内容正文:
主题八 固体、液体和气体的性质及其应用
第二节 液体的性质及其应用
【问题引入】
如图所示,在给汽车更换轮胎时,常用到液压千斤顶的装置。为什么外形很小巧的千斤顶却能支起几吨重的汽车呢?
一、帕斯卡定律的应用
1653年,法国科学家帕斯卡经过反复研究发现了液体传递压强的规律:加在密闭液体上的压强,能按照它原来的大小由液体向各个方向传递。这一规律称为帕斯卡定律。
帕斯卡球
如图所示,假设小活塞的横截面积为S,加在小活塞上的向下的压力是F,那么小活塞对液体的压强为
根据帕斯卡定律,这个压强将被液体大小不变地传递给大活塞。所以大活塞上的压强也等于p,如果大活塞的截面积为S2,那么在大活塞上产生向上的压力F2,那么液体对大活塞的压强为
二、理想流体
实际存在的液体如水、酒精等,除了具有流动性之外,还具有一定的可压缩性和粘滞性,但在不十分精确的研究中可以不予考虑。我们把不可压缩的、没有粘滞性的流体称为理想流体。一般研究时,常常把流体看作理想流体,以下讨论的对象均是理想流体。
理想流体是理想化的物理模型。
三、流体的连续性原理
流体流过空间中,如果任意一点处的流速都不随时间变化,这种流动称为稳定流动,简称稳流。
自来水管里的水流、输油管道里的石油、缓缓流动的河水等都可以近似地看作稳流。
在水利工程中,为了表示洪水的大小,常用到流量这个物理量。单位时间内流过某一横截面的流体的体积,称为通过这个横截面的流量。常用符号Q表示。 Q=Sv 式中,v是流体在截面S处的流速。
在国际单位制中,流量的单位是m3/s (立方米每秒)。当理想流体的稳定流动中,流体通过横截面积不同的管道时,流量应该保持不变。在如图所示的情况中,应有 S1v1=S2v2
上式表明,在理想流体的稳定流动中,单位时间内流过同
一管道中任意横截面的流体体积相等,这个结论称为流体的连续性原理。
三、流体的连续性原理
四、课堂练习
1.2020年11月,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,这让我国达到了全球深海装备和技术的制高点。
(1)随着“奋斗者”号下潜深度的增加,所受海水的压强将变大,若将海水的密度近似为1.0×103kg/m3,“奋斗者”号在深10909m处所受海水的压强大约为多少大气压?
(2)当潜水器竖直匀速下沉至接近海底时,向水底发射出持续时间为1.00s的某脉冲声波信号,再经过1.00s后,该潜水器接受到了反射信号,持续时间为0.98s,已知声波在水中的传播速度为1500m/s,求潜水器下沉的速度。
四、课堂练习
四、课堂练习
$$