Расчет давления воды – Давление столба жидкости | Формулы и расчеты онлайн

Содержание

Как вычислить давление в трубе

В каждом современном доме одним из основных условий комфорта есть водопровод. А с возникновением новой техники, требующей подключения к водопроводу, его роль в доме стала крайне важной. Многие люди уже не воображают, как возможно обойтись без стиральной машины, бойлера, посудомоечной машины и т.д. Но любой из этих аппаратов для верной работы требует определенного давления воды, поступающей из водопровода. И вот человек, решивший установить новый водопровод у себя дома, вспоминает о том, как вычислить давление в трубе, дабы все сантехнические устройства прекрасно работали.

Требования современного водопровода

Современный водопровод обязан отвечать всем характеристикам и требованиям. На выходе из крана вода обязана литься плавно, без рывков. Следовательно, в системе не должно быть перепадов давления при разборе воды. Идущая по трубам вода не должна создавать шума, иметь примеси воздуха и других посторонних накоплений, каковые пагубно воздействуют на керамические краны и другую сантехнику. Дабы не было этих неприятных казусов, давление воды в трубе не должно падать ниже своего минимума при разборе воды.

Совет! Минимальное давление водопровода должно составлять 1,5 атмосферы. Для того чтобы давления достаточно для работы посудомоечной и стиральной машины.

Нужно учитывать еще одну ответственную чёрта водопровода, связанную с расходом воды. В любом жилом помещении находится не одна точка разбора воды. Исходя из этого расчет водопровода обязан всецело снабжать потребность воды всех сантехнических устройств при одновременном включении. Данный параметр достигается не только давлением, но и объемом поступающей воды, которую может пропустить труба определенного сечения. Говоря несложным языком, перед монтажом требуется выполнить некоторый гидравлический расчет водопровода, с учетом давления и расхода воды.

Перед расчетом давайте поближе ознакомимся с двумя такими понятиями, как расход и давление, чтобы выяснить их сущность.

Давление

Как мы знаем, центральный водопровод в прошлом подключали к водонапорной башне. Эта башня формирует в сети водопровода давление. Единицей измерения давления есть атмосфера. Причем, давление не зависит от размера емкости, расположенной наверху башни, а лишь от высоты.

Совет! В случае если залить воду в трубу  десятиметровой высоты, то она в нижней точке создаст давление – 1 атмосферу.

Давление приравнивается к метрам. Одна атмосфера равняется 10 м водяного столба. Рассмотрим пример с пятиэтажным домом. Высота дома – 15 м. Следовательно, высота одного этажа – 3 метра. Пятнадцатиметровая башня создаст давление на первом этаже 1,5 атмосферы. Вычислим давление на втором этаже: 15-3=12 метров водяного столба либо 1.2 атмосферы. Проделав предстоящий расчет, мы заметим, что на 5 этаже давления воды не будет. Значит, дабы обеспечить водой пятый этаж, нужно выстроить башню больше 15 метров. А вдруг это, к примеру – 25 этажный дом? Никто такие башни строить не будет. В со

uchebniksantehnika.ru

Расчёт напора воды. Калькулятор расчета давления воды в водопроводе

В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

  • Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
  • Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций .

Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

Как рассчитать расход воды через трубу самому?

Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

  1. Сечение трубы . Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
  2. Давление в трубе . При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
  3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
  4. Протяженность трубы . По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
  5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
  6. Материал труб . Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
  7. Длительность эксплуатации трубы . Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

Расчет расхода воды через кран

Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2 . R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

Пример

Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Методы расчета пропускной способности трубопроводов

Существует несколько методик расчета данного параметра, каждая из которых является подходящей для отдельного случая. Некоторые обозначения, важные при определении пропускной способности трубы:

Наружный диаметр – физический размер сечения трубы от одного края внешней стенки до другого. При расчетах обозначается как Дн или Dн. Этот параметр указывают в маркировке.

Диаметр условного прохода – приблизительное значение диаметра внутреннего сечения трубы, округленное до целого числа. При расчетах обозначается как Ду или Dу.

