Перейти к содержимому
Блог сайта Физя.рф
Блог сайта Физя.рф

Урок 39. Манометры

 

Перед вами сообщающиеся сосуды в виде u-образной трубки.

 

 

Нальём в них однородную жидкость. Сейчас поверхности жидкости свободны. Исходя из закона сообщающихся сосудов, высота столбов жидкости одинакова.

 

 

Соединим правое колено с сосудом, в котором находится газ. Его давление обозначим буквой p. А на жидкость всё также давит атмосферное давление pат.

Отметим первоначальное положение свободных поверхностей жидкостей. Площади сечения сосудов одинаковые. Значит если p больше, чем атмосферное давление, то жидкость в правом колене опустится на какую-то высоту, а в левом приподнимется на ту же высоту.

Обозначим разницу высот поверхностей жидкости Δh. Обозначим давления в точках, расположенных в разных коленах, но на одном уровне p1 и p2. Значит, исходя из условия равновесия, их значения равны.

На поверхность жидкости в правом колене давит газ, находящийся в сосуде. Получается давление p2 равно давлению газа p.

Давление p1 обусловлено действие столба жидкости, находящегося выше этой точки и атмосферным давлением, действующим на этот столб жидкости.

То есть p1 равно сумме атмосферного давления pат и давлению столба жидкости p. Подставив формулу давления столба жидкости, получим p1 = pат + ρ·g·Δh.

p1 = p2. Получается, мы можем прировнять давление газа в сосуде p к сумме давлений, из которых получается давление p1, то есть pат + ρ·g·Δh.

Предположим, что мы знаем атмосферное давление. Плотность жидкости мы также знаем. g — это константа, которая нам тоже известна. А Δh можем измерить, снабдив трубку шкалой.

 

Нанесём ноль на уровень, на котором были жидкости, когда их поверхности были свободными. В обоих коленах отмерим, например, 10 сантиметров со всех сторон от нуля и нанесём на шкалу. Для удобства предположим, что уровень поверхности жидкости совпал с отметкой в 10 см.

Тогда по этой шкале можно определить Δh .

Таким образом, мы можем вычислить давление p.

Перепишем формулу.

Получается, благодаря такому устройству мы можем сравнивать давление p c атмосферным.

Из формулы видно, что чем больше разность уровней жидкости в коленах сосуда, тем больше разница давления p с атмосферным давлением.

Устройство, показанное на этом рисунке называется манометр.

Его определение следующее. Манометр – это прибор, измеряющий разность давления в сосуде и атмосферного давления.

Поскольку в сосуде жидкость, этот манометр называется жидкостным.

Вместо сосуда с газом можно использовать небольшой открытый сосуд.

 

 

Если поместим его в жидкость, то увидим разность между давлением в жидкости и атмосферным давлением. Если опустим глубже, давление увеличится, и, соответственно, разность станет больше.

У такого манометра есть существенный недостаток. Если нужно измерять очень большие разницы в давлениях, то понадобятся очень высокие сосуды.

Для измерения больших давлений предназначены металлические манометры.

 

 

Основная часть таких манометров – это упругая металлическая трубка, согнутая в дугу. Один её конец заварен. Другой конец посредством крана соединён с сосудом, в котором нужно измерить давление. Так как трубка металлическая, необходимо большое давление, чтобы изменить её форму.

В центре расположена ось. На конце трубки закреплен конец проволоки. Средняя часть проволоки намотана на ось. А другой конец закреплён на пружинке, которая закреплена на корпусе прибора. На оси расположена стрелка.

Если давление газа поступающего внутрь трубки, увеличится, то трубка начнёт распрямляться. При распрямлении, она тянет проволоку. Проволока поворачивает ось и, соответственно стрелку. Вокруг стрелки нанесена шкала. Соответственно, по положению стрелки, мы определяем поступившее давление.

Также существуют манометры, способные измерять давления, которые ниже атмосферного.

 

 

  • I. Введение в физику
    • Урок 1 . Физика – наука о природе
    • Урок 2. Научные методы изучения природы
    • Урок 3. Физические величины и единицы их измерения
    • Урок 4. Измерение физических величин. Цена деления шкалы измерительного прибора. Нониус
    • Урок 5. Вычисление и измерение площади фигур
    • Урок 6. Вычисление и измерение объемов тел
    • Урок 7. Точность измерений
    • Урок 8. Преобразование единиц измерения физических величин
    • Урок 9. Мега-, макро- и микромир
  • II. Строение вещества
    • Урок 10. Атомы и молекулы
    • Урок 11. Броуновское движение. Диффузия
    • Урок 12. Взаимодействие молекул. Смачивание и несмачивание
    • Урок 13. Агрегатные состояния вещества
  • III. Взаимодействие тел
    • Урок 14. Механическое движение. Скорость
    • Урок 15. Средняя скорость. Вычисление пути и времени движения
    • Урок 16. Координаты тела. График движения. График скорости
    • Урок 17. Инерция. Взаимодействие тел. Инертность
    • Урок 18. Масса тела. Единицы массы
    • Урок 19. Измерение массы тела на весах
    • Урок 20. Плотность. Единицы плотности
    • Урок 21. Сила. Единицы силы. Изображение сил
    • Урок 22. Сила тяжести
    • Урок 23. Сила упругости. Закон Гука
    • Урок 24. Измерение сил. Динамометр
    • Урок 25. Вес тела
    • Урок 26. Сложение сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая
    • Урок 27. Сила трения. Коэффициент трения
    • Урок 28. Трение качения. Трение в жидкостях и газах
  • IV. Давление
    • Урок 29. Давление. Единицы давления
    • Урок 30. Методы увеличения и уменьшения давления
    • Урок 31. Давление газа
    • Урок 32. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля
    • Урок 33. Давление в жидкости и газе
    • Урок 34. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда
    • Урок 35. Сообщающиеся сосуды
    • Урок 36. Атмосферное давление
    • Урок 37. Барометр-анероид
    • Урок 38. Атмосферное давление на разных высотах
    • Урок 39. Манометры
    • Урок 40. Жидкостный поршневой насос
    • Урок 41. Гидравлический пресс
    • Урок 42. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Закон Архимеда
    • Урок 43. Плавание тел
    • Урок 44. Плавание судов
    • Урок 45. Воздухоплавание
  • V. Работа. Мощность. Энергия
    • Урок 46. Механическая работа
    • Урок 47. Мощность
    • Урок 48. Простые механизмы. Рычаг
    • Урок 49. Момент силы
    • Урок 50. Блоки
    • Урок 51. Золотое правило механики
    • Урок 52. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма
    • Урок 53. Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Превращения энергии
© 2025 Блог сайта Физя.рф