Categorie: fizica
publicat: 14 septembrie 2015
aerul nu te zdrobi în jos. Ca fluid, aerul curge în jurul tău și încearcă să te zdrobească. Din fericire, există de obicei la fel de multă presiune în interiorul corpului tău apăsând spre exterior, deoarece există presiune a aerului în afara corpului tău împingând spre interior. De obicei se anulează, ceea ce înseamnă că nu există nicio forță generală asupra ta și nu te zdrobești. Chiar și atunci când presiunea internă și externă nu se anulează reciproc, pielea, mușchii și alte țesuturi sunt de obicei suficient de puternice și suficient de flexibile pentru a nu fi deteriorate de forță.
stați afară într-un câmp și priviți drept în sus. Vă uitați la o coloană de aer de o sută de kilometri care este trasă spre voi de gravitație. Deși aerul este foarte subțire în comparație cu alte materiale, este într-adevăr compus din atomi și are într-adevăr masă. Ca atare, aerul este tras în jos de gravitație la fel ca orice altceva care are masă. O mână de aer poate să nu aibă multă masă, dar o sută de kilometri de aer este o poveste diferită. Dacă desenați un pătrat de un metru pe un metru pe pământ (care este despre amprenta frigiderului), atunci tot aerul direct peste acel pătrat are o masă totală de aproximativ zece mii de kilograme. Din cauza gravitației Pământului, această masă împinge în jos pe metru pătrat cu o forță de aproximativ douăzeci de mii de lire sterline, care este aceeași cu greutatea unui autobuz școlar gol. Cu alte cuvinte, dacă așezați un autobuz școlar gol pe un piedestal de metru pătrat (pentru a focaliza forța în zona dreaptă), peticul de pământ de sub piedestal ar experimenta la fel de multă greutate din autobuz ca în mod normal din aer.
acum desenați un pătrat de un centimetru pe un centimetru pe umăr. Cei o sută de kilometri de aer direct deasupra acelui pătrat au o masă totală de 7 kilograme. Sub influența gravitației Pământului, această masă împinge în jos pe centimetrul pătrat al umărului cu o forță de aproximativ 15 kilograme. Aceasta este aceeași cu greutatea unei mingi mari de bowling. Cu alte cuvinte, aerul împinge în jos pe inch pătrat pe umăr la fel de greu ca și în cazul în care a existat o minge de bowling mare așezat pe acel inch pătrat și nici o atmosferă. În plus, nu este nimic special despre acel inch pătrat special pe umăr. Fiecare centimetru pătrat de pe suprafața corpului tău simte 15 kilograme împingându-l din cauza aerului din atmosferă. De exemplu, dacă palma mâinii dvs. are o suprafață de 10 centimetri pătrați (ceea ce este o valoare tipică), atunci aerul împinge palma cu o forță totală egală cu greutatea a 10 bile mari de bowling. Dar de ce nu simți? Cu siguranță nu se simte ca și cum ai ține în mod constant 10 bile mari de bowling în palma mâinii tale. Răspunsul este că aerul este un fluid.
ca fluid, aerul este capabil să curgă în orice direcție și să ia orice formă. Pe măsură ce face acest lucru, aerul transmite forța de strivire a greutății sale în toate direcțiile, chiar și în sus. Țineți mâna cu palma orientată în sus. Deși este adevărat că aerul este împingând în jos pe palma cu forța de 10 bile de bowling, în același timp, aerul este împingând în sus pe partea din spate a mâinii cu forța de 10 bile de bowling. Ca urmare, forța totală pe întreaga mână este zero. Suprafețele individuale (partea superioară și inferioară a mâinii) simt presiunea aerului, dar mâna în ansamblu nu experimentează nicio forță netă din atmosferă. De aceea, nu se simte ca și cum ați fi în mod constant în jurul a zece bile de bowling în palma mâinii dvs. și de aceea o sută de kilometri de aer deasupra dvs. nu vă fixează mâna la pământ. În mod similar, deși aerul Apasă în partea de sus a capului cu sute de kilograme de forță, acesta apasă și pe bărbie și gât cu sute de kilograme de forță. Drept urmare, capul tău nu se zdrobește de trotuar. În acest fel, natura fluidă a aerului o face astfel încât greutatea atmosferei să te împingă peste tot, dar să nu te împingă în jos.