Физические методы расчета пропускной способности труб

Значения пропускной способности труб определяют по специальным формулам. Для каждого типа изделий – для газо-, водопрово

tmzs.ru

Как рассчитать давление в трубе

В каждом современном доме одним из главных условий комфорта является водопровод. А с появлением новой техники, требующей подключения к водопроводу, его роль в доме стала очень важной. Многие люди уже не представляют, как можно обойтись без стиральной машины, бойлера, посудомоечной машины и т.д. Но каждый из этих аппаратов для правильной работы требует определенного давления воды, поступающей из водопровода. И вот человек, решивший установить новый водопровод в своем доме, задумывается о том, как рассчитать давление в трубе, чтобы все сантехнические приборы хорошо работали.

Требования современного водопровода

Подключение водопровода к стиральной машине

Современный водопровод должен отвечать всем требованиям и характеристикам. На выходе из крана вода должна литься плавно, без рывков. Следовательно, в системе не должно быть перепадов давления при разборе воды. Идущая по трубам вода не должна создавать шума, иметь примеси воздуха и других посторонних накоплений, которые пагубно влияют на керамические краны и другую сантехнику. Чтобы не было этих неприятных казусов, давление воды в трубе не должно падать ниже своего минимума при разборе воды.

Обратите внимание! Минимальное давление водопровода должно составлять 1,5 атмосферы. Такого давления достаточно для работы посудомоечной и стиральной машины.

Схема водопровода

Надо учитывать еще одну важную характеристику водопровода, связанную с расходом воды. В любом жилом помещении находится не одна точка разбора воды. Поэтому расчет водопровода должен полностью обеспечивать потребность воды всех сантехнических приборов при одновременном включении. Этот параметр достигается не только давлением, но и объемом поступающей воды, которую может пропустить труба определенного сечения. Говоря простым языком, перед монтажом требуется выполнить некий гидравлический расчет водопровода, с учетом расхода и давления воды.

Перед расчетом давайте поближе ознакомимся с двумя такими понятиями, как давление и расход, чтобы понять их сущность.

Давление

Манометр подключен к водопроводу

Как известно, центральный водопровод в прошлом подключали к водонапорной башне. Именно эта башня создает в сети водопровода давление. Единицей измерения давления является атмосфера. Причем, давление не зависит от размера емкости, расположенной наверху башни, а только от высоты.

Обратите внимание! Если залить воду в трубу  десятиметровой высоты, то она в нижней точке создаст давление – 1 атмосферу.

Давление приравнивается к метрам. Одна атмосфера равняется 10 м водяного столба. Рассмотрим пример с пятиэтажным домом. Высота дома – 15 м. Следовательно, высота одного этажа – 3 метра. Пятнадцатиметровая башня создаст давление на первом этаже 1,5 атмосферы. Вычислим давление на втором этаже: 15-3=12 метров водяного столба или 1.2 атмосферы. Проделав дальнейший расчет, мы увидим, что на 5 этаже давления воды не будет. Значит, чтобы обеспечить водой пятый этаж, необходимо построить башню больше 15 метров. А если это, к примеру – 25 этажный дом? Никто такие башни строить не будет. В современных водопроводах используют насосы.

Давайте высчитаем давление на выходе глубинного насоса. Имеется глубинный насос, поднимающий воду на 30 метров водяного столба. Значит, он создает давление – 3 атмосферы на своем выходе. После погружения насоса в скважину на 10 метров, он создаст давление на уровне земли – 2 атмосферы, или 20 метров водяного столба.

Расход

Слабый напор воды

Рассмотрим следующий фактор – расход воды. Он напрямую зависит от давления, и чем оно больше, тем быстрее вода будет двигаться по трубам. То есть будет больший расход. Но все дело в том, что на скорость воды влияет сечение трубы, по которой она двигается. И если уменьшать сечение трубы, то будет расти сопротивление воды. Следовательно, уменьшится ее количество на выходе из трубы за тот же промежуток времени.

Уравнение Бернулли для гидравлического расчет водопровода

На производстве, при строительстве водопроводов составляются проекты, в которых высчитывается гидравлический расчет водопровода по уравнению Бернулли:

Где h1-2 – показывает потерю напора на выходе, после преодоления сопротивления на всем участке водопровода.

Рассчитываем домашний водопровод

Смеситель для домашнего водопровода

Но это, как говорится, сложные вычисления. Для домашнего водопровода применяем вычисления попроще.

