1、压强
物理中的压力(F)指垂直作用在物体表面上的力。压力不同于重力:压力是弹力,由于相互接触的两个物体相互挤压发生形变而产生,而重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引作用而产生的;压力的方向与受力物体的接触面相垂直,但重力的方向始终竖直向下;压力作用在物体的接触面上,而重力作用在物体的重心。压力的大小与重力无关,当物体放在水平面上时,物体对水平面的压力大小可能等于物体重力的大小。
压力能使物体发生形变。在受力面积相等的情况下,压力越大,压力的作用效果越显著(此时压强与压力成正比);在压力相同的情况下,受力面积越小,压力的作用效果越显著(此时压强与受力面积成反比)。当受力面积与压力都不相同时,则比较物体单位面积上所受到的压力大小来比较压力的作用效果。物体单位面积上所受到的压力叫做压强(p)。根据压强的定义,可得,在国际单位制中,压强的单位是牛/米2,叫做帕斯卡(Pa)。1帕表示1平方米面积上受到的压力是1牛。帕是一个很小的单位,一张纸摊开平方在桌面上或者3粒芝麻放在水平桌面上时,产生的压强约为1帕。
2、液体的压强
液体容器底、内壁、内部的压强称为液体压强,简称液压。
液体具有重力,因此对容器底有压强。液体的深度越大,压强越大;密度越大,压强越大。液体具有流动性,因此液体对限制它流动的侧壁产生压强。例如水从筒的不同高度的空中射出,孔的高度越高,射得越近,这现象说明,液体对容器侧壁有压强,液体对容器侧壁的压强随深度的增大而增大。
游泳时,潜入水中会感到胸部和全身受到水的压力,说明液体内部也存在压强,可以通过U型管压强计研究液体内部压强规律。U型管压强计右管开口向上,左管通过橡皮软管跟一个扎有橡皮薄膜的金属盒相连。压强计金属盒的橡皮膜不受压力时,U型管中两液面相平;压强计金属盒的橡皮膜受大小不同的压力时,压力越大,U型管中的液面差越大;将压强计金属盒,放入水中不同深度时,可以观察到深度越深,U型管中的液面差越大;将压强计的金属盒放入水中相同深度处,改变橡皮膜的方向,U型管中的液面差不变;将压强计的金属盒,分别放入水中和浓盐水中相同深度处,观察到在盐水中U型管中的液面差明显较大。由此可见,液体内部的压强取决于液体的密度和液体内部的深度:同种液体,深度越深,压强越大;同种液体,同一深度,液体向各个方向都有压强,且各个方向的压强相等;在不同液体内部当深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
设想在密度为的液体中,距液面下h深处有一个面积为S的水平液面,则在该液面上方有一个体积为Sh的液柱,该液柱对此水平液面的压力,那么该水平液面所受的压强大小为。此公式不但适用于计算液体内部的压强,也适用于柱状固体。
由公式p=gh可知,液体内部的压强根液体的质量无关。在如图所示的两容器中倒入等高的水,水的质量不同,把U型管压强计的金属盒分别放入两容器底部,两次液面高度差相同。显然,甲容器中液体对容器底部的压力大于液体的重力,乙容器中液体对容器底部的压力小于液体的重力。
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