የሃይድሮስታቲክ ሚዛኖች፡ የፍጥረት ታሪክ፣ ክፍሎች፣ የአጠቃቀም ዘዴዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: Aaron Duncan | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-01 20:01

የፈሳሾች እና የጠጣር እፍጋትን ለማወቅ ብዛታቸውን እና መጠናቸውን ማወቅ ያስፈልግዎታል። የጅምላውን መጠን ለመለካት ምንም ችግሮች ከሌሉ, የሰውነት መጠን ትክክለኛ ዋጋ ሊታወቅ የሚችለው የታወቀ መደበኛ የጂኦሜትሪክ ቅርጽ ካለው ለምሳሌ የፕሪዝም ወይም የፒራሚድ ቅርጽ ካለው. አካሉ የዘፈቀደ ቅርጽ ካለው, ድምጹን በመደበኛ ጂኦሜትሪክ ዘዴዎች በትክክል ለመወሰን የማይቻል ነው. ነገር ግን የፈሳሽ ወይም የጠጣር እፍጋት ዋጋ በከፍተኛ ትክክለኛነት ሃይድሮስታቲክ ሚዛን በመጠቀም ሊለካ ይችላል።

ታሪካዊ ዳራ

የሰው ልጅ ከጥንት ጀምሮ የአካላትን መጠን እና መጠን በመለካት ጉዳይ ላይ ፍላጎት ነበረው። በህይወት ያሉ የታሪክ ማስረጃዎች እንደሚያሳዩት የወርቅ ዘውዱ የውሸት መሆኑን ለመወሰን የተሰጠውን ኃላፊነት ሲወጣ፣ የተገለጸው ችግር በመጀመሪያ በተሳካ ሁኔታ የተፈታው አርኪሜዲስ ነው።

አርኪሜዲስበ III ክፍለ ዘመን ዓክልበ. ከተገኘ በኋላ የሰው ልጅ 2000 አመት ገደማ ፈጅቶበታል ፈጠራን ለመፍጠር በግሪኩ የቀረፀውን አካላዊ መርህ በስራው ውስጥ ይጠቀማል። ይህ የሃይድሮስታቲክ ሚዛን ነው. በ1586 በጋሊልዮ የተፈጠረ። እነዚህ ሚዛኖች ከረዥም ጊዜ ጀምሮ የተለያዩ ፈሳሾችን እና ጠጣሮችን መጠን በትክክል ለመለካት ዋናው መንገድ ናቸው. የጋሊልዮ ሃይድሮስታቲክ ሚዛን ፎቶ ከታች ይታያል።

በመቀጠልም ልዩነታቸው ታየ - ሞር-ዌስትፋል ሚዛኖች። በእነሱ ውስጥ, ከሁለት ተመሳሳይ ማንሻዎች ይልቅ, አንድ ብቻ ጥቅም ላይ ይውላል, በእሱ ላይ የሚለካው ሸክም የተንጠለጠለበት, እና ሚዛኑን ለማግኘት በሚታወቀው የጅምላ ተንሸራታች ሸክሞች ውስጥ. የሞር-ዌስትፋል ሚዛኖች ከታች ይታያሉ።

በአሁኑ ጊዜ በሳይንሳዊ ላብራቶሪዎች ውስጥ የሃይድሮስታቲክ ሚዛኖች እምብዛም አይታዩም። እንደ ፒኮሜትር ወይም ኤሌክትሮኒክስ ሚዛኖች ባሉ ይበልጥ ትክክለኛ እና ለአጠቃቀም ቀላል በሆኑ መሳሪያዎች ተተክተዋል።

የጋሊልዮ ሚዛኖች አካላት

ይህ መሳሪያ ሁለት እጆች ያሉት ተመሳሳይ ርዝመት ያላቸው ሲሆን በማዕከላዊ አግድም ዘንግ ዙሪያ በነፃነት መሽከርከር ይችላሉ። አንድ ኩባያ ከእያንዳንዱ ሊቨር ጫፍ ላይ ተንጠልጥሏል. የታወቀ የክብደት ክብደትን ለመያዝ የተነደፈ ነው. ከጽዋዎቹ በታች መንጠቆ አለ። ከእሱ የተለያዩ ሸክሞችን ማንጠልጠል ይችላሉ።

ከክብደቶች በተጨማሪ የሃይድሮስታቲክ ሚዛን ሁለት የብረት ሲሊንደሮችን ያካትታል። ተመሳሳይ መጠን አላቸው, ከመካከላቸው አንዱ ብቻ ሙሉ በሙሉ ከብረት የተሠራ ነው, ሁለተኛው ደግሞ ባዶ ነው. በተጨማሪም የመስታወት ሲሊንደር ተካትቷል.በሚለካበት ጊዜ በፈሳሽ የተሞላ።

