На уроках вы узнали, что давление жидкостей и газов можно измерять при помощи манометров – жидостных и не содержащих жидкости – деформационных. Рассмотрим более подробно именно деформационный манометр. В основе его работы лежит деформация (изгиб) упругой дугообразной трубки 1. При помощи двух тяг 2 движение концов трубки передается стрелке 3, которая закреплена на оси 4. Конец стрелки передвигается по шкале 5. Трубка, стрелка и шкала помещены внутрь корпуса 6. При увеличении давления воздуха внутри трубки ее концы распрямляются и вызывают смещение стрелки вправо по шкале.

Чтобы понять работу этого манометра, проведем из его центра два радиуса и мысленно вырежем из правой части трубки малый сегмент. На левой части чертежа изображен случай, когда давление воздуха в трубке такое же, как и вокруг нее, то есть атмосферное. Соответственно, силы, с которыми воздух в трубке давит изнутри наружу (зеленые векторы) попарно равны силам, с которыми атмосфера давит на трубку снаружи (синие векторы). Заметьте, что векторы одного цвета имеют разную длину, так как согласно формуле F=pS при постоянном давлении сила тем больше, чем больше площадь.

На правой части чертежа изображен случай, когда давление воздуха внутри трубки возросло: длина зелёных векторов увеличилась (и мы закрасили их красным цветом). Так как длина синих векторов не изменилась, теперь силы не являются попарно уравновешенными. Поэтому, согласно свойству уравновешенных сил, рассматриваемое нами тело (сегмент трубки) не должен оставаться в покое. Эта часть трубки сдвинется вправо.

Трубку можно разделить на бесконечное множество сегментов. Рассмотрев силы, действующие на каждый из них, мы убедимся, что при увеличении давления трубка будет разгибаться, а при уменьшении – скручиваться, чем вызовет передвижение стрелки по шкале.

(C