Исходя из паспортных данных машин потребляемых воду в доме, суммируем общий расход. Добавляем к этой цифре расход всех водоразборных кранов находящихся в доме. Один водоразборный кран пропускает через себя около 5–6 литров воды в минуту. Суммируем все цифры и получаем общий расход воды в доме. Вот теперь руководствуясь общим расходом, покупаем трубу с таким сечением, которое обеспечит нужным количеством и давлением воды все одновременно работающие водоразборные приборы.

Когда домашний водопровод будет подключаться к городской сети, то будете пользоваться тем, что дадут. Ну, а если у вас дома скважина, покупайте насос, который полностью обеспечит вашу сеть нужным давлением, соответствующим расходам. При покупке руководствуйтесь паспортными данными насоса.

Для выбора сечения трубы, руководствуемся этими таблицами:

Зависимость диаметра от длины водопровода   Пропускная способность трубы
Длина водопровода,
м
Диаметр трубы,
мм
Диаметр трубы,
мм
Пропускная способность,
л/мин
Меньше 10 20 25 30
От 10 до 30 25 32 50
Больше 30 32 38 75

В этих таблицах предоставлены более востребованные параметры трубы. Для полного ознакомления в интернете можно найти более полные таблицы с расчетами труб разного диаметра.

Хороший напор воды

Вот, исходя из этих расчетов, и при правильном монтаже, вы обеспечите свой водопровод всеми требуемыми параметрами. Если что-то не понятно, лучше обратиться к специалистам.

Последняя редакция: 14.08.2015 Автор: Александр Кривинда

+4 Рейтинг статьи Плюс Минус

Спасибо, ваш голос учтен!

Понравилась статья? ? Расскажите друзьям:

trubyinfo.ru

Калькулятор расчета необходимого напора для насосной станции с пояснениями

Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

Приобретая насосную станцию для обеспечения частного дома водой, потенциальный потребитель должен быть всегда уверен, что после ее инсталляции все сантехнические и специальные приборы будут функционировать в нормальном режиме. Для комфортной эксплуатации необходимо правильно рассчитать напор, создаваемый в системе трубопроводов на выходе.

Схема подключения оборудования к водопроводной системе

Содержание статьи

О комплексных системах перекачки жидкости

Каждая насосная станция объединяет в себе всасывающее устройство и накопительный бак для запаса воды. В стандартную комплектацию входит именно поверхностный насос, позволяющий использовать приспособление для добычи жидкости из скважин с небольшим диаметром.

Основополагающим параметром является мощность, которая для бытовых моделей колеблется в пределах 600-1500 Вт. Она обычно подбирается с учетом количества водоразборных точек, расстояния от прибора до скважины и дебита самой скважины. Что касается объема бачка, то он зависит от того, сколько воды расходуется в день всеми членами семьи.

Насосное оборудование установлено в отдельном кессоне

Калькулятор расчета необходимого напора для насосной станции

Описание вычислительного процесса

Основное назначение насосных станций заключается в заборе воды из источника и ее подаче к приборам потребления. Так как поверхностный насос является шумным устройством, его стараются располагать на некотором удалении от жилых помещений. В связи с этим расстояние от комплексных систем до мест потребления воды может быть достаточно большим.

При использовании представленного калькулятора в первую очередь следует указать, какой перепад имеется по высоте между сантехническими приборами и самой станцией. Далее требуется отметить протяженность горизонтальных участков сети водоснабжения жилого строения. Двигаясь по трубопроводам, вода испытывает определенное сопротивление, поэтому отмечается снижение напора и в этих местах.

С уменьшением сечения труб сопротивление повышается. Если диаметр превышает дюйм, то горизонтальные участки можно не брать в расчет. Снижение давления в них не значительно.

Насосная станция находится в подсобном помещении

В калькуляторе имеется пункт, в котором должна быть указана длина участков по горизонтали из трубопроводов с разным сечением. Также придется отметить, из какого материала сделаны элементы, ведь сопротивление изделий может сильно варьироваться. К примеру, стальные аналоги сдерживают поток примерно в 1,5 раза сильнее, чем пластиковые.

На завершающем этапе остается определиться с требуемым давлением в местах потребления воды. Для простых смесителей обычно хватает 1,5 атмосферы, но для специальной техники может потребоваться и более сильный напор. Его значение отражается в паспорте, который поставляется совместно с прибором. Для удобства ответ выводится сразу в трех единицах измерения.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

homemyhome.ru

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с прямой подачей воды

Система водопровода для частного дома, «завязанная» на собственную скважину – чрезвычайно удобна, так как дает полную автономию, независимость от коммунальных служб, обеспечивает потребность семьи в необходимом количестве воды. Естественно, для ее устойчивой работы потребуется соответствующее оборудование.