በጥያቄ ውስጥ ያለው መሳሪያ የአርኪሜዲስን ህግ ለማሳየት እና የፈሳሽ እና የጠጣር እፍጋትን ለመወሰን ይጠቅማል።

የአርኪሜዲስ ህግ ማሳያ

አርኪሜዲስ በፈሳሽ ውስጥ የተጠመቀ አካልን እንደሚያፈናቅለው እና የተፈናቀለው ፈሳሽ ክብደት በትክክል በሰውነት ላይ ወደ ላይ ከሚሰራው ተንሳፋፊ ኃይል ጋር እኩል ነው። የሃይድሮስታቲክ ሚዛን በመጠቀም ይህ ህግ እንዴት እንደሚረጋገጥ እናሳያለን።

በመሣሪያው የግራ ጎድጓዳ ሳህን መጀመሪያ ባዶ የብረት ሲሊንደር እና ከዚያ ሙሉ እንሰቅላለን። መሣሪያውን ለማመጣጠን በመለኪያው በቀኝ በኩል ክብደቶችን እናደርጋለን. አሁን የመስታወት ሲሊንደርን በውሃ እንሞላው እና የግራውን ጎድጓዳ ሙሉ የብረት ክብደት ሙሉ በሙሉ በውኃ ውስጥ እናስቀምጠው. የቀኝ ጎድጓዳ ሳህን ክብደት የበለጠ እንደሚሆን እና የመሳሪያው ሚዛን እንደሚታወክ ልብ ሊባል ይችላል።

ከዚያም ውሃ ወደ ባዶው የላይኛው ሲሊንደር እንቀዳለን። ሚዛኖቹ እንዴት ሚዛናቸውን እንደሚመልሱ እንይ። የብረት ሲሊንደሮች መጠኖች እኩል ስለሆኑ በአንድ ሙሉ ሲሊንደር የሚፈናቀለው የውሃ ክብደት ከፈሳሹ ውስጥ ከሚገፋው ኃይል ጋር እኩል ይሆናል።

ከታች ያለው ምስል የተገለጸውን ልምድ ያሳያል።

የጠጣር መጠን መለኪያ

ይህ የሃይድሮስታቲክ ሚዛኖች ዋና ተግባራት አንዱ ነው። ሙከራው የሚከናወነው በሚከተሉት ደረጃዎች ነው፡

• የሰውነት ክብደት ይለካዋል፣መጠን መጠኑ መገኘት አለበት። ይህንን ለማድረግ, ከአንዱ ጎድጓዳ ሳህኖች መንጠቆ ላይ ይንጠለጠላል, እና ተገቢው የክብደት ክብደት በሁለተኛው ጎድጓዳ ሳህን ላይ ይቀመጣል. ያገኘነውን እንጥቀስመንገድ የጭነቱ ምልክት ክብደት ዋጋ m_1.
• የተለካው አካል ሙሉ በሙሉ በተጣራ ውሃ በተሞላ ብርጭቆ ሲሊንደር ውስጥ ይጠመቃል። በዚህ ቦታ, አካሉ እንደገና ይመዝናል. የሚለካው ክብደት m_{2 ነበር እንበል።}
• የጠንካራውን ጥግግት ρ_{s የሚከተለውን ቀመር በመጠቀም ያሰሉ፡}

ρ_s=ρ_lm₁/(m ₁- m₂₎

እዚህ ρ_l=1 g/cm^{3 የተጣራ ውሃ ጥግግት ነው።}

በመሆኑም የጠንካራ አካልን ውፍረት ለማወቅ ክብደቱን በአየር ውስጥ እና መጠኑ በሚታወቅ ፈሳሽ ውስጥ መለካት ያስፈልጋል።

የፈሳሾችን ብዛት መወሰን

ለሃይድሮስታቲክ ሚዛኖች ስራ መሰረት የሆነው የአርኪሜዲስ መርህ በጥያቄ ውስጥ ያለውን መሳሪያ በመጠቀም የማንኛውም ፈሳሽ ጥንካሬን ለመለካት ያስችላል። እንዴት እንደተሰራ እንግለጽ፡

• የዘፈቀደ ጭነት ይወሰዳል። የብረት ጠንካራ ሲሊንደር ወይም ሌላ ማንኛውም አካል የዘፈቀደ ቅርጽ ሊሆን ይችላል. ከዚያም ጭነቱ በሚታወቅ ጥግግት ρ_l1 ባለው ፈሳሽ ውስጥ ይጠመቃል እና የጭነቱ ክብደት m_1።
• ተመሳሳይ ሸክም ከማይታወቅ ጥግግት ρ_l2 ጋር ሙሉ በሙሉ ወደ ፈሳሽ ይጠመቃል። በዚህ ጉዳይ ላይ የጅምላውን ዋጋ ይፃፉ (m_2)።
• የተለኩ እሴቶቹ በቀመሩ ውስጥ ተተኩ እና የፈሳሹን መጠን ይወስናሉ ρ_l2:

ρ_l2=ρ_l1m₂/m ₁

Bብዙ ጊዜ የተጣራ ውሃ እንደ ፈሳሽ የሚታወቅ እፍጋት (ρ_l1=1 g/cm^3)።።

ስለዚህ የጋሊልዮ ሃይድሮስታቲክ ሚዛን የንጥረ ነገሮችን እና የቁሳቁሶችን እፍጋት ለማወቅ ለመጠቀም በጣም ቀላል ነው። የውጤታቸው ትክክለኛነት በ1% ውስጥ ነው።