מהו לחץ שנמדד בפיזיקה, יחידות לחץ

תארו לעצמכם צילינדר מלא באוויר ואטום עם בוכנה מותקנת למעלה. אם תתחיל לדחוף את הבוכנה, אז נפח האוויר בגליל יתחיל לרדת, מולקולות האוויר יתנגשו זו בזו ובבוכנה ביתר שאת, ולחץ האוויר הדחוס על הבוכנה יגדל.

אם כעת הבוכנה משתחררת לפתע, האוויר הדחוס ידחוף אותה בחדות כלפי מעלה. זה יקרה מכיוון שעם שטח בוכנה קבוע, הכוח הפועל על הבוכנה מצד האוויר הדחוס יגדל. שטח הבוכנה נותר ללא שינוי, אך כוחן של מולקולות הגז גדל והלחץ עולה בהתאם.

או דוגמה אחרת. אדם עומד על הארץ, עומד על שתי רגליו. במצב זה, לאדם נוח, אינו חווה אי נוחות. אבל מה אם אותו אדם יחליט לעמוד על רגל אחת? הוא יכפוף רגל אחת בברך וכעת ינוח על הקרקע עם רגל אחת בלבד. במצב זה, אדם יחוש אי נוחות מסוימת, מכיוון שהלחץ על הרגל גדל, וכפי 2.למה? כי השטח שדרכו כוח הכבידה דוחף עכשיו אדם לקרקע ירד פי 2. הנה דוגמה למה זה לחץ וכמה בקלות אפשר לזהות אותו בחיי היומיום.

לחץ פיזי

במונחים של פיזיקה, לחץ הוא גודל פיזיקלי ששווה מספרית לכוח הפועל בניצב לפני השטח ליחידת שטח של המשטח הנתון. לכן, כדי לקבוע את הלחץ בנקודה מסוימת על פני השטח, המרכיב הרגיל של הכוח המופעל על פני השטח מחולק בשטח של אלמנט השטח הקטן עליו פועל כוח זה. וכדי לקבוע את הלחץ הממוצע על פני כל השטח, יש לחלק את הרכיב הרגיל של הכוח הפועל על פני השטח בשטח הכולל של אותו משטח.

פסקל (פא)

הלחץ נמדד ב-NE בפסקל (Pa). יחידת מדידת לחץ זו נקראה לכבודו של המתמטיקאי, הפיזיקאי והסופר הצרפתי בלייז פסקל, מחבר החוק הבסיסי של ההידרוסטטיקה - חוק פסקל, הקובע שהלחץ על נוזל או גז מועבר לכל נקודה ללא שינויים בכלל כיוונים. לראשונה, יחידת הלחץ "פסקל" הוכנסה למחזור בצרפת בשנת 1961, על פי הצו על היחידות, שלוש מאות שנים לאחר מותו של המדען.

פסקל אחד שווה ללחץ הנגרם מכוח של ניוטון אחד המפוזר באופן אחיד ומכוון בניצב למשטח של מטר מרובע אחד.

פסקל מודדים לא רק לחץ מכני (מתח מכני), אלא גם מודול אלסטיות, מודול יאנג, מודול נפח, נקודת תפוקה, גבול פרופורציונלי, חוזק מתיחה, התנגדות לגזירה, לחץ קול ולחץ אוסמוטי. באופן מסורתי, פסקל מבטאים את המאפיינים המכניים החשובים ביותר של חומרים בחומר עמיד.

אווירה טכנית (at), פיזית (atm), כוח קילוגרם לסנטימטר מרובע (kgf / cm2)

בנוסף לפסקל, משתמשים ביחידות אחרות (מחוץ למערכת) למדידת לחץ. אחת מהיחידות הללו היא "אטמוספירה" (ג). הלחץ באטמוספירה אחת שווה בקירוב ללחץ האטמוספרי על פני כדור הארץ בגובה האוקיינוס ​​העולמי. היום "אטמוספירה" מובנת כאווירה טכנית (ג).

אטמוספירה טכנית (at) היא הלחץ שנוצר מכוח לקילוגרם (kgf) המופץ באופן אחיד על פני שטח של סנטימטר מרובע אחד. קילוגרם אחד של כוח, בתורו, שווה לכוח הכבידה הפועל על גוף עם מסה של קילוגרם אחד בתנאים של תאוצת כבידה השווה ל-9.80665 m/s2. לפיכך, קילוגרם אחד של כוח שווה ל-9.80665 ניוטון, ואטמוספירה אחת שווה בדיוק ל-98066.5 Pa. 1 ב = 98066.5 Pa.

