Nyomás

koncepció

a nyomás az erőnek a felületre gyakorolt aránya. Bár a szilárd anyagok nyomást gyakorolnak, a nyomás legérdekesebb példái a folyadékok—azaz gázok és folyadékok—, különösen a víz és a levegő. A nyomás számos fontos szerepet játszik a mindennapi életben,köztük a szivattyúk és Hidraulikus prések működésében. A normál Légnyomás fenntartása elengedhetetlen az emberi egészség és jólét szempontjából: a test tökéletesen illeszkedik a légkör szokásos nyomásához, és ha ez a nyomás jelentősen megváltozik, az ember káros vagy akár halálos mellékhatásokat tapasztalhat.

hogyan működik

erő és felület

amikor egy erőt merőlegesen alkalmaznak egy felületre, nyomást gyakorol arra a felületre, amely megegyezik az F és a arányával, ahol F az erő és a A felület. Ezért a nyomás (p ) képlete p = F /A. Ennek az aránynak az egyik érdekes következménye az a tény, hogy a nyomás erőváltozás nélkül növekedhet vagy csökkenhet—más szóval, ha a felület kisebb lesz, a nyomás nagyobb lesz, és fordítva.

Ha az egyik pompomlány egy másik pompomlányt tartana a vállán, miközben a fenti lány az alatta lévő lány lapockáin áll, a felső lány lába bizonyos nyomást gyakorolna az alsó lány vállára. Ez a nyomás megegyezik a felső lány súlyával (F, amely ebben az esetben a tömege szorozva a gravitáció miatti lefelé történő gyorsulással) osztva a lábának felületével. Tegyük fel tehát, hogy a felső lány kihívást jelentő akrobatikus mozdulatot hajt végre, bal lábát a jobb térdéhez támasztva, úgy, hogy a jobb lába egyedül gyakorolja súlyának teljes erejét. Most az a felület, amelyre az erő hat, felére csökkent, így az alsó lány vállára gyakorolt nyomás kétszer akkora.

ugyanezen okból—vagyis a felület csökkentése növeli a nettó nyomást—a jól szállított karate karaj sokkal hatékonyabb, mint egy nyitott kezű pofon. Ha valaki tenyerével egyenesen csapna egy deszkát, az egyetlen valószínű eredmény a kéz súlyos szúró fájdalma lenne. De ha ehelyett valaki csapást mért a táblára, merőlegesen tartva a kezét-feltéve, természetesen, az egyik a karate szakértője volt -, akkor a táblát ketté lehet osztani. Először is, az erőterhelés területe nagy, és a tábla nettó nyomása viszonylag kicsi, míg a karate karaj esetében a felület sokkal kisebb—ezért a nyomás sokkal nagyobb.

néha nagyobb felület előnyösebb. Így a hótalpak sokkal hatékonyabbak a hóban való járáshoz, mint a szokásos cipők vagy csizmák. A szokásos lábbeli nem sokkal nagyobb, mint a lábfej felülete, tökéletesen alkalmas a járdán vagy a fűben való járásra. De a mély hó, ez a viszonylag kis felület növeli a nyomást a hó, és okozza a lábát, hogy elsüllyed. A hótalp, mivel felülete lényegesen nagyobb, mint a szokásos cipőé, csökkenti az erő arányát a felülethez, ezért csökkenti a nettó nyomást.

ugyanez az elv érvényes a hó-és vízisíekre is. Mint egy hótalp, a sí lehetővé teszi a síelő számára, hogy a hó felszínén maradjon, de a hótalpakkal ellentétben a sí hosszú és vékony, így lehetővé teszi a síelő számára, hogy hatékonyabban sikljon le egy hóval borított dombról. Ami a vízi síelést illeti, az ebben a sportban tapasztalt emberek mezítláb síelhetnek, de ez trükkös. A legtöbb kezdő vízisílécet igényel, amely ismét csökkenti a síelő súlya által a víz felszínén kifejtett nettó nyomást.

