Presiune

CONCEPT

presiunea este raportul dintre forță și suprafața pe care este exercitată. Deși solidele exercită presiune, cele mai interesante exemple de presiune implică fluide—adică gaze și lichide—și în special apă și aer. Presiunea joacă o serie de roluri importante în viața de zi cu zi, printre care funcția sa în funcționarea pompelor și preselor hidraulice. Menținerea presiunii aerului obișnuit este esențială pentru sănătatea și bunăstarea umană: corpul este perfect adaptat la presiunea obișnuită a atmosferei și, dacă această presiune este modificată semnificativ, o persoană poate prezenta efecte secundare dăunătoare sau chiar fatale.

cum funcționează

forța și suprafața

când o forță este aplicată perpendicular pe o suprafață, ea exercită presiune pe acea suprafață egală cu raportul dintre F și A, unde F este forța și A Suprafața. Prin urmare, formula pentru presiune (p) este p = F /A. O consecință interesantă a acestui raport este faptul că presiunea poate crește sau scădea fără nicio modificare a forței—cu alte cuvinte, dacă suprafața devine mai mică, presiunea devine mai mare și invers.

dacă o majoretă ar ține o altă majoretă pe umeri, cu fata de deasupra stând pe omoplații fetei de dedesubt, picioarele fetei superioare ar exercita o anumită presiune asupra umerilor fetei inferioare. Această presiune ar fi egală cu greutatea fetei superioare (F, care în acest caz este masa ei înmulțită cu accelerația descendentă datorată gravitației) împărțită la suprafața picioarelor ei. Să presupunem, așadar, că fata superioară execută o mișcare acrobatică provocatoare, aducându-și piciorul stâng în sus pentru a se odihni de genunchiul drept, astfel încât piciorul drept singur să exercite toată forța greutății sale. Acum, suprafața pe care se exercită forța a fost redusă la jumătate din magnitudinea sa și, astfel, presiunea pe umărul fetei inferioare este de două ori mai mare.

din același motiv—adică acea reducere a suprafeței crește presiunea netă—un cotlet de karate bine livrat este mult mai eficient decât o palmă deschisă. Dacă cineva ar plesni o scândură cu palma, singurul rezultat probabil ar fi o durere severă înțepătoare pe mână. Dar dacă, în schimb, cineva ar da o lovitură tablei, cu mâna ținută perpendicular—cu condiția, desigur, ca unul să fie expert în karate—tabla ar putea fi împărțită în două. În primul rând, zona de efort de forță este mare, iar presiunea netă la bord relativ mică, în timp ce în cazul tăierii karate, suprafața este mult mai mică—și, prin urmare, presiunea este mult mai mare.

uneori, este preferabilă o suprafață mai mare. Astfel, snowshoes sunt mult mai eficiente pentru mersul pe zăpadă decât pantofii obișnuiți sau cizmele. Încălțămintea obișnuită nu este mult mai mare decât suprafața piciorului, perfect potrivită pentru mersul pe trotuar sau pe iarbă. Dar cu zăpadă adâncă, această suprafață relativ mică crește presiunea asupra zăpezii și face ca picioarele să se scufunde. Snowshoe-ul, deoarece are o suprafață semnificativ mai mare decât cea a unui pantof obișnuit, reduce raportul dintre forță și suprafață și, prin urmare, scade presiunea netă.

același principiu se aplică schiurilor de zăpadă și schiurilor de apă. Ca un snowshoe, un schi face posibil ca schiorul să rămână pe suprafața înzăpezit, dar spre deosebire de un snowshoe, un schi este lung și subțire, permițând astfel schiorului să alunece mai eficient pe un deal acoperit de zăpadă. În ceea ce privește schiul pe apă, oamenii cu experiență în acest sport pot schia desculți, dar este dificil. Majoritatea începătorilor necesită schiuri de apă, care reduc din nou presiunea netă exercitată de greutatea schiorului pe suprafața apei.

presiunea de măsurare

presiunea este măsurată de un număr de unități în limba engleză și metrică—sau, așa cum se numește în comunitatea științifică, sistemele SI. Deoarece p = F / a, toate unitățile de presiune reprezintă un anumit raport de forță la suprafață. Principiul si unitate se numește pascal (Pa), sau 1 N/m2. Un newton (N), unitatea de forță SI, este egal cu forța necesară pentru a accelera 1 kilogram de masă la o rată de 1 metru pe secundă pătrat. Astfel, un Pascal este egal cu presiunea de 1 newton pe o suprafață de 1 metru pătrat.