באטמוספרות, למשל, מודדים את הלחץ בצמיגי רכב, למשל, הלחץ המומלץ בצמיגים של אוטובוס הנוסעים GAZ-2217 הוא 3 אטמוספרות.

ישנה גם "אטמוספרה פיזית" (atm), המוגדרת כלחץ של עמוד כספית בגובה 760 מ"מ בבסיסו, בעוד שצפיפות הכספית היא 13,595.04 ק"ג/מ"ק, בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס ובתנאים של תאוצת כבידה, שווה ל-9.80665 m/s2.אז מסתבר ש-1 atm = 1.033233 at = 101 325 Pa.

באשר לכוח הקילוגרם לסנטימטר רבוע (kgf / cm2), יחידת הלחץ הלא שיטתית הזו משתווה בדיוק טוב ללחץ אטמוספרי רגיל, שלעיתים נוח להערכת השפעות שונות.

בר (בר), בריום

מחוץ ליחידת המערכת "בר" שווה בערך לאטמוספרה אחת, אבל זה יותר מדויק - בדיוק 100,000 Pa. במערכת SGS, 1 בר שווה ל-1,000,000 דין / ס"מ2. בעבר, השם «בר» נישא על ידי היחידה שנקראת כיום «בריום» והיה שווה ל-0.1 Pa או במערכת CGS 1 בריום = 1 dyn/cm2. המילים "בר", "בריום" ו"ברומטר" באות מאותה מילה יוונית ל"משקל".

לעתים קרובות יחידת mbar (מיליבר), השווה ל-0.001 בר, משמשת למדידת לחץ אטמוספרי במטאורולוגיה. וכדי למדוד את הלחץ על כוכבי לכת שבהם האטמוספירה דקה מאוד - מיקרובר (מיקרובר), שווה ל-0.000001 בר. על מנומטרים טכניים, הסולם הוא לרוב מדורג בברים.

מילימטר כספית (ממ כספית), מילימטר מים (ממ כספית)

יחידת הכספית שאינה מילימטר שווה ל-101325/760 = 133.3223684 Pa. זה מסומן "ממ כספית", אבל לפעמים זה מסומן "טור" - לכבודו של הפיזיקאי האיטלקי, תלמידו של גלילאו, אוונגליסטה טוריצ'לי, מחברת המושג לחץ אטמוספרי.

היחידה נוצרה בקשר עם דרך נוחה למדידת לחץ אטמוספרי באמצעות ברומטר, שבה עמודת הכספית נמצאת בשיווי משקל בהשפעת הלחץ האטמוספרי. לכספית צפיפות גבוהה של כ-13,600 ק"ג/מ"ק ובעלת לחץ אדים רווי נמוך בטמפרטורת החדר, ולכן הכספית נבחרה בו זמנית לברומטרים.

בגובה פני הים, הלחץ האטמוספרי הוא כ-760 מ"מ כספית, וערך זה נחשב כעת ללחץ אטמוספרי נורמלי, השווה ל-101325 Pa או אטמוספירה פיזית אחת, 1 אטמוספירה. כלומר, 1 מילימטר של כספית שווה ל-101325/760 פסקל.

במילימטרים של כספית נמדד לחץ ברפואה, מטאורולוגיה וניווט תעופתי. ברפואה, לחץ הדם נמדד במ"מ כספית, בטכנולוגיית ואקום מכשירי מדידת לחץ הם מדורגים בממ כספית יחד עם ברים. לפעמים הם אפילו כותבים רק 25 מיקרון, מה שאומר מיקרון עמודת כספית כשמדובר בפינוי, ומדידות לחץ נעשות עם מדי ואקום.

במקרים מסוימים משתמשים במילימטרים של מים ואז עמודת מים 13.59 מ"מ = 1 מ"מ כספית. לפעמים זה יותר נוח ונוח. מילימטר של עמוד מים, כמו מילימטר של עמוד כספית, הוא יחידה מחוץ למערכת השווה בתורה ללחץ ההידרוסטטי של 1 מ"מ של עמוד מים שעמוד זה מפעיל על בסיס שטוח בטמפרטורת עמודת המים של 4 מעלות צלזיוס.