nyomásmérés

a nyomást az angol és a metrikus—vagy, ahogy a tudományos közösségben nevezik, SI—rendszerek. Mivel p = F / A, minden nyomásegység az erőnek a felülethez viszonyított arányát képviseli. Az elv SI egységet pascal (Pa) vagy 1 N/m2-nek nevezzük. A newton (N), az SI erőegység megegyezik azzal az erővel, amely 1 kilogramm tömeg felgyorsításához szükséges 1 méter / másodperc sebességgel négyzet. Így egy Pascal egyenlő 1 newton nyomásával 1 négyzetméter felületen.

az angol vagy a brit rendszerben a nyomást Font / négyzet hüvelykben mérik, rövidítve lbs./ in2. Ez egyenlő 6,89 * 103 Pa, vagy 6,890 Pa. A tudósok—még az Egyesült Államokban is, ahol a brit egységrendszer uralkodik—inkább SI egységeket használnak. A brit nyomásegység azonban az amerikai járművezető mindennapi életének ismerős része, mivel az Egyesült Államokban a gumiabroncsnyomást általában Font / négyzet hüvelykben számolják. (Az ajánlott gumiabroncsnyomás egy közepes méretű autó esetében általában 30-35 lb / in2.)

a nyomás másik fontos mértéke a légkör (atm), amely a levegő által a tenger szintjén kifejtett átlagos nyomás. Angol egységekben ez 14,7 Font./ in2, SI egységekben pedig 1,013 * 105 Pa—ig-azaz 101 300 Pa-ig. Az SI rendszerben két másik speciális nyomásmérési egység is található: a rúd 105 Pa, a torr pedig 133 Pa. A meteorológusok, az időjárási mintákat tanulmányozó tudósok a millibar (mb) értéket használják, amely, amint a neve is mutatja, 0,001 Bar. A tenger szintjén a légköri nyomás körülbelül 1013 mb.

A barométer.

a torr, amelyet egykor “higany milliméterének” neveztek, megegyezik a higanyoszlop felemeléséhez szükséges nyomással (Hg kémiai szimbólum) 1 mm. Evangelista Torricelli (1608-1647) olasz fizikusról nevezték el, aki feltalálta a barométert, a légköri nyomás mérésére szolgáló eszközt.

a Torricelli által 1643-ban épített barométer hosszú, higannyal töltött üvegcsőből állt. A cső egyik végén nyitva volt, és fejjel lefelé fordult egy több higanyt tartalmazó edénybe: ezért a nyitott végét higanyba merítették, míg a tetején lévő zárt vég vákuumot alkotott—vagyis egy olyan területet, ahol a nyomás jóval alacsonyabb, mint 1 atm.

a környező levegő nyomása lefelé nyomódott a tálban lévő higany felületén, míg a cső tetején lévő vákuum gyakorlatilag nyomás nélküli területet biztosított, amelybe a higany emelkedhet. Így az a magasság, amelyre a higany emelkedett az üvegcsőben, normális légnyomást jelentett (azaz 1 atm.) Torricelli felfedezte, hogy normál légköri nyomáson a higanyoszlop 760 milliméterre emelkedett.

az 1 atm értékét tehát úgy állapítottuk meg, hogy egyenlő a 760 mm magas higanyoszlopra gyakorolt nyomással, 0 Kb C (32 F) hőmérsékleten. Továbbá Torricelli találmánya végül mind a tudományos laboratóriumok, mind a háztartások eszközévé vált. Mivel a légköri nyomás változásai hatással vannak az időjárási mintákra, sok otthoni beltéri-kültéri hőmérő ma is tartalmaz barométert.