în sistemul englez sau Britanic, presiunea este măsurată în termeni de lire sterline pe inch pătrat, abreviat ca lbs./ in2. Aceasta este egală cu 6,89 * 103 Pa sau 6.890 Pa. Oamenii de știință—chiar și cei din Statele Unite, unde predomină sistemul britanic de unități—preferă să utilizeze unități SI. Cu toate acestea, unitatea britanică de presiune este o parte familiară a vieții de zi cu zi a unui șofer American, deoarece presiunea în anvelope în Statele Unite este de obicei calculată în termeni de lire sterline pe inch pătrat. (Presiunea recomandată în anvelope pentru o mașină de dimensiuni medii este de obicei 30-35 lb/in2.)

o altă măsură importantă a presiunii este atmosfera (atm), care presiunea medie exercitată de aer la nivelul mării. În unitățile engleze, aceasta este egală cu 14,7 lbs./ in2, și în unități SI la 1.013 * 105 Pa—adică 101.300 Pa. Există, de asemenea, alte două unități specializate de măsurare a presiunii în sistemul SI: bara, egală cu 105 Pa, și torr, egală cu 133 Pa. Meteorologii, oamenii de știință care studiază modelele meteorologice, folosesc millibar (mb), care, după cum sugerează și numele său, este egal cu 0,001 Bari. La nivelul mării, presiunea atmosferică este de aproximativ 1.013 mb.

Barometrul.

torr, odată cunoscut sub numele de „milimetru de mercur”, este egal cu presiunea necesară pentru a ridica o coloană de mercur (simbol chimic Hg) 1 mm. este numit pentru fizicianul Italian Evangelista Torricelli (1608-1647), care a inventat Barometrul, un instrument pentru măsurarea presiunii atmosferice.

Barometrul, construit de Torricelli în 1643, consta dintr-un tub lung de sticlă umplut cu mercur. Tubul a fost deschis la un capăt și s—a întors cu susul în jos într-un vas care conține mai mult mercur: prin urmare, capătul deschis a fost scufundat în mercur, în timp ce capătul închis din vârf a constituit un vid-adică o zonă în care presiunea este mult mai mică de 1 atm.

presiunea aerului înconjurător a împins în jos pe suprafața mercurului din vas, în timp ce vidul din partea superioară a tubului a furnizat o zonă practic fără presiune, în care mercurul ar putea crește. Astfel, înălțimea la care mercurul a crescut în tubul de sticlă a reprezentat presiunea normală a aerului (adică 1 atm.) Torricelli a descoperit că la presiunea atmosferică standard, coloana de mercur a crescut la 760 de milimetri.

valoarea de 1 atm a fost astfel stabilită ca fiind egală cu presiunea exercitată pe o coloană de mercur înaltă de 760 mm la o temperatură de 0 CTF C (32 CTF F). Mai mult, invenția lui Torricelli a devenit în cele din urmă un accesoriu atât al laboratoarelor științifice, cât și al gospodăriilor. Deoarece modificările presiunii atmosferice au un efect asupra modelelor meteorologice, multe termometre interioare-exterioare de acasă includ astăzi și un barometru.

presiune și fluide

în termeni fizici, atât gazele, cât și lichidele sunt denumite fluide—adică substanțe care se conformează formei recipientului lor. Presiunea aerului și presiunea apei sunt astfel subiecte specifice sub titlul mai mare al ” presiunii fluidului.”Un fluid răspunde la presiune destul de diferit decât un solid. Densitatea unui solid îl face rezistent la aplicații mici de presiune, dar dacă presiunea crește, acesta suferă tensiune și, în cele din urmă, deformare. Cu toate acestea, în cazul unui fluid, stresul îl determină să curgă mai degrabă decât să se deformeze.

există trei caracteristici semnificative ale presiunii exercitate asupra fluidelor de către un recipient. În primul rând, un fluid dintr-un recipient care nu se confruntă cu nicio mișcare externă exercită o forță perpendiculară pe pereții recipientului. La fel, pereții containerului exercită o forță asupra fluidului și, în ambele cazuri, forța este întotdeauna perpendiculară pe pereți.

