11(8)

P = Po +pgL,

skąd otrzymujemy

9300 Pa

(998 kg/m³)(9.8 m/s^:)

= 0,95 m.

:;:ie po jest ciśnieniem atmosferycznym, a p — gęstością wody r.wną 998 kg/m³ — patrz tabela 15.1). Gdy nurek wznosi się ku - wierzchni wody, działające na niego ciśnienie zewnętrzne maje aż do wartości równej ciśnieniu atmosferycznemu po, którą ‘.aga na powierzchni. Tak samo, tzn. aż do ciśnienia atmosfe-cznego. maleje ciśnienie krwi nurka. W związku z tym, że me puszcza on powietrza z płuc. ciśnienie w płucach ma nadal _'.a samą wartość, jak na głębokości L. Na powierzchni różnica ..mień w płucach nurka (które jest większe) i ciśnienia działającego na jego klatkę piersiową (które jest mniejsze) wynosi

Ap = p - po = PgL-(odpowiedź)

To całkiem niewielka głębokość! Jednak nadciśnienie równe 9.3 kPa (co stanowi około 9% ciśnienia atmosferycznego) jest dostatecznie duże na to, by rozerwać płuca nurka, w wyniku czego powietrze z płuc wdziera się do krwiobiegu nurka, dociera do serca i powoduje jego śmierć. Gdyby nurek stosował się do wskazówek instruktora i stopniowo wypuszczał powietrze z płuc w' czasie wznoszenia się ku powierzchni, umożliwiłby wyrównywanie się ciśnienia w płucach i ciśnienia zewnętrznego, a zatem uniknąłby tragicznych skutków nadciśnienia.

T

d

JL

= (998 kg/m³)

Px = Pu-

l + d

(odpowiedź)

Przykład 15.3

Rurka w kształcie litery U, przedstawiona na rysunku 15.4, za-•viera dwie ciecze w^j równowadze statycznej. W prawym ramieniu rurki znajduje się woda o gęstości p_w (= 998 kg/m°), a w lewym — olej o nieznanej gęstości p_x. Pomiar wykazał, że / = 135 mm, u d = 12,3 mm. Tle wynosi gęstość oleju?

ROZWIĄZANIE:

Zauważmy, że O- ciśnienie p_pg, działające na powierzchnię rozgraniczającą ciecze w lewym ramieniu rurki, zależy od gęstości p_x i wysokości słupa oleju nad tą powierzchnią. Zauważmy ponadto, że / woda w prawym ramieniu rurki musi mieć na Tym samym poziomie takie samo ciśnienie p_pg. Jest lak dlatego, że skoro woda znajduje się w równowadze statycznej, to ciśnienie w punktach znajdujących się na takim samym poziomie musi być jednakowe nawet wtedy, gdy punkty te znajdują się w różnych ale połączonych ze sobą) ramionach rurki.

W prawym ramieniu powierzchnia wody znajduje się na wysokości / nad poziomem powierzchni granicznej cieczy. Z równania (15.8) otrzymujemy zatem:

Ppg = Po + A*gl    (prawe ramię).

W lewym ramieniu powierzchnia oleju znajduje się na wysokości /+ nad powierzchnią graniczną cieczy. Z równania (15.8) otrzymujemy więc teraz:

Ppg = Po + p_xgQ + d) (lewe ramię).

Rys. 15.4. Przykład 15.3. Olej w lewym ramieniu rurki wznosi się na większą wysokość niż woda w prawym ramieniu, ponieważ gęstość oleju jest mniejsza niż gęstość wody. Slupy obu cieczy wywierają takie samo ciśnienie p_pg na poziomie powierzchni granicznej cieczy

Przyrównując do siebie prawe strony tych wyrażeń i rozwiązując otrzymane równanie względem nieznanej gęstości, otrzymujemy:

35 mm

135 mm + 12.3 mm

= 915 kg/m\

Zauważ, że odpowiedź nie zależy od ciśnienia atmosferycznego po ani od przyspieszenia ziemskiego g.

15.5.

w* 4 C?

V

> ✓

,<*•*» - •> r .    .

V

Barometr rtęciowy

Na rysunku 15.5a przedstawiono najprostszy barometr rtęciowy, czyli przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. Długa rurka szklana została napełniona rtęcią, odwrócona do góry zamkniętym końcem, a jej koniec otwarty umieszczono

67

15.5. Jak się mierzy ciśnienie?