nyomás és folyadékok

a fizika szempontjából mind a gázokat, mind a folyadékokat folyadékoknak nevezzük—vagyis olyan anyagoknak, amelyek megfelelnek a tartályuk alakjának. A légnyomás és a víznyomás tehát specifikus témák a “folyadéknyomás” nagyobb címsor alatt.”A folyadék egészen másképp reagál a nyomásra, mint a szilárd anyag. A szilárd anyag sűrűsége ellenáll a kis nyomásnak, de ha a nyomás növekszik, feszültséget és végül deformációt tapasztal. Folyadék esetén azonban a stressz inkább áramlást okoz, mint deformálódást.

a tartály által a folyadékokra kifejtett nyomásnak három jelentős jellemzője van. Először is, egy tartályban lévő folyadék, amely nem tapasztal külső mozgást, a tartály falaira merőleges erőt fejt ki. Hasonlóképpen, a tartály falai erőt fejtenek ki a folyadékra, és mindkét esetben az erő mindig merőleges a falakra.

e három jellemző mindegyikében feltételezzük, hogy a tartály véges: más szóval, a folyadéknak nincs hova mennie. Ezért a második állítás: a folyadékra gyakorolt külső nyomást egyenletesen továbbítják. Vegye figyelembe, hogy az előző állítást a “külső” kifejezés minősítette: maga a folyadék nyomást gyakorol, amelynek erőkomponense megegyezik a súlyával. Ezért az alján lévő folyadéknak sokkal nagyobb a nyomása, mint a tetején lévő folyadéknak, a fölötte lévő folyadék súlya miatt.

harmadszor, a folyadék bármely kis felületén a nyomás azonos, függetlenül a felület tájolásától. Más szavakkal, a tartály falaira merőleges folyadékterület ugyanolyan nyomást tapasztal,mint egy párhuzamos vagy a falakkal szögben. Úgy tűnik, hogy ez ellentmond az első elvnek, hogy az erő merőleges a tartály falaira. Valójában az erő egy vektormennyiség, ami azt jelenti, hogy mind nagysága, mind iránya van, míg a nyomás skalár, ami azt jelenti, hogy nagysága van, de nincs konkrét iránya.

valós alkalmazások

Pascal elve és a hidraulikus Prés

a folyadéknyomás fent leírt három jellemzőjének számos következménye és alkalmazása van, köztük az úgynevezett Pascal-elv. A nyomás SI mértékegységéhez hasonlóan Pascal elvét Blaise Pascal (1623-1662) francia matematikusról és fizikusról nevezték el, aki a három állítás közül a másodikat fogalmazta meg: hogy a folyadékra alkalmazott külső nyomás egyenletesen terjed a folyadék teljes testében. Pascal elve lett az alapja az egyik legfontosabb gépnek, a hidraulikus présnek.

a fajta egyszerű hidraulikus Prés, amelyet egy autó emelésére használnak egy autóüzletben, általában két nagy hengerből áll egymás mellett. Minden henger tartalmaz egy dugattyút, a hengereket pedig alul egy folyadékot tartalmazó csatorna köti össze. A szelepek szabályozzák a két henger közötti áramlást. Ha az egyik a dugattyút egy hengerben (a bemeneti hengerben) lenyomva nyomja meg az erőt, ez egyenletes nyomást eredményez, amely a kimenetet okozzaa második henger, felfelé tolva egy dugattyút, amely felemeli az autót.

Pascal elvének megfelelően a nyomás a hidraulikus Prés egészében azonos, és mindig megegyezik az erő és a nyomás arányával. Mindaddig, amíg ez az arány megegyezik, az F és A értékek változhatnak. Auto-shop autós csatlakozó esetén a bemeneti henger viszonylag kis felülettel rendelkezik, így az alkalmazandó erő mennyisége is viszonylag kicsi. A kimeneti henger viszonylag nagy felülettel rendelkezik, ezért viszonylag nagy erőt fejt ki az autó felemelésére. Ez a két henger közötti magasságkülönbséggel kombinálva (amelyet a könyv másutt a mechanikai előny összefüggésében tárgyalunk) lehetővé teszi egy nehéz autó viszonylag kis erőfeszítéssel történő emelését.