în fiecare dintre aceste trei caracteristici, se presupune că recipientul este finit: cu alte cuvinte, fluidul nu are unde să meargă. Prin urmare, a doua afirmație: presiunea externă exercitată asupra fluidului este transmisă uniform. Rețineți că afirmația precedentă a fost calificată de termenul „extern”: fluidul însuși exercită presiune a cărei componentă de forță este egală cu greutatea sa. Prin urmare, fluidul din partea de jos are o presiune mult mai mare decât fluidul din partea de sus, datorită greutății fluidului de deasupra acestuia.în al treilea rând, presiunea pe orice suprafață mică a fluidului este aceeași, indiferent de orientarea suprafeței respective. Cu alte cuvinte, o zonă de fluid perpendiculară pe pereții recipientului are aceeași presiune ca una paralelă sau la un unghi față de pereți. Acest lucru poate părea să contrazică primul principiu, că forța este perpendiculară pe pereții containerului. De fapt, forța este o cantitate vectorială, ceea ce înseamnă că are atât magnitudine, cât și direcție, în timp ce presiunea este un scalar, ceea ce înseamnă că are magnitudine, dar nu are o direcție specifică.

aplicații din viața reală

principiul lui Pascal și presa hidraulică

cele trei caracteristici ale presiunii fluidului descrise mai sus au o serie de implicații și aplicații, printre care, ceea ce este cunoscut sub numele de principiul lui Pascal. La fel ca unitatea de presiune SI, principiul lui Pascal poartă numele lui Blaise Pascal (1623-1662), un matematician și fizician francez care a formulat a doua dintre cele trei afirmații: că presiunea externă aplicată asupra unui fluid este transmisă uniform pe întregul corp al acelui fluid. Principiul lui Pascal a devenit baza pentru una dintre mașinile importante dezvoltate vreodată, presa hidraulică.

o presă hidraulică simplă din soiul folosit pentru a ridica o mașină într-un magazin auto constă de obicei din doi cilindri mari unul lângă altul. Fiecare cilindru conține un piston, iar cilindrii sunt conectați în partea de jos printr-un canal care conține fluid. Supapele controlează fluxul între cei doi cilindri. Când se aplică forța prin apăsarea pistonului într-un cilindru (cilindrul de intrare), aceasta produce o presiune uniformă care provoacă ieșirea în al doilea cilindru, împingând în sus un piston care ridică mașina.în conformitate cu principiul lui Pascal, presiunea în întreaga presă hidraulică este aceeași și va fi întotdeauna egală cu raportul dintre forță și presiune. Atâta timp cât acest raport este același, valorile lui F și A pot varia. În cazul unui cric auto-Magazin, cilindrul de intrare are o suprafață relativ mică și, prin urmare, cantitatea de forță care trebuie aplicată este relativ mică. Cilindrul de ieșire are o suprafață relativ mare și, prin urmare, exercită o forță relativ mare pentru a ridica mașina. Acest lucru, combinat cu diferența de înălțime dintre cei doi cilindri (discutată în contextul avantajului mecanic în altă parte în această carte), face posibilă ridicarea unui automobil greu cu o cantitate relativ mică de efort.

RAM hidraulic.

cricul auto este un model simplu al presei hidraulice în funcțiune, dar, de fapt, principiul lui Pascal are mult mai multe aplicații. Printre acestea se numără Berbecul hidraulic, utilizat în mașini, de la buldozere la ascensoarele hidraulice utilizate de pompieri și lucrătorii utilitari pentru a ajunge la înălțimi. Cu toate acestea, într-un berbec hidraulic, caracteristicile cilindrilor de intrare și ieșire sunt inversate de cele ale unui cric auto.

cilindrul de intrare, numit cilindrul principal, are o suprafață mare, în timp ce cilindrul de ieșire (numit cilindrul slave) are o suprafață mică. În plus—deși din nou, acesta este un factor legat mai degrabă de avantajul mecanic decât de presiune, în sine—cilindrul principal este scurt, în timp ce cilindrul sclav este înalt. Datorită suprafeței mai mari a cilindrului principal în comparație cu cea a cilindrului slave, Berbecul hidraulic nu este considerat eficient în ceea ce privește avantajul mecanic: cu alte cuvinte, forța de intrare este mult mai mare decât forța de ieșire.

cu toate acestea, Berbecul hidraulic este la fel de potrivit pentru scopul său ca un cric auto. În timp ce cricul este realizat pentru ridicarea unui automobil greu pe o distanță verticală scurtă, Berbecul hidraulic transportă o încărcătură mult mai ușoară (de obicei doar o singură persoană) printr—o gamă verticală mult mai mare-spre vârful unui copac sau clădire, de exemplu.

