水平に置きます。 どのくらいの速度で v力が作用するとピストンがシリンダー内で動きます F、直径のジェット d? 重力を無視してください。 液体の密度 ρ .

35. どのくらいの速度ですか v幅の広い円筒形のタンクに水をいっぱいまで入れると、その底にある小さな穴から水が流れ出します。 h? 水の量はどれくらいか Qタンク内の液面が変化しないように、単位時間ごとにタンクに追加する必要がありますか? 穴エリア S.

36. 底に小さな穴のある広い容器に水と灯油が入っています。 粘性を無視し、水の層の厚さの場合に流れる水の速度 v を求めます。 h1、灯油の層 h2。 水の密度 ρ1、灯油 – ρ2(ρ 1 > ρ 2).

37. 滑らかな水平面に水の入った容器があります。 底近くの容器の側壁には、面積のある小さな穴があります。 S。 なんという強さ F容器内の水位の高さが次の場合は、容器のバランスを保つために容器に適用する必要があります。 h? 水の密度 ρ .