A hidraulikus RAM.

az autós csatlakozó a működő hidraulikus Prés egyszerű modellje, de valójában Pascal elvének sokkal több alkalmazása van. Ezek közé tartozik a hidraulikus ram, amelyet a buldózerektől kezdve a tűzoltók és a közüzemi dolgozók által a magasságok eléréséhez használt hidraulikus felvonókig használnak. Egy hidraulikus ram-ban azonban a bemeneti és kimeneti hengerek jellemzői elfordulnak az autós csatlakozók jellemzőitől.

a bemeneti henger, az úgynevezett főfékhenger, nagy felülettel rendelkezik, míg a kimeneti henger (az úgynevezett szolgahenger) kis felülettel rendelkezik. Ezenkívül-bár ez ismét a mechanikai előnyhöz, nem pedig a nyomáshoz kapcsolódó tényező, önmagában—a főfékhenger rövid, míg a szolgahenger magas. A főfékhenger nagyobb felülete miatt, mint a szolgahenger, a hidraulikus ram mechanikai előny szempontjából nem tekinthető hatékonynak: más szavakkal, az erőbevitel sokkal nagyobb, mint az erőkimenet.

ennek ellenére a hidraulikus ram ugyanolyan jól illeszkedik a céljához, mint egy autó jack. Míg az emelő egy nehéz autó rövid függőleges távolságon történő emelésére szolgál, a hidraulikus ram sokkal könnyebb rakományt (általában csak egy embert) szállít egy sokkal nagyobb függőleges tartományon keresztül—például egy fa vagy épület tetejére.

nyomáskülönbségek kihasználása

szivattyúk.

a szivattyú Pascal elvét alkalmazza, de ahelyett, hogy egyetlen tartályban tartaná a folyadékot, a szivattyú lehetővé teszi a folyadék távozását. Pontosabban, a szivattyú nyomáskülönbséget alkalmaz, aminek következtében a folyadék a nagyobb nyomású területről az alacsonyabb nyomású területre mozog. Nagyon egyszerű példa erre egy szifon tömlő, amelyet kőolaj kivonására használnak az autó gáztartályából. A tömlő egyik végén történő Szopás alacsony nyomású területet hoz létre a gáztartály viszonylag nagy nyomású területéhez képest. Végül a benzin kijön a tömlő alacsony nyomású végéből. (Szerencsével pedig a szifonozó személy képes lesz előre látni ezt, hogy ne kapjon egy falat benzint!)

A dugattyús szivattyú, összetettebb, de még mindig meglehetősen alapvető, egy függőleges hengerből áll, amely mentén egy dugattyú emelkedik és esik. A henger alja közelében két szelep található, egy bemeneti szelep, amelyen keresztül folyadék áramlik a hengerbe, valamint egy kimeneti szelep, amelyen keresztül folyadék áramlik ki belőle. A szívó löketnél, ahogy a dugattyú felfelé mozog, a szívószelep kinyílik, és lehetővé teszi a folyadék bejutását a hengerbe. A leeresztéskor a bemeneti szelep bezáródik, miközben a kimeneti szelep kinyílik, és a dugattyú által a folyadékra gyakorolt nyomás a kimeneti szelepen keresztül kényszeríti.

A dugattyús szivattyú egyik legnyilvánvalóbb alkalmazása egy autó motorjában van. Ebben az esetben természetesen a szivattyúzott folyadék benzin, amely a dugattyúkat a gyújtógyertya gyújtása által létrehozott szabályozott robbanások sorozatával tolja. A dugattyús szivattyú egy másik változatában—az a fajta, amelyet kosárlabda vagy kerékpár gumiabroncs felfújására használnak-a levegő a szivattyúzott folyadék. Ezután van egy vízszivattyú, amely szivattyúzza az ivóvizet a talajból azt is fel lehet használni, hogy eltávolítsák a kívánatos vizet egy olyan területről, ahol akadályt jelent, például egy hajó alján.