această anulare a forțelor de pe mâna ta se întâmplă numai dacă aerul atmosferic este capabil să ajungă atât la palmă, cât și la spatele mâinii tale. Dacă eliminați aerul care împinge în sus pe partea din spate a mâinii, nu va mai exista o anulare a forțelor și veți experimenta 10 bile de bowling în valoare de greutate pe mâna dvs. în general. Puteți face acest lucru parțial pornind o mașină de vid extrem de puternică în timp ce apăsați deschiderea de la capătul furtunului direct pe partea din spate a mâinii. Mașina de vid suge și îndepărtează aerul care apăsa pe partea din spate a mâinii, permițând mâinii dvs. în general să simtă forța descendentă a presiunii aerului pe palma mâinii. Probabil ați descrie această experiență ca furtunul care vă suge mâna în jos spre ea și, prin urmare, ați spune că forța pe care mâna dvs. o simte în general este o forță de tragere exercitată de furtun. În realitate, greutatea aerului de deasupra mâinii vă împinge mâna în jos spre furtunul de vid și este sursa forței.
de fiecare dată când vorbim despre aspirație, ne referim cu adevărat la îndepărtarea aerului dintr-o parte a unui obiect, astfel încât greutatea imensă a aerului din atmosferă să poată fi experimentată de obiect în general fără a fi anulată. De fiecare dată când ați avut dificultăți în a scoate o ventuză dintr-o fereastră, acea forță rezistivă pe care o experimentați este literalmente greutatea aerului atmosferei care o zdrobește de sticlă. Dacă ventuza este mare și are o etanșare bună, nu veți fi suficient de puternic pentru a scoate direct Cupa. Pur și simplu, nu sunteți suficient de puternic pentru a vă opune forței aerului care zdrobește ventuza împotriva geamului. Cu toate acestea, puteți scoate cu ușurință ventuza de pe fereastră, lăsând aerul atmosferic să ajungă în cealaltă parte a ventuzei. Împingeți un creion sau un știft între ceașcă și pahar pentru a rupe sigiliul, lăsând astfel aerul să curgă în spatele ventuzei. Odată ce se întâmplă acest lucru, forțele de pe ceașcă din aer de pe ambele părți se anulează reciproc și paharul nu mai este zdrobit de pahar. Având în vedere aceste concepte, acum ar trebui să fie evident că ventuzele nu funcționează în vidul spațiului.
chiar și atunci când forța aerului de pe spatele mâinii tale anulează forța aerului de pe palma mâinii tale, mâna ta este încă zdrobită la mijloc între aceste două forțe opuse. Din fericire, există și presiune în interiorul mâinii îndreptate spre exterior, care anulează forța interioară a presiunii aerului. Ca urmare, nu există o forță netă pe suprafața mâinii. Presiunea internă nu este cauzată de aer, ci este cauzată de apa prinsă. Presiunea internă a corpului este creată și menținută prin faptul că are celule semi-rigide care sunt pompate cu apă folosind forțele de atracție chimice dintre apă și ioni, cum ar fi sodiul. Fiecare celulă este un pic ca un balon de apă. Dacă pompați apa într-un balon, presiunea internă a apei poate anula presiunea aerului extern și balonul își păstrează forma fără a fi zdrobit.
dacă faceți un recipient etanș la aer și apoi reduceți presiunea internă, astfel încât efectul de anulare să dispară, greutatea aerului atmosferic este într-adevăr suficient de puternică pentru a zdrobi în interior recipientul. De exemplu, luați un butoi metalic gol și încălziți-l cu capacul oprit, astfel încât aerul din interiorul butoiului să se încălzească, să se extindă și să scape parțial. Acum, așezați capacul strâns și așezați butoiul într-un bazin de gheață. Pe măsură ce aerul rămas în butoi se răcește, acesta își pierde presiunea și nu mai este capabil să anuleze presiunea aerului în afara butoiului. Drept urmare, butoiul implodează.
rețineți că, chiar dacă presiunea internă a corpului și presiunea aerului extern nu sunt exact egale și, prin urmare, nu se anulează reciproc, majoritatea țesuturilor din corpul dvs. sunt suficient de puternice pentru a rezista forței nete rezultate. De exemplu, dacă plasați un om în vidul spațiului fără un costum spațial, va exista presiunea internă regulată a corpului, dar nici o presiune externă a aerului care să o anuleze. În ciuda acestei diferențe, o astfel de persoană nu va exploda, deoarece pielea este suficient de puternică pentru a rezista presiunii. Expunerea la vid dăunează într-adevăr oamenilor și chiar provoacă moartea după câteva minute, dar nu determină explozia oamenilor din diferența de presiune.
subiecte: aer, presiunea aerului, atmosfera, presiune