18.14: Mitambo ya maji
- Page ID
- 176719
Angalia Uelewa Wako
14.1. Shinikizo lililopatikana katika sehemu (a) ya mfano ni huru kabisa na upana na urefu wa ziwa; linategemea kina chake cha wastani tu kwenye bwawa. Hivyo, nguvu inategemea tu juu ya kina cha maji na vipimo vya bwawa, si kwa kiwango cha usawa cha hifadhi. Katika mchoro, kumbuka kuwa unene wa bwawa huongezeka kwa kina ili kusawazisha nguvu inayoongezeka kutokana na shinikizo la kuongezeka.
14.2. Uzito wa zebaki ni mara 13.6 zaidi kuliko wiani wa maji. Inachukua takriban 76 cm (29.9 in.) ya zebaki kupima shinikizo la angahewa, ilhali ingechukua takriban m 10 (34 ft.) ya maji.
14.3. Ndiyo, ingekuwa bado kazi, lakini tangu gesi ni compressible, ingekuwa kazi kama ufanisi. Wakati nguvu inatumiwa, gesi ingekuwa compress kwanza na joto. Kwa hiyo, hewa katika mistari ya kuvunja inapaswa kumwagika nje ili breki zifanye kazi vizuri.
Maswali ya dhana
1. Mercury na maji ni kioevu kwenye joto la kawaida na shinikizo la anga. Air ni gesi kwenye joto la kawaida na shinikizo la anga. Kioo ni nyenzo imara ya amorphous (isiyo ya fuwele) kwenye joto la kawaida na shinikizo la anga. Wakati mmoja, ilifikiriwa kuwa kioo kilichotoka, lakini ikatoka polepole sana. Nadharia hii ilitoka kwa uchunguzi kwamba ndege za zamani za kioo zilikuwa kali chini. Sasa ni mawazo uwezekano kwamba nadharia hii ni sahihi.
3. Uzito wa hewa hupungua kwa urefu. Kwa safu ya hewa ya joto la kawaida, wiani hupungua kwa kiasi kikubwa na urefu. Hii ni makadirio ya haki, lakini kwa kuwa hali ya joto haina mabadiliko na urefu, ni tu makadirio.
5. Shinikizo ni nguvu iliyogawanywa na eneo. Ikiwa kisu ni mkali, nguvu inayotumiwa kwenye uso wa kukata imegawanywa juu ya eneo ndogo kuliko nguvu sawa inayotumiwa na kisu kisicho na mwanga. Hii ina maana kwamba shinikizo itakuwa kubwa kwa kisu kali, kuongeza uwezo wake wa kukata.
7. Ikiwa chunks mbili za barafu zilikuwa na kiasi sawa, wangeweza kuzalisha kiasi sawa cha maji. Glacier ingekuwa kusababisha kupanda kubwa katika ziwa, hata hivyo, kwa sababu sehemu ya chunk yaliyo ya barafu tayari imejaa ndani ya ziwa, na hivyo tayari imechangia ngazi ya ziwa.
9. Shinikizo linafanya kazi karibu na mwili wako, kwa kudhani wewe si katika utupu.
11. Kwa sababu ngazi ya mto ni ya juu sana, imeanza kuvuja chini ya levee. Sandbags huwekwa karibu na uvujaji, na maji yaliyoshikiliwa nao yanaongezeka mpaka ni kiwango sawa na mto, wakati ambapo maji huko huacha kupanda. Sandbags itachukua maji mpaka maji kufikia urefu wa maji katika levee.
13. Shinikizo la anga haliathiri shinikizo la gesi kwenye tank rigid, lakini huathiri shinikizo ndani ya puto. Kwa ujumla, shinikizo la anga huathiri shinikizo la maji isipokuwa maji yanafungwa kwenye chombo chenye nguvu.
15. Shinikizo la anga linatokana na uzito wa hewa hapo juu. Shinikizo, nguvu kwa kila eneo, kwenye manometer itakuwa sawa kwa kina cha anga.
17. Sio kabisa. Kanuni ya Pascal inasema kuwa mabadiliko katika shinikizo hutumiwa kupitia maji. Sababu kwamba tub kamili inahitaji nguvu zaidi ya kuvuta kuziba ni kwa sababu ya uzito wa maji juu ya kuziba.
19. Nguvu ya buoyant ni sawa na uzito wa maji yaliyohamishwa. Uzito mkubwa wa maji, maji ya chini ambayo yanahitajika kuhamishwa ili kuwa na uzito wa kitu kuungwa mkono na kuelea. Kwa kuwa wiani wa maji ya chumvi ni kubwa zaidi kuliko ile ya maji safi, maji kidogo ya chumvi yatahamishwa, na meli itaelea juu.