BERNOULLI elve.

Bár Pascal értékes megértést nyújtott a nyomás alkalmazásával kapcsolatban a munka elvégzéséhez, az a gondolkodó, aki először megfogalmazta a folyadékok és a nyomás közötti kapcsolat általános elveit, Daniel Bernoulli (1700-1782) svájci matematikus és fizikus volt. Bernoulli a folyadékmechanika atyja, a gázok és folyadékok viselkedésének tanulmányozása nyugalomban és mozgásban.

folyadékokkal végzett kísérletek során Bernoulli megfigyelte, hogy amikor egy cső átmérője csökken, a víz gyorsabban áramlik. Ez azt sugallta neki, hogy valamilyen erőnek kell cselekednie a vízen, egy olyan erőnek, amelyet indokoltnak kell lennie a nyomáskülönbségekből. Pontosabban, a cső szélesebb területén lassabban mozgó folyadéknak nagyobb nyomása volt, mint a cső keskenyebb részén áthaladó folyadéknak. Ennek eredményeként arra a következtetésre jutott, hogy a nyomás és a sebesség fordítottan összefügg—más szóval, ahogy az egyik nő, a másik csökken.

ezért fogalmazta meg Bernoulli elvét, amely kimondja, hogy a mozgás minden változása esetén a folyadék statikus és dinamikus nyomásának összege ugyanaz marad. A nyugalmi folyadék statikus nyomást fejt ki, amelyet általában “nyomás” alatt értünk, mint a “víznyomás” alatt.”Amint a folyadék mozogni kezd, a statikus nyomás egy része—arányos a folyadék sebességével—átalakul az úgynevezett dinamikus nyomássá vagy a mozgás nyomására. Hengeres csőben statikus nyomást gyakorolnak a tartály felületére merőlegesen, míg a dinamikus nyomás párhuzamos vele.

Bernoulli elve szerint minél nagyobb az áramlás sebessége egy folyadékban, annál nagyobb a dinamikus nyomás és annál kisebb a statikus nyomás: más szavakkal, a lassabban mozgó folyadék nagyobb nyomást gyakorol, mint a gyorsabban mozgó folyadék. Ennek az elvnek a felfedezése végül lehetővé tette a repülőgép fejlesztését.

ahogy a folyadék egy szélesebb csőből egy keskenyebbbe mozog, annak a folyadéknak a térfogata, amely egy adott időszakban egy adott távolságot megmozgat, nem változik. Mivel azonban a keskenyebb cső szélessége kisebb, a folyadéknak gyorsabban kell mozognia (vagyis nagyobb dinamikus nyomással) annak érdekében, hogy ugyanannyi folyadékmennyiséget ugyanannyi idő alatt azonos távolságra mozgasson. Ennek szemléltetésének egyik módja a folyó viselkedésének megfigyelése: széles, korlátlan régióban lassan folyik, de ha áramlását a kanyon falai szűkítik, akkor drámai módon felgyorsul.

Bernoulli elve végül a szárny alapja lett, a repülőgép szárnyának kialakítása, ha a végétől nézzük. A szárnyszárny aszimmetrikus könnycsepp alakú, az oldalára fektetve, a “zsír” végével a légáramlás felé. Amint a levegő eléri a szárny elejét, a légáram elválik, egy része áthalad a szárnyon, egy része pedig alatta. A szárny felső felülete azonban ívelt, míg az alsó felület sokkal egyenesebb.

ennek eredményeként a tetején átfolyó levegő nagyobb távolságot fed le, mint a szárny alatt áramló levegő. Mivel a folyadékok hajlamosak kompenzálni az összes tárgyat, amellyel érintkezésbe kerülnek, a felső levegő gyorsabban áramlik, hogy találkozzon a szárny hátsó végén lévő levegővel. A gyorsabb légáramlás, amint azt Bernoulli is mutatja, alacsonyabb nyomást jelez, ami azt jelenti, hogy a szárny alján lévő nyomás a repülőgépet magasan tartja.