exploatarea diferențelor de presiune

pompe.

o pompă folosește principiul lui Pascal, dar în loc să țină lichidul într-un singur recipient, o pompă permite fluidului să scape. Mai exact, pompa utilizează o diferență de presiune, determinând trecerea fluidului dintr-o zonă cu presiune mai mare la una cu presiune mai mică. Un exemplu foarte simplu în acest sens este un furtun sifon, folosit pentru a extrage petrol din rezervorul de gaz al unei mașini. Aspirarea pe un capăt al furtunului creează o zonă de presiune scăzută în comparație cu zona de presiune relativ ridicată a rezervorului de gaz. În cele din urmă, benzina va ieși din capătul de joasă presiune al furtunului. (Și cu noroc, persoana care sifonează va putea anticipa acest lucru, astfel încât să nu primească o gură de benzină!)

pompa cu piston, mai complexă, dar totuși destul de simplă, constă dintr-un cilindru vertical de-a lungul căruia un piston se ridică și cade. În apropierea fundului cilindrului se află două supape, o supapă de admisie prin care curge fluid în cilindru și o supapă de ieșire prin care curge fluid din acesta. Pe cursa de aspirație, pe măsură ce pistonul se deplasează în sus, supapa de admisie se deschide și permite fluidului să intre în cilindru. Pe downstroke, supapa de admisie se închide în timp ce supapa de evacuare se deschide, iar presiunea furnizată de piston asupra fluidului o forțează prin supapa de evacuare.

una dintre cele mai evidente aplicații ale pompei cu piston este în motorul unui automobil. În acest caz, desigur, fluidul pompat este benzina, care împinge pistoanele oferind o serie de explozii controlate create de aprinderea bujiei gazului. Într—o altă varietate de pompe cu piston—tipul folosit pentru a umfla o minge de baschet sau o anvelopă de bicicletă-aerul este fluidul pompat. Apoi, există o pompă pentru apă, care pompează apa potabilă de la sol poate fi folosită și pentru a îndepărta apa dorită dintr-o zonă în care este o piedică, de exemplu, în fundul unei bărci.

principiul lui BERNOULLI.

deși Pascal a oferit o înțelegere valoroasă cu privire la utilizarea presiunii pentru efectuarea muncii, gânditorul care a formulat pentru prima dată principii generale privind relația dintre fluide și presiune a fost matematicianul și fizicianul elvețian Daniel Bernoulli (1700-1782). Bernoulli este considerat tatăl mecanicii fluidelor, studiul comportamentului gazelor și lichidelor în repaus și în mișcare.

în timp ce efectua experimente cu lichide, Bernoulli a observat că atunci când diametrul unei țevi este redus, apa curge mai repede. Acest lucru i-a sugerat că trebuie să acționeze o anumită forțăpe apă, o forță pe care a motivat-o trebuie să apară din diferențele de presiune. Mai exact, fluidul cu mișcare mai lentă din zona mai largă a țevii avea o presiune mai mare decât porțiunea fluidului care se deplasa prin partea mai îngustă a țevii. Drept urmare, el a concluzionat că presiunea și viteza sunt invers legate—cu alte cuvinte, pe măsură ce una crește, cealaltă scade.prin urmare, el a formulat principiul lui Bernoulli, care afirmă că pentru toate schimbările în mișcare, suma presiunii statice și dinamice într-un fluid rămâne aceeași. Un fluid în repaus exercită presiune statică, care se înțelege în mod obișnuit prin „presiune”, ca în „presiunea apei”.”Pe măsură ce fluidul începe să se miște, totuși, o parte din presiunea statică—proporțională cu viteza fluidului—este transformată în ceea ce este cunoscut sub numele de presiune dinamică sau presiunea mișcării. Într-o țeavă cilindrică, presiunea statică este exercitată perpendicular pe suprafața recipientului, în timp ce presiunea dinamică este paralelă cu aceasta.

conform principiului lui Bernoulli, cu cât este mai mare viteza de curgere într-un fluid, cu atât este mai mare presiunea dinamică și cu atât este mai mică presiunea statică: cu alte cuvinte, fluidul cu mișcare mai lentă exercită o presiune mai mare decât fluidul cu mișcare mai rapidă. Descoperirea acestui principiu a făcut posibilă în cele din urmă dezvoltarea avionului.