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с прямой подачей воды

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с прямой подачей воды

Один из вариантов организации системы – когда погружной насос подает воду непосредственно на точки потребления, без промежуточных звеньев. Надо сказать, что эта схема – не самая удачная, но тем не менее она имеет право на существование, особенно при небольшой разветвленности внутреннего водопровода и при сезонном пребывании хозяев в загородном доме. Расчет параметров такой системы имеет свои особенности, в частности, это касается создаваемого на выходе насоса давления воды. Правильно определиться с этим параметром поможет калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с прямой подачей воды.

Несколько важных пояснений будут приведены ниже.

Содержание статьи

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с прямой подачей воды

Перейти к расчётам

Как рассчитывается напор насоса для такой системы?

В идеале, лучше, конечно, установить систему, включающую погружной скважинный насос и гидроаккумулятор (алгоритм расчета напора для такой схемы реализован в отдельном калькуляторе). Но это обычно требует стационарной установки оборудования, что не всегда приемлемо при сезонном проживании за городом или при периодических выездах на дачу.

Упрощенная схема подразумевает прямую подачу воды от насоса на точки потребления. В этом случае управляющее реле насоса настраивается таким образом, что его пуск производится при открытии крана на любой из точек водоразбора, и соответственно, выключение — при закрытии.

В такой системе погружной скважинный насос должен быть способен:

  • Обеспечить подъем воды на высоту от динамического уровня скважины до самой высокой точки потребления.
  • Преодолеть гидравлическое сопротивление труб, проложенных от скважины до самой удаленной точки водоразбора, с учетом их диаметров и материала изготовления (пластик или сталь).
  • Создать на точке потребления такой напор воды, который бы обеспечивал корректную работу сантехнических приборов или бытовой техники. По умолчанию в калькуляторе проставлено значение 1,5 атмосферы, но при необходимости его можно изменить в соответствии с паспортными данными используемых приборов.
  • Кроме того, учтен и определённый эксплуатационный запас, чтобы насос не работал постоянно с максимальной нагрузкой.

Результат выдается в метрах водяного столба, в технических атмосферах (1 атм. ≈ 1 бар), и в килопаскалях, так как в паспортах насосного оборудования может применяться любая из этих величин.

Еще одним важным параметром, необходимым для выбора конкретной модели, является производительность скважинного насоса – для ее расчета предусмотрен отдельный калькулятор.

2016-08-12_113032Устройство и критерии выбора скважинных насосов

Подобное оборудование стоит немало, и приобретается обычно с расчетом на длительное использование. Это накладывает особые требования к выбору погружных насосов для скважин, о чем подробно рассказано в специальной публикации портала.

stroyday.ru

Расчет потерь напора по длине. Определение потерь давления

Посмотреть формулы для расчета потерь напора по длине.

Формулы для расчета потерь давления по длине

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют). Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С. Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке - Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Порядок расчета потерь напора

    Вычисляются значения:
  • средней скорости потока
  • где Q - расход жидкости через трубопровод, A - площадь живого сечения, A=πd2/4, d - внутренний диаметр трубы, м
  • числа Рейнольдса - Re
  • где V - средняя скорость течения жидкости, м/с, d - диаметр живого сечения, м, ν - кинематический коэффициент вязкости, кв.м/с, Rг - гидравлический радиус, для круглой трубы Rг=d/4, d - внутренний диаметр трубы, м

Определяется режим течения жидкости и выбирается формула для определения коэффициента гидравлического трения.

  • Для ламинарного течения Re<2000 используются формула Пуазеля.
  • Для переходного режима 2000<Re<4000 - зависимость:
  • Для турбулентного течения Re>4000 универсальная формула Альтшуля.
  • где к=Δ/d, Δ - абсолютная эквивалентная шероховатость.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси — Вейсбаха.

Потери напора и давления связаны зависимостью.

Δp=Δhρg где ρ - плотность, g - ускорение свободного падения.

Потери давления по длине можно вычислить используя формулу Дарси — Вейсбаха.

После получения результатов рекомендуется провести проверочные расчеты. Администрация сайта за результаты онлайн расчетов ответственности не несет.