felhajtóerő és nyomás

százhúsz évvel a Wright testvérek 1903—as első sikeres repülése előtt egy másik testvérpár-a francia Mont—golfozók-kifejlesztett egy másik repülési eszközt. Ez volt a léggömb, amely egy teljesen más elvre támaszkodott a földről való leszálláshoz: felhajtóerő, vagy egy folyadékba merített tárgy úszási hajlama. Bernoulli elvéhez hasonlóan azonban a felhajtóerő fogalma is a nyomáshoz kapcsolódik.

Az I.E. harmadik században Arkhimédész görög matematikus, fizikus és feltaláló (i. e.287-212).) felfedezte az úgynevezett Archimédész-elvet, amely szerint a folyadékba merített tárgy felhajtóereje megegyezik a tárgy által kiszorított folyadék súlyával. Ez az oka annak, hogy a hajók lebegnek: mert a felhajtóerő vagy emelőerő kevesebb, mint egyenlő a kiszorított víz súlyával.

a hajótestet olyan vízmennyiség kiszorítására vagy mozgatására tervezték, amelynek súlya nagyobb, mint maga a hajóé. A kiszorított víz súlya—Vagyis tömege szorozva a gravitáció által okozott lefelé gyorsulással-megegyezik azzal a felhajtóerővel, amelyet az óceán a hajón gyakorol. Ha a hajó súlya kisebb, mint a kiszorított víz, akkor lebeg; de ha többet nyom, elsüllyed.

az Arkhimédész-elvben szerepet játszó tényezők a sűrűségtől, a gravitációtól és a mélységtől függenek, nem pedig a nyomástól. Minél nagyobb a mélység egy folyadékban, annál nagyobb a nyomás, amely a folyadékba merített tárgyhoz nyomja. Ezenkívül a folyadék adott mélységében a teljes nyomás részben összefügg mind a sűrűséggel, mind a gravitációval, a felhajtóerő komponenseivel.

nyomás és mélység.

a folyadék által a tartály alján kifejtett nyomás egyenlő dgh-val, ahol d a sűrűség, g a gravitáció miatti gyorsulás, h pedig a tartály mélysége. A folyadék bármely részében h megegyezik a tartály mélységével, ami azt jelentimélyebbre megy, annál nagyobb a nyomás. Ezenkívül a folyadékon belüli teljes nyomás egyenlő DGH + p külső, ahol P külső a folyadék felületére kifejtett nyomás. A dugattyú-henger szerelvényben ez a nyomás a dugattyúból származik, de vízben a nyomás a légkörből származik.

ebben az összefüggésben az óceán egyfajta “konténernek” tekinthető.”A felszínén a levegő 1 atm-nek megfelelő lefelé irányuló nyomást fejt ki. Maga a víz sűrűsége egyenletes, csakúgy, mint a gravitáció miatti lefelé gyorsulás; az egyetlen változó tehát h, vagy a felszín alatti távolság. Az óceán legmélyebb pontján a nyomás hihetetlenül nagy—sokkal több, mint amit bármely ember el tudna viselni. Ez a hatalmas nyomás felfelé tolódik, ellenállva a felületén lévő tárgyak lefelé irányuló nyomásának. Ugyanakkor, ha a hajó súlya megfelelően eloszlik a hajótest mentén, a hajó maximalizálja a területet és minimalizálja az erőt, így a víz felszínén olyan lefelé irányuló nyomást gyakorol, amely kisebb, mint maga a víz felfelé irányuló nyomása. Ezért úszik.

nyomás és az emberi test

Légnyomás.

a Montgolfiers a felhajtóerő elvét nem a vízen lebegésre használta, hanem az égen lebegett a levegőnél könnyebb vízi járművel. Ennek az eredménynek a részleteit másutt tárgyalják, a felhajtóerő összefüggésében; de a levegőnél könnyebb repülés témája egy másik koncepciót sugall, amelyre az esszé során többször is utaltak: Légnyomás.

ahogy a víznyomás a legnagyobb az óceán fenekén, a légnyomás a legnagyobb a Föld felszínén—ami valójában a levegő “óceánjának” alján van. Mind a levegő, mind a víznyomás példák a hidrosztatikus nyomásra—az a nyomás, amely a folyadék testének bármely pontján fennáll a fenti folyadék súlya miatt. Légnyomás esetén a levegőt lefelé húzza a föld gravitációjának ereje, és a felszín mentén a levegő nagyobb nyomást gyakorol a fölötte lévő levegő súlya (gravitációs függvénye) miatt. A föld felszíne feletti nagy magasságokban azonban a gravitációs erő csökken, így a Légnyomás sokkal kisebb.

a szokásos tapasztalatok szerint az ember teste lenyűgöző nyomásnak van kitéve. Tekintettel a korábban tárgyalt légköri nyomás értékére, ha valaki kinyújtja a kezét—feltételezve, hogy a felület körülbelül 20 in2 (0,129 m2)—a rajta nyugvó levegő ereje közel 300 lb (136 kg)! Hogy lehet, hogy az egyik kezét nem töri össze ez a súly? Ennek az az oka, hogy maga az emberi test nyomás alatt van, és hogy a test belseje ugyanolyan nyomást gyakorol, mint a levegő.

A légnyomás változásaira adott válasz.

az emberi test valójában alkalmas az 1 atm normál légnyomásra, és ha ez a külső nyomás megváltozik, a test olyan változásokon megy keresztül, amelyek károsak vagy akár végzetesek is lehetnek. Ennek egy kisebb példája a” popping ” a fülben, amely akkor fordul elő, amikor az ember áthalad a hegyeken, vagy repülővel lovagol. A magasság változásával együtt jár a nyomás változása, így a fülben lévő nyomás is megváltozik.

mint korábban említettük, nagyobb magasságokban a légnyomás csökken, ami megnehezíti a légzést. Mivel a levegő gáz, molekulái hajlamosak arra, hogy nem vonzóak legyenek: más szavakkal, ha alacsony a nyomás, hajlamosak eltávolodni egymástól, és ennek eredményeként egy nagy magasságban lévő embernek nehézségei vannak ahhoz, hogy elegendő levegőt juttasson a tüdejébe. Az 1968-as olimpián versenyző futóknak Mexikóvárosban, egy hegyvidéki városban nagy magasságú környezetben kellett edzeniük, hogy a verseny során lélegezni tudjanak. A Colorado állambeli Denverben (más néven “Mile-High City”) versenyző baseball csapatok számára ezt a légzési hátrányt kompenzálja az a tény, hogy az alacsonyabb nyomás és ellenállás lehetővé teszi a baseball számára, hogy könnyebben mozogjon a levegőben.

Ha egy személyt ilyen magas magasságú környezetben nevelnek fel, természetesen megszokja, hogy alacsony légnyomású körülmények között lélegezzen. A perui Andokban például az emberek egész életüket több mint kétszer akkora magasságban töltik, mint Denverben, de egy alacsony magasságú területről származó személynek csak óvintézkedések megtétele után kell meglátogatnia egy ilyen helyet. Rendkívül nagy magasságban természetesen egyetlen ember sem tud lélegezni: ezért a repülőgép kabinjai nyomás alatt vannak. A legtöbb repülőgép oxigénmaszkokkal van felszerelve, amelyek a mennyezetről esnek, ha a kabin belsejében nyomásesés tapasztalható. E maszkok nélkül a kabinban mindenki meghalna.

vérnyomás.

a nyomás és az emberi test másik aspektusa a vérnyomás. Csakúgy, mint a 20/20 látás ideális, az orvosok a “120/80” célvérnyomást javasolják-de mit jelent ez? Amikor egy személy vérnyomását mérik, egy felfújható mandzsettát tekernek a felkar köré, ugyanolyan szinten, mint a szív. Ugyanakkor egy sztetoszkópot helyeznek az alsó kar artériája mentén, hogy ellenőrizzék a véráramlás hangját. A mandzsettát felfújják, hogy megállítsák a véráramlást, majd a nyomástamíg a vér csak újra elkezd folyni, gurgulázó hangot produkálva a sztetoszkópban.

a véráramlás leállításához szükséges nyomást szisztolés nyomásnak nevezzük, amely megegyezik a szív által termelt maximális nyomással. Miután a mandzsettára gyakorolt nyomás csökken, amíg a vér normálisan el nem kezd folyni—amit a sztetoszkópban a gurgulázó hang megszűnése tükröz—, az artéria nyomását ismét megmérjük. Ez a diasztolés nyomás, vagy az a nyomás, amely az artériában létezik a szív ütései között. Egészséges ember számára a szisztolés nyomásnak 120 torr-nak, a diasztolés nyomásnak pedig 80 torr-nak kell lennie.

hol lehet többet megtudni

“légköri nyomás: a levegő súlya által kifejtett erő” (weboldal). <http://kids.earth.nasa.gov/archive/air_pressure/> (április 7, 2001).Beiser, Arthur. Fizika, 5. kiadás. Reading, MA: Addison-Wesley, 1991.

“vérnyomás” (weboldal). <http://www.mckinley.uiuc.edu/health-info/dis-cond/bloodpr/bloodpr.html> (április 7, 2001).Clark, John Owen Edward. A Légkör. New York: Gloucester Press, 1992.

Cobb, Allan B. szuper tudományos projektek az óceánokról. New York: Rosen, 2000.

“A Víz alatti búvárkodás fizikája: nyomás lecke” (weboldal). <http://www.uncwil.edu/nurc/aquarius/lessons/pressure.html> (április 7, 2001).

Provenzo, Eugene F. és Asterie Baker Provenzo. 47 könnyen elvégezhető klasszikus kísérlet. Illusztrációk: Peter A. Zorn, Jr. New York: Dover Publications, 1989.

“Understanding Air Pressure” USA Today (weboldal). <http://www.usatoday.com/weather/wbarocx.html> (április 7, 2001).zubrowski, Bernie. Léggömbök: felfújható játékok építése és kísérletezése. Illusztrálta: Roy Doty. New York: Morrow Junior Books, 1990.

főbb kifejezések

légkör:

a nyomás mértéke, rövidítve “atm”, amely megegyezik a levegő által a tenger szintjén kifejtett átlagos nyomással. Angol egységekben ez 14,7 Font / négyzet hüvelyk, SI egységekben pedig 101 300 Pascal.

barométer:

a légköri nyomást enyhítő eszközforma.

felhajtóerő:

a folyadékban lebegő tárgy hajlama.

folyadék:

minden olyan anyag, legyen az gáz vagy folyadék, amely megfelel a tartály alakjának.

FOLYADÉKMECHANIKA:

a gázok és folyadékok viselkedésének vizsgálata nyugalomban és mozgásban.

hidrosztatikus nyomás:

az a nyomás, amely a folyadéktest bármely pontján fennáll a fenti folyadék súlya miatt.

PASCAL:

a nyomás SI vagy metrikus egysége, rövidítve “Pa”, egyenlő 1 N/m2.

PASCAL elve:

Blaise Pascal (1623-1662) francia matematikus és fizikus által megfogalmazott állítás, amely szerint a folyadékra gyakorolt külső nyomás egyenletesen terjed a folyadék egész testében.

nyomás:

az erő és a felület aránya, ha az erőt az adott felületre merőleges irányban alkalmazzák. A nyomás (p ) képlete p = F /A, ahol F az erő, A pedig a felület.