非直立柱體時(shí)液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng),可用P=ρgh計(jì)算,不能用P=G/S計(jì)算;
非直立柱體時(shí)液體對(duì)容器底部的壓力,可用F=PS=ρghS計(jì)算,但壓力F不等于重力G.(只有在直立柱體容器里,才有F=PS=ρghS=G;非直立柱體最后一個(gè)等號(hào)不成立!).當(dāng)容器是圓臺(tái)狀時(shí),可用F=PS=ρghS計(jì)算液體對(duì)容器底面的壓強(qiáng),式中S是圓臺(tái)的下底面積,你也可以把式中的ρghS看成是液體的重力,只不過(guò)是體積為hS的那部份液體重,在《流體力學(xué)》中,稱(chēng)hS為壓力體,所以壓力等于壓力體中的液體的重力,當(dāng)容器是非正立的柱體時(shí),壓力體hS并不等于容器里的液體的體積,它可能小于液體的體積(當(dāng)上大下小時(shí)),也可能大于液體的體積(當(dāng)上小下大時(shí)).故此就出現(xiàn)了靜水力學(xué)奇觀,即壓力不等于液體重,壓力有可能大于液體重,也可能小于液體重!
因?yàn)橥瑢W(xué)對(duì)這個(gè)問(wèn)題疑問(wèn)較多,對(duì)P=F/S和P=ρgh兩個(gè)公式簡(jiǎn)單說(shuō)明如下:
由P=F/S是可以推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式 P=ρgh,但這是在液體容器為規(guī)則均勻的柱體容器的前提下推導(dǎo)出來(lái)的,所以公式 P=F/S的使用條件僅適用于這種柱體容器(這一點(diǎn)與固體不同,固體間的壓強(qiáng)總是可以用P=F/S來(lái)計(jì)算).但 P=ρgh這個(gè)公式根據(jù)液體本身的特性(易流性,連通器原理、帕斯卡定律等)可以推廣到任意形狀的容器,只要是連通的密度均勻的液體都可以用.其實(shí)液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)完全可以不用公式P=F/S來(lái)推導(dǎo),而是用更加普遍、更加一般的方法——質(zhì)量力的勢(shì)函數(shù)的積分來(lái)推導(dǎo),只是這已超出中學(xué)的教學(xué)大綱了.
由于液體的易流性和不可拉性,靜止的液體內(nèi)部沒(méi)有拉應(yīng)力和切應(yīng)力,只能有壓應(yīng)力(即壓強(qiáng)),在靜止的液體內(nèi)部任意取出微小一個(gè)六面體,這個(gè)六面體在六個(gè)面的壓力和本身的重力共同作用下處于平衡狀態(tài),設(shè)想這個(gè)六面體無(wú)限縮小時(shí),其重力可以忽略不計(jì),就得出作用在同一點(diǎn)上的各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等,即壓強(qiáng)僅僅與位置坐標(biāo)有關(guān),而與方位無(wú)關(guān).即 P=f(x,y,z).再設(shè)想坐標(biāo)x-O-y處在水平面上,z為豎直向下的坐標(biāo).液體的壓強(qiáng)是由液體的質(zhì)量力引起的,當(dāng)液體對(duì)地球來(lái)說(shuō)是靜止時(shí),就是由重力引起的,液體質(zhì)量m=1的液體單位質(zhì)量力在各坐標(biāo)的分量為0、0、g,液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與質(zhì)量力的微分關(guān)系為
dP=ρ(XdxYdy+Zdz)=ρ(0*dx+0*dy+gdz)=ρgdz(從本方程看出在同一水平面上沒(méi)有壓強(qiáng)差,水平面是等壓面,即前后左右壓強(qiáng)都相等,壓強(qiáng)僅在重力方向上有變化).從水面z=0到水深z=h積分上式得 P=ρgh.液體壓強(qiáng)除了密度之外完全由深度決定,這個(gè)公式并沒(méi)限制液體的容器是什么形狀,只要是同一密度的連通的靜止液體都可適用!
至于氣體的壓強(qiáng)應(yīng)該用公式 P=pRT計(jì)算,式中p——?dú)怏w密度;R——?dú)怏w常數(shù);T——熱力學(xué)常數(shù).可看出氣體壓強(qiáng)僅與氣體的密度與溫度有關(guān),密度越大、溫度越高,氣體壓強(qiáng)就越大;反之壓強(qiáng)就越小.
一:既然液體壓強(qiáng)是由液體重力產(chǎn)生的,為什么只與深度和密度有關(guān)系而與液體的多少無(wú)關(guān)呢?
一:既然液體壓強(qiáng)是由液體重力產(chǎn)生的,為什么只與深度和密度有關(guān)系而與液體的多少無(wú)關(guān)呢?
二:既然液體壓力是由重力產(chǎn)生的.為什么同樣多的水盛于形狀不同的容器中對(duì)容器底的壓力大小不同呢?特別是為什么這個(gè)壓力還有的大于液體的重力呢?
三:既然氣體和液體一樣其壓力(壓強(qiáng))是由重力產(chǎn)生的,甚至于就是其自身的重力.為什么從大氣中取出一杯空氣,加上蓋子,這杯中的空氣會(huì)與外界大氣有相同大小的壓強(qiáng)呢?一杯空氣的重力怎么能與大氣的重力相比呢?二:既然液體壓力是由重力產(chǎn)生的.為什么同樣多的水盛于形狀不同的容器中對(duì)容器底的壓力大小不同呢?特別是為什么這個(gè)壓力還有的大于液體的重力呢?
二:既然液體壓力是由重力產(chǎn)生的.為什么同樣多的水盛于形狀不同的容器中對(duì)容器底的壓力大小不同呢?特別是為什么這個(gè)壓力還有的大于液體的重力呢?
三:既然氣體和液體一樣其壓力(壓強(qiáng))是由重力產(chǎn)生的,甚至于就是其自身的重力.為什么從大氣中取出一杯空氣,加上蓋子,這杯中的空氣會(huì)與外界大氣有相同大小的壓強(qiáng)呢?一杯空氣的重力怎么能與大氣的重力相比呢?二:既然液體壓力是由重力產(chǎn)生的.為什么同樣多的水盛于形狀不同的容器中對(duì)容器底的壓力大小不同呢?特別是為什么這個(gè)壓力還有的大于液體的重力呢?
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