Как правильно заполнить форму

Правильность заполнения формы определяет верность конечного результата. Заполните все поля, учитывая указанные единицы измерения. Для ввода чисел с десятичной частью используйте точки.

www.hydro-pnevmo.ru

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

Разделы: Физика


«Кто смолоду больше делает и думает сам, тот становится потом надежнее, крепче, умнее».  С. Нерис

Цели урока:

  • Образовательные:
    1. активизировать знания учащихся о причинах возникновения давления жидкости,
    2. создать условия для овладения учащимися формулы для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда,
    3. продолжить работу по формированию навыков научного познания мира,
    4. создать условия для овладения учащимися эвристическим методом представления наблюдаемого явления – методом графических образов.
  • Развивающие:
    1. развивать экспериментальные умения, навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы, выделять главное, представлять информацию в различных знаковых системах,
    2. развивать у учащихся интерес к познанию законов природы и их применению;
    3. развивать умение проводить рефлексию своей деятельности.
  • Воспитательные:
    1. создать условия для приобретения убежденности учащихся в познаваемости окружающего мира,
    2. приучать учащихся к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самооценке.

Задачи урока:

  • изучение теоретического материала;
  • решение задач на расчет давления в жидкости и газе;
  • практическое значение знаний о давлении жидкости.

План урока:

  1. Организационный момент. (1 мин.)
  2. Актуализация знаний. (5 мин.)
  3. Объяснение материала. (20 мин.)
  4. Закрепление материала. (15 мин.)
  5. Рефлексия. (2 мин.)
  6. Домашнее задание. (2 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент.

(На партах учащихся лежат рабочие карты урока, в которых представлены две самостоятельные работы и критерии выставления оценки; две ручки с разными стержнями, например синий и зеленый; таблицы плотностей веществ, учебники и тетради).

II. Актуализация знаний.

Самостоятельная работа (см. рабочую карту)

III. Объяснение нового материала

Провожу эксперимент: в пластмассовую бутылку с тремя отверстиями на разных уровнях по высоте наливаем подкрашенную воду.

Беседа с классом:

  • почему вода вытекает из сосуда?
  • сравните струи воды?
  • объясните, почему они разные?

Когда учащиеся объяснят, что столбы жидкости разные и давление на разной глубине разное, ставлю проблему: а нужно ли знать людям, чему равно давление жидкости на разных глубинах, на дно, на стенки сосуда?

Открываем тетради, записываем тему урока.

Ставим цель: вывести формулу для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Давление жидкости (см. презентация)

Вокруг нас много жидкостей. Одни из них движутся, например, вода в реках или нефть в трубах, другие – покоятся. При этом все они имеют вес и поэтому давят на дно и стенки сосуда, в котором находятся. Подсчет давления движущейся жидкости – непростая задача, поэтому изучим лишь как рассчитывать давление, создаваемое весом покоящейся жидкости. Оно называется гидростатическим давлением и вычисляется по следующей формуле.

p – давление слоя жидкости, Па
ρ – плотность жидкости, кг/м3
g – коэффициент, Н/кг
h – высота слоя жидкости, м

Рассмотрим, как выведена эта формула. Сила F, с которой жидкость давит на дно сосуда, является весом жидкости. Его мы можем подсчитать по формуле F тяж = mg, так как жидкость и ее опора (дно сосуда) покоятся. Вспомним также формулу m = ρV для выражения массы тела через плотность его вещества и формулу V = Sh для подсчета объема тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда. В результате имеем равенство:

Это равенство иллюстрирует не только способ вывода формулы для вычисления гидростатического давления. Оно также показывает, что формула p = ρgh является частным случаем определения давления – формулы p = F/S.

Заметим также, что при выводе формулы совсем необязательно предполагать, что слой высотой h и плотностью ρ образован именно жидкостью. В наших рассуждениях ничего не изменится, если вместо давления жидкости мы рассмотрим давление твердого тела прямоугольной формы или даже газа, заключенного в соответствующий сосуд. Создаваемое ими весовое давление будет именно таким, как предсказывает формула p = ρgh.

Формула p = ρgh показывает, что давление, создаваемое слоем жидкости, не зависит от ее массы, а зависит от плотности жидкости, высоты ее слоя и места наблюдения. При увеличении толщины слоя жидкости или ее плотности гидростатическое давление будет возрастать.