21. Fikiria mabomba mawili tofauti yanayounganishwa na bomba moja ya kipenyo kidogo, na maji yanayotokana na mabomba mawili kwenye bomba ndogo. Kwa kuwa maji yanalazimika kupitia sehemu ndogo ya msalaba, inapaswa kusonga kwa kasi kama mistari ya mtiririko iwe karibu pamoja. Vivyo hivyo, ikiwa bomba yenye radius kubwa huingia ndani ya bomba yenye radius ndogo, mistari ya mkondo itakuwa karibu pamoja na maji yatasonga kwa kasi.
23. Masi ya maji ambayo huingia eneo la msalaba lazima iwe sawa na kiasi kinachoacha. Kutoka equation mwendelezo, tunajua kwamba wiani mara eneo mara kasi lazima kubaki mara kwa mara. Kwa kuwa wiani wa maji haubadilika, kasi mara eneo la msalaba linaloingia kanda lazima liwe sawa na eneo la msalaba mara kasi ya kuondoka kanda. Kwa kuwa kasi ya mkondo wa chemchemi inapungua kadiri inapoongezeka kutokana na mvuto, eneo lazima liongeze. Kwa kuwa kasi ya mkondo wa bomba inakua inapoanguka, eneo hilo linapaswa kupungua.
25. Wakati tube inapungua, maji yanalazimika kuharakisha, kutokana na usawa wa kuendelea na kazi iliyofanywa kwenye maji. Ambapo tube ni nyembamba, shinikizo hupungua. Hii ina maana kwamba maji yaliyoingizwa yatasukumwa ndani ya eneo nyembamba.
27. Kazi iliyofanywa na shinikizo inaweza kutumika kuongeza nishati ya kinetic na kupata nishati ya uwezo. Kama urefu unakuwa mkubwa, kuna nishati ndogo iliyoachwa ili kutoa nishati ya kinetic. Hatimaye, kutakuwa na urefu wa juu ambao hauwezi kushinda.
29. Kwa sababu ya kasi ya hewa nje ya jengo, shinikizo nje ya nyumba hupungua. Shinikizo kubwa ndani ya jengo linaweza kupiga paa au kusababisha jengo kulipuka.
31. Hewa ndani ya hose ina nishati ya kinetic kutokana na mwendo wake. Nishati ya kinetic inaweza kutumika kufanya kazi dhidi ya tofauti ya shinikizo.
33. Nishati ya uwezo kutokana na msimamo, nishati ya kinetic kutokana na kasi, na kazi iliyofanywa na tofauti ya shinikizo.
35. Maji yana nishati ya kinetic kutokana na mwendo wake. Nishati hii inaweza kubadilishwa kuwa kazi dhidi ya tofauti katika shinikizo.
37. Maji yaliyo katikati ya mkondo yanahamia kwa kasi zaidi kuliko maji karibu na pwani kutokana na upinzani kati ya maji na pwani na kati ya tabaka za maji. Pia kuna pengine zaidi turbulence karibu na pwani, ambayo pia kupunguza maji chini. Wakati wa kusonga mkondo, maji hupiga dhidi ya mtumbwi, hivyo ni bora kukaa karibu na pwani ili kupunguza nguvu kusubu dhidi ya mtumbwi. Wakati wa kusonga chini, maji hupiga mtumbwi, na kuongeza kasi yake, hivyo ni bora kukaa katikati ya mkondo ili kuongeza athari hii.
39. Ungependa kutarajia kasi kuwa polepole baada ya kizuizi. Upinzani umeongezeka kutokana na kupungua kwa ukubwa wa ufunguzi, na turbulence itaundwa kwa sababu ya kizuizi, zote ambazo zitaweka maji ya kupunguza kasi.
Matatizo
41. 1.610 cm 3
43. Masi ni 2.58 g. kiasi cha mwili wako kinaongezeka kwa kiasi cha hewa unachochea. Wiani wastani wa mwili wako hupungua wakati wewe kuchukua pumzi kina kwa sababu wiani wa hewa ni kikubwa ndogo kuliko wiani wastani wa mwili.
45. 3.99 cm
47. 2.86 mara denser
49. 15.6 g/cm 3
51. 0.760 m = 76.0 cm = 760 mm
53. Ushahidi
55. a Shinikizo saa h = 7.06 x 10 6 N
b. shinikizo kuongezeka kama kuongezeka kwa kina, hivyo bwawa lazima kujengwa nene kuelekea chini kuhimili shinikizo kubwa.
57. 4.08 m
59. 251 atm
61. 5.76 x 10 3 N nguvu ya ziada
63. Ikiwa mfumo haukuhamia, msuguano hautakuwa na jukumu. Kwa msuguano, tunajua kuna hasara, ili W o = W i - W f; Kwa hiyo, pato la kazi ni chini ya pembejeo ya kazi. Kwa maneno mengine, akaunti kwa msuguano, ungependa haja ya kushinikiza vigumu juu ya piston pembejeo kuliko mara mahesabu.
65. a. 99.5% iliyokuwa
b. 96.9% imejaa
67. a. 39.5 g
b. 50 cm 3
c. 0.79 g/cm 3; pombe ya ethyl
69. a. 960 kg/m 3
b. 6.34%; Anaelea juu katika maji ya bahari.
71. a. 0.24
b. 0.68
c Ndiyo, cork itaelea katika pombe ya ethyl.
73. \(\rho_{fl}\)= wiani wa maji $$\ kuanza {mgawanyiko} wavu\; F & = F_ {2} - F_ {1} = p_ {2} A - p_ {1} A = (p_ {2} - p_ {1}) A\\ & = (h_ {2}\ rho_ {2} - h_ {1})\ rho_ {fl} gA\\ & = V_ {fl}\ rho_ {fl} g = m_ {fl} g = w_ {fl}\ ldotp\ mwisho {split}\]
75. 2.77 cm 3 /s
77. a. 0.75 m/s
b. 0.13 m/s
79. a. 12.6 m/s
b. 0.0800 m 3 /s
c Hapana, kiwango cha mtiririko na kasi ni huru ya wiani wa maji.
81. Ikiwa maji hayatoshi, kiwango cha mtiririko kupitia pande zote mbili kitakuwa sawa: Q = A 1\(\bar{v}_{1}\) = A 2\(\bar{v}_{2}\), au $$\ pi\ frac {d_ {1} ^ {2}} {4}\ bar {v} _ {1} =\ pi\ frac {d_ {2} ^ {2}} {4}\ bar {v} {2}\ Rightarrow\ bar v {} _ {2} =\ bar {v} _ {1}\ kushoto (\ dfrac {d_ {1} ^ {2}} {d_ {2} ^ {2}} {2}}\ haki) =\ bar { v} _ {1}\ kushoto (\ dfrac {d_ {1}} {d_ {2}}\ haki) ^ {2}\]
83. $$\ kuanza {mgawanyiko} F & = Pa\ Rightarrow p =\ frac {F} {A},\\ [p] & = N/m^ {2} = N\ cdotp m/m^ {3} = J/m^ {3} = nishati/kiasi\ mwisho {mgawanyiko}\]
85. -135 mm Hg
87. a. 1.58 x 10 6 N/m 2
b. 163 m
89. a. v 2 = 3.28 m/s
b. t = 0.55 s, x = vt = 1.81 m
91. a. 3.02 x 10 -3 N
b. 1.03 x 10 —3
93. Ushahidi
95. 40 m/s
97. 0.537r; Radi imepungua hadi 53.7% ya thamani yake ya kawaida.
99. a. 2.40 x 10 9 N • s/m 5
b. 48.3 (N/m 2) • s
c. 2.67 x 10 4 W
101. a. nozzle: v = 25.5 m/s, N R = 1.27 x 10 5 > 2000\(\Rightarrow\) Flow si laminar.
b Hose: v = 1.96 m/s, N R = 35,100 > 2000 (\ Rightarrow\) Flow si laminar.
103. 3.16 x 10 -4 m 3 /s
Matatizo ya ziada
105. 30.6 m
107. a. p 120 = 1.60 x 104 N/m 2, p 80 = 1.07 x 10 4 N/m 2
b Kwa kuwa mtoto ni takriban inchi 20 tu mrefu, wakati mtu mzima ni takriban inchi 70 mrefu, shinikizo la damu kwa mtoto wachanga litatarajiwa kuwa ndogo kuliko ile ya mtu mzima. Damu huhisi tu shinikizo la inchi 20 badala ya inchi 70, hivyo shinikizo linapaswa kuwa ndogo.
109. a. 41.4 g
b. 41.4 cm 3
c. 1.09 g/cm 3. Hii ni wazi si wiani wa mfupa kila mahali. Mifuko ya hewa itakuwa na wiani wa takriban 1.29 x 10 -3 g/cm 3, wakati mfupa utakuwa denser sana.
111. 12.3 N
113. a. 3.02 x 10 -2 cm/s. (Kasi hii ndogo inaruhusu muda wa kutenganishwa kwa vifaa na kutoka damu.)
b. 2.37 x 10 capillaries 10. (Idadi hii kubwa ni overestimate, lakini bado ni busara.)
115. a. 2.76 x 10 5 N/m 2
b. P 2 = 2.81 x 10 5 N/m 2
117. 8.7 x 10 —2 mm 3 /s
119. a. 1.52
b. turbulence ingepungua kiwango cha mtiririko wa damu, ambayo ingehitaji ongezeko kubwa zaidi katika tofauti ya shinikizo, na kusababisha shinikizo la juu la damu.
Changamoto Matatizo
121. p = 0.99 x 10 5 Pa
123. 800 kg/m 3
125. 11.2 m/s
127. a. 71.8 m/s
b. 257 m/s
129. a. 150 cm 3 /s
b. 33.3 cm 3 /s
c. 25.0 cm 3 /s
d. 0.1000 cm 3 /s
e. 0.0300 cm 3 /s
131. a. 1.20 x 10 5 N/m 2
b. kiwango cha kati yake katika ongezeko kuu kwa 90%.
c. kuna takriban 38 watumiaji zaidi mchana.