pe măsură ce fluidul se deplasează de la o conductă mai largă la una mai îngustă, volumul acelui fluid care se deplasează la o anumită distanță într-o anumită perioadă de timp nu se schimbă. Dar, deoarece lățimea țevii mai înguste este mai mică, fluidul trebuie să se miște mai repede (adică cu o presiune dinamică mai mare) pentru a muta aceeași cantitate de fluid la aceeași distanță în aceeași perioadă de timp. O modalitate de a ilustra acest lucru este de a observa comportamentul unui râu: într-o regiune largă, fără restricții, curge încet, dar dacă fluxul său este îngustat de pereții canionului, atunci se accelerează dramatic.

principiul lui Bernoulli a devenit în cele din urmă baza aripii avionului, designul aripii unui avion atunci când este văzut de la capăt. O aripă are forma unei lacrimi asimetrice așezate pe partea sa, cu capătul” gras ” spre fluxul de aer. Pe măsură ce aerul lovește partea din față a paletei, fluxul de aer se împarte, o parte din acesta trecând peste aripă și o parte trecând pe dedesubt. Cu toate acestea, suprafața superioară a paletei este curbată, în timp ce suprafața inferioară este mult mai dreaptă.

ca urmare, aerul care curge deasupra are o distanță mai mare de acoperit decât aerul care curge sub aripă. Deoarece fluidele au tendința de a compensa toate obiectele cu care intră în contact, aerul din partea de sus va curge mai repede pentru a se întâlni cu aerul din partea de jos, la capătul din spate al aripii. Fluxul de aer mai rapid, așa cum a demonstrat Bernoulli, indică o presiune mai mică, ceea ce înseamnă că presiunea de pe fundul aripii menține avionul în sus.

flotabilitate și presiune

cu o sută douăzeci de ani înainte de primul zbor cu avionul de succes al fraților Wright în 1903, o altă pereche de frați—Mont-golfiers din Franța—au dezvoltat un alt mijloc de zbor. Acesta a fost balonul, care s-a bazat pe un principiu complet diferit pentru a coborî de la sol: flotabilitatea sau tendința unui obiect scufundat într-un fluid de a pluti. Cu toate acestea, ca și în cazul principiului lui Bernoulli, conceptul de flotabilitate este legat de presiune.în secolul al III-lea î.hr., matematicianul, fizicianul și inventatorul Grec Arhimede (c. 287-212 î.hr.) a descoperit ceea ce a devenit cunoscut sub numele de principiul lui Arhimede, care susține că forța plutitoare a unui obiect scufundat în fluid este egală cu greutatea fluidului deplasat de obiect. Acesta este motivul pentru care navele plutesc: deoarece forța plutitoare sau de ridicare a acestora este mai mică decât egală cu greutatea apei pe care o deplasează.

carena unei nave este proiectată să deplaseze sau să deplaseze o cantitate de apă a cărei greutate este mai mare decât cea a navei în sine. Greutatea apei deplasate—adică masa sa înmulțită cu accelerația descendentă cauzată de gravitație-este egală cu forța plutitoare pe care oceanul o exercită asupra navei. Dacă nava cântărește mai puțin decât apa pe care o deplasează, va pluti; dar dacă cântărește mai mult, se va scufunda.factorii implicați în principiul lui Arhimede depind mai degrabă de densitate, gravitație și adâncime decât de presiune. Cu toate acestea, cu cât este mai mare adâncimea într-un fluid, cu atât este mai mare presiunea care împinge împotriva unui obiect scufundat în fluid. Mai mult, presiunea totală la o adâncime dată într-un fluid este legată parțial atât de densitate, cât și de gravitație, componente ale forței plutitoare.

presiune și adâncime.

presiunea pe care un fluid o exercită pe fundul recipientului său este egală cu dgh, unde d este densitatea, g accelerația datorată gravitației și h adâncimea recipientului. Pentru orice porțiune a fluidului, h este egală cu adâncimea sa în interiorul recipientului, ceea ce înseamnă căcel mai adânc merge, cu atât este mai mare presiunea. Mai mult, presiunea totală din fluid este egală cu dgh + p extern, unde P extern este presiunea exercitată pe suprafața fluidului. Într-un ansamblu piston și cilindru, această presiune provine de la piston, dar în apă, presiunea provine din atmosferă.