Полученный нами вывод можно проверить опытами. Проделаем их. Справа изображена стеклянная трубка с водой, дно которой затянуто тонкой резиновой пленкой. Увеличивая высоту слоя налитой жидкости, мы будем наблюдать увеличение растяжения пленки. Этот опыт подтверждает, что при увеличении высоты слоя жидкости создаваемое ею давление увеличивается.

На следующем рисунке изображены трубки с водой и "крепким" раствором соли. Видно, что уровни жидкостей находятся на одной и той же высоте, но давление на пленку в правой трубке больше. Это объясняется тем, что плотность раствора соли больше, чем плотность обычной воды.

На доске нарисован параллелепипед высотой h и площадью основания S. Предлагаю ребятам представить, что это аквариум, в котором налита вода. Попытаемся определять давление воды Р на дно аквариума. Работаем на магнитной доске с карточками, выкладывая поочередно формулы, получая цепочку: m=ρV, V=Sh, m=ρSh, P=gm, P=gρSh, ρ=P/S, p=ρgh.

Анализируем окончательную формулу: что же нужно знать, чтобы рассчитать давление жидкости.

Зависит ли давление от площади или формы сосуда?

Вьполняем фронтальный эксперимент: на каждой парте стоит стакан с водой. Высота налитой воды одинаковая.

Цель: определить давление воды на дно стакана.

Один ученик выполняет у доски. Остальные за партой. Сверяем ответ. Анализируем его: какую физическую величину мы измеряли? какую физическую величину брали в таблице? какое численное значение давления получили учащиеся, работающие за партой и у доски? большое это или маленькое давление?

IV. Закрепление изученного материала.

  1. ~ Приведи примеры движущихся жидкостей.
  2. И движущиеся, и покоящиеся жидкости оказывают давление ...
  3. Гидростатическое давление - это ...
  4. ~ Произведение в правой части формулы для вычисления гидростатического давления представляет собой ...
  5. ~ По какой формуле мы сможем подсчитать вес покоящейся жидкости?
  6. Объем слоя жидкости мы нашли при помощи произведения ...
  7. Выражение "p = ... = ρgh" представляет собой ...
  8. ~ О чем говорит равенство p=ρgh?
  9. Как можно подтвердить справедливость формулы p=ρgh?
  10. ~ Увеличение растяжения пленки свидетельствует, что ...
  11. Описанный опыт иллюстрирует зависимость гидростатического давления от ..
  12. ~ Плотность раствора соли больше, чем плотность воды. Это приводит к тому, что ...
  13. Этот опыт иллюстрирует зависимость давления жидкости от ее плотности. Эта иллюстрация стала возможной благодаря тому, что ...

Расчетные задачи

а) Высота столба воды в стакане 8 см. Какое давление на дно стакана оказывает вода? Какое давление оказывала бы ртуть, если бы она была налита вместо воды?
б) Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 1,5 м?

Качественные задачи

в) Волк плывет под водой с дыхательной трубкой. Какие ограничения накладывает на ныряльщика дыхательная трубка? Ответ найдите в учебнике стр. 95.

Задача с недостающими данными

г) Какое давление на глубине 1,5 м? Решить устно.

Качественные задачи, предполагающие работу с дополнительными источниками информации

д) Какое преимущество дает ныряльщику акваланг? Какие ограничения он накладывает? Ответ в учебнике.

е) В следующем сюжете мы видим глубоководный аппарат. Почему у него такая внешняя форма?

ж) Чтобы человек мог работать на больших глубинах он должен находиться в специальном скафандре. Найдите о нем информацию в учебнике.

з) Анализируя рис. 103 учебника давайте познакомимся с тем, что говорит нам учебник о глубоководных аппаратах. Какие ограничения в их использовании имеются?

и) Вычислите, какое давление в самой глубокой Мариинской впадине глубиной.
к) В просмотренном сюжете мы видели с вами глубоководных рыб. Какую длину лески нужно приготовить для лова рыбы камбалы, если она может выдерживать давление 400 кПа.

V. Задаю домашнее задание:

параграф из учебника, упражнение на решение задач и сообщения:

  1. «Человек изучает подводный мир».
  2. «Подводные лодки, батисферы и батискафы».
  3. «Животный мир океанских и морских глубин».
  4. «Ныряльщики за жемчугом».

8.12.2010

urok.1sept.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *