Давление

Принцип работы гидравлических приводов - давление жидкости

Давление — это одна из базовых физических величин, которая численно равна отношению силы к площади, на которую эта сила действует:

P=F/S

Что стоит за этой формулой? Это зависит от того, о каком давлении мы говорим. Это может быть:

  • Давление твердого тела на поверхность.
  • Давление жидкости.
  • Давление газа.

Также существуют и другие виды давления, возникающие при различных физических процессах:

Давление твердого тела

Наверное, это самое простое явление. Именно с давления твердого тела начинают изучение этого понятия в школе. Давление может возникать под действием силы тяжести или под действием какой-либо другой силы.

В случае силы тяжести давление будет выражаться по формуле P=m•g/S, где m - это масса тела, а g - ускорение свободного падения. Кстати, от давления зависит и сила трения. Именно поэтому производители автомобилей стараются сбалансировать вес автомобиля таким образом, чтобы он равномерно приходился на переднюю и заднюю оси, обеспечивая максимально эффективное и ровное торможение.

Если давление возникает под действием внешней силы, то оно вычисляется по указанной в самом начале формуле. Например, какое живое существо может создать самое большое давление? Не нужно перечислять всех самых сильных и самых больших существ. Правильный ответ — оса. Оса вонзает свое жало с совсем небольшой силой, всего 1 стотысячная Ньютона (10-5), но оно настолько острое, что площадь кончика жала составляет всего 0,0000000000000003 м2 (13•10-16), что позволяет создавать давление до 33 Гигапаскалей, что более чем в 300 раз больше, чем давление на самом дне Марианской впадины…

Давление жидкости

…а давление на дне Марианской впадины — это уже давление жидкости. Вследствие притяжения к Земле жидкость оказывает давление на дно и стенки сосуда, а также на тела, находящиеся внутри нее. Давление, обусловленное весом столба жидкости, называется гидростатическим.

P=ρ•g•h

В чем особенность давления жидкости, так это в том, что оно не зависит от формы столба жидкости. Глубина h отсчитывается по вертикали от рассматриваемой точки до уровня свободной поверхности жидкости. Для примера, вычислим давление воды в Марианской впадине:

Глубина Марианской впадины (по последним исследованиям) h=10 994 метра.
Плотность воды ρ=1000 кг/м3
P=ρ•g•h=107,8 Мегапаскаля

С помощью жидкости, и за счет того, что она практически не сжимается под действием давления можно приводить в движение самую тяжелую технику! Так, номинальное давление в в системе гидропривода экскаватора может быть до 32 Мегапаскалей.

Давление газа

Газ оказывает давление как на стенки сосуда, в котором он содержится, так и на дно сосуда (барометрическое давление) за счет теплового движения и собственного веса. Об этом я расскажу в отдельной статье: «Давление газа и атмосферное давление»