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一、流体的性质和静力学

用压力锅煮饭

通常我们生活在1个大气压下,与此相对的是,密封容器在加热的情况下压力会升高,压力锅内的气压会升到2个大气压

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在2个大气压状态下,水的沸点不再是100℃,而是120℃,水的沸点升高,做饭的时间就缩短了很多。容器中的流体分子不断地撞击容器内壁,这样就形成了压力。而力学中压力的作用效果称为压强,指的是垂直作用于物体上单位面积的力。

绝对压强:以真空为起点

表压:以大气压为起点

绝对压强就是大气压加上表压。由于气象条件的不同,大气压强不断变化,所以通常用表压比较方便,例如汽车轮胎的其他压强就是用表压。

帕斯卡原理:施加于静止流体上一点的压强将以等值同时传递到各点。换一种说法就是向盛放在密封容器中水的一部分施加压强的时候,同样大小的压强将传递到各个方向。

如果很难理解帕斯卡原理的话,那么可以想象下面这个情景:满员的公交车上用力向前推乘客。

被推的乘客1同样也会向前推站在自己前方的乘客2,被乘客1推的乘客2同样也会向前推站在自己前方的乘客3,以此类推,公交车上所有的乘客都会感受到“压强”。所以在没有可以逃脱的地方,的确会向着所有的方向传递。

在帕斯卡原理中需要特别注意的是:虽然压强的大小一样,但是压力=压强X面积的大小并不相等。

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如上图所示,将管内注满水,就会出现两个水平面。右侧容器B的水平面面积是左侧A的10倍。如果给活塞A施加10N的力。那么水平面上会产生压强p,那么根据帕斯卡原理,这个p也会传递到B容器的水平面上,并且是等值的,B水平面上的压强也为p。

同时因为B水平面的面积为A的十倍,那么B水平面上活塞所受到的压力就成了100N。

那么说这么多,有什么用呢?很简单,这就是油压千斤顶的原理。

继续,我们明白了帕斯卡原理及其应用,想想平常潜水的时候为什么要戴潜水耳塞呢?通常认为就是因为如果没有戴好潜水耳塞,耳朵会产生一阵严重的刺痛感。

首先,当潜入水后,随着深度的不断增加,水的压力也在不断增强,在水深的地方,耳朵鼓膜外侧水的压强增加,而鼓膜内侧的压力依然是和地面一样的,因此鼓膜就会被压入耳内。就会产生严重的刺痛感。同样的,要是突然升到很高的地方,同样也会出现刺痛感,鼓膜内侧的压强大于外侧的压强,鼓膜会向外侧涨出。

无论是下降到地下很低的地方还是上升到地面很高的地方,以地面压强为准,此时压强与标准压强的压强差用

,耳朵疼痛感就是来源于这里的压强差。

继续来,我们平常去各个城市的海洋馆玩的时候,通常都会有一面巨大的玻璃水槽,里面盛装了大量的水同时有海洋生物在游动供游客观赏。举例来说,一个巨型水槽,长35米,宽27米,深度为10米,盛装水的重量约7500吨,这么重的水,水槽正面的丙烯酸玻璃高8.2米,宽22.5米,厚度为60厘米,防护板的重量有135吨。一头大型非洲象的重量为7.5吨,也就是说这个水槽里水的质量相当于1000头非洲象的重量。那防护板135吨的重量在1000头非洲大象面前感觉不值一提,摇摇欲坠么?

首先说结论,不会,会的话早见极乐世界了。

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再来,大家在生活中应该都知道船只浮在水面上而不会下沉是因为浮力,但是我将跟大家思考的更深一点。

船只不会沉没,主要原因在于它的特殊形状,虽然船只是钢铁制造的但是他的形状很像洗脸盆。我们平常洗澡时加如把洗脸盆放在浴池里,就算很用力的往下按,也很难将它沉入水底,这是因为浮力好像在往上顶一样。浮力的大小:

这里的V是物体所排出的流体的体积。

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比较同样都是铁质的铁球和铁质洗脸盆,因为洗脸盆的形状特殊,排出来的水比较多,所以产生了较大的浮力,以此类推,船只的形状能够将“物体所排出的流体体积”增大,那么船也不是空船啊,空船的时候会保持平衡,那么当货物和船员都上船了之后,重力和浮力还能维持平衡吗?

可以。

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重力增大,浮力也会增大,重力变小,浮力也会变小。从而一直维持平衡。

以上是一些基础的生活现象在流体性质和静力学里的一些解读。接下来难度开始加大了,我尽量用通俗易懂的方式说出来。