în acest context, oceanul poate fi privit ca un tip de „container”.”La suprafața sa, aerul exercită o presiune descendentă egală cu 1 atm. Densitatea apei în sine este uniformă, la fel ca și accelerația descendentă datorată gravitației; singura variabilă, atunci, este h, sau Distanța de sub suprafață. În cele mai adânci colțuri ale oceanului, presiunea este incredibil de mare—mult mai mult decât ar putea suporta orice ființă umană. Această cantitate mare de presiune împinge în sus, rezistând presiunii descendente a obiectelor de pe suprafața sa. În același timp, dacă greutatea unei bărci este dispersată corespunzător de-a lungul corpului său, nava maximizează suprafața și minimizează forța, exercitând astfel o presiune descendentă pe suprafața apei care este mai mică decât presiunea ascendentă a apei în sine. Prin urmare, plutește.

presiunea și corpul uman

presiunea aerului.

Montgolfiers au folosit principiul flotabilității nu pentru a pluti pe apă, ci pentru a pluti pe cer cu o ambarcațiune mai ușoară decât aerul. Detaliile acestei realizări sunt discutate în altă parte, în contextul flotabilității; dar subiectul zborului mai ușor decât aerul sugerează un alt concept la care s-a făcut aluzie de mai multe ori pe parcursul acestui eseu: presiunea aerului.așa cum presiunea apei este cea mai mare la fundul oceanului, presiunea aerului este cea mai mare la suprafața Pământului—care, de fapt, se află la fundul unui „ocean” de aer. Atât presiunea aerului, cât și cea a apei sunt exemple de presiune hidrostatică—presiunea care există în orice loc dintr-un corp de fluid datorită greutății fluidului de mai sus. În cazul presiunii aerului, aerul este tras în jos de forța gravitației Pământului, iar aerul de-a lungul suprafeței are o presiune mai mare datorită greutății (o funcție de gravitație) a aerului de deasupra acestuia. Cu toate acestea, la înălțimi mari deasupra suprafeței Pământului, forța gravitațională este diminuată și, astfel, presiunea aerului este mult mai mică.

în experiența obișnuită, corpul unei persoane este supus unei cantități impresionante de presiune. Având în vedere valoarea presiunii atmosferice discutată mai devreme, dacă cineva își întinde mâna—presupunând că suprafața este de aproximativ 20 in2 (0,129 m2)—forța aerului care se sprijină pe ea este de aproape 300 lb (136 kg)! Cum se face, deci, că o mână nu este zdrobită de toată această greutate? Motivul este că corpul uman însuși este sub presiune și că interiorul corpului exercită o presiune egală cu cea a aerului.

răspunsul la schimbările de presiune a aerului.

corpul uman este, de fapt, potrivit pentru presiunea normală a aerului de 1 atm, iar dacă acea presiune externă este modificată, corpul suferă modificări care pot fi dăunătoare sau chiar fatale. Un exemplu minor în acest sens este „popping” în urechi care apare atunci când unul conduce prin munți sau plimbări într-un avion. Odată cu schimbările de altitudine apar modificări ale presiunii și, astfel, presiunea din urechi se schimbă și ea.

după cum sa menționat mai devreme, la altitudini mai mari, presiunea aerului este diminuată, ceea ce face mai dificilă respirația. Deoarece aerul este un gaz, moleculele sale au tendința de a nu fi atractive: cu alte cuvinte, atunci când presiunea este scăzută, ele tind să se îndepărteze unele de altele, iar rezultatul este că o persoană aflată la o altitudine mare are dificultăți în a obține suficient aer în plămâni. Alergătorii care concurau la Jocurile Olimpice din 1968 la Mexico City, un oraș din munți, au trebuit să se antreneze în medii de mare altitudine, astfel încât să poată respira în timpul competiției. Pentru echipele de baseball care concurează în Denver, Colorado (cunoscut sub numele de „orașul înalt de Mile”), acest dezavantaj în respirație este compensat de faptul că presiunea și rezistența reduse permit unui baseball să se miște mai ușor prin aer.

dacă o persoană este crescută într-un mediu atât de înalt, desigur, se obișnuiește să respire în condiții de presiune scăzută a aerului. În Anzii peruani, de exemplu, oamenii își petrec întreaga viață la o înălțime de peste două ori mai mare decât cea din Denver, dar o persoană dintr-o zonă de joasă altitudine ar trebui să viziteze o astfel de locație numai după ce a luat măsuri de precauție. La înălțimi extrem de mari, desigur, niciun om nu poate respira: prin urmare, cabinele de avion sunt presurizate. Majoritatea avioanelor sunt echipate cu măști de oxigen, care cad din tavan dacă interiorul cabinei are o scădere a presiunii. Fără aceste măști, toată lumea din cabină ar muri.

tensiunea arterială.

un alt aspect al presiunii și al corpului uman este tensiunea arterială. Așa cum viziunea 20/20 este ideală, medicii recomandă o tensiune arterială țintă de „120 peste 80″—dar ce înseamnă asta? Când se măsoară tensiunea arterială a unei persoane, o manșetă gonflabilă este înfășurată în jurul brațului superior la același nivel cu inima. În același timp, un stetoscop este plasat de-a lungul unei artere din brațul inferior pentru a monitoriza sunetul fluxului sanguin. Manșeta este umflată pentru a opri fluxul sanguin, apoi presiuneaeste eliberat până când sângele începe să curgă din nou, producând un sunet în stetoscop.

presiunea necesară pentru a opri fluxul sanguin este cunoscută sub numele de presiunea sistolică, care este egală cu presiunea maximă produsă de inimă. După ce presiunea asupra manșetei este redusă până când sângele începe să curgă în mod normal—ceea ce se reflectă prin încetarea sunetului care curge în stetoscop—presiunea arterei este măsurată din nou. Aceasta este presiunea diastolică sau presiunea care există în artera dintre loviturile inimii. Pentru o persoană sănătoasă, presiunea sistolică ar trebui să fie de 120 torr, iar presiunea diastolică de 80 torr.

unde să aflați mai multe

„Presiunea atmosferică: forța exercitată de greutatea aerului” (site-ul web). <http://kids.earth.nasa.gov/archive/air_pressure/> (7 aprilie 2001).

Beiser, Arthur. Fizică, ediția a 5-a. Lectură, MA: Addison-Wesley, 1991.

„tensiunea arterială” (site-ul Web). <http://www.mckinley.uiuc.edu/health-info/dis-cond/bloodpr/bloodpr.html> (7 aprilie 2001).Clark, John Owen Edward. Atmosfera. New York: Gloucester Press, 1992.

Cobb, Allan B. Super proiecte științifice despre oceane. New York: Rosen, 2000.

„fizica scufundărilor subacvatice: lecție de presiune” (site-ul Web). <http://www.uncwil.edu/nurc/aquarius/lessons/pressure.html> (7 aprilie 2001).Provenzo, Eugene F. și Asterie Baker Provenzo. 47 de experimente clasice ușor de făcut. Ilustrații de Peter A. Zorn, Jr. New York: Dover Publications, 1989.

„înțelegerea presiunii aerului” USA Today (site-ul Web). <http://www.usatoday.com/weather/wbarocx.html> (7 aprilie 2001).

Zubrowski, Bernie. Baloane: construirea și experimentarea cu jucării gonflabile. Ilustrat de Roy Doty. New York: Morrow Junior Books, 1990.

termeni cheie

atmosferă:

o măsură a presiunii, prescurtată „atm” și egală cu presiunea medie exercitată de aer la nivelul mării. În unitățile englezești, aceasta este egală cu 14,7 lire sterline pe inch pătrat, iar în unitățile SI la 101.300 Pascali.

barometru:

o formă de instrument care ușurează presiunea atmosferică.

flotabilitate:

tendința unui obiect cufundat într-un fluid de a pluti.

FLUID:

orice substanță, gaz sau lichid, care este conformă cu forma containerului său.

mecanica fluidelor:

studiul comportamentului gazelor și lichidelor în repaus și în mișcare.

presiunea hidrostatică:

presiunea care există în orice loc într-un corp de fluid datorită greutății fluidului de mai sus.

PASCAL:

principiul SI sau metricunitate de presiune, abreviată „Pa” și egală cu 1 N / m2.

principiul lui PASCAL:

o afirmație, formulată de matematicianul și fizicianul francez Blaise Pascal (1623-1662), care susține că presiunea externă aplicată asupra unui fluid este transmisă uniform în întregul corp al acelui fluid.

presiune:

raportul dintre forță și suprafață, atunci când forța este aplicată într-o direcție perpendiculară pe acea suprafață. Formula pentru presiune (p) este p = F /A, unde F este forța și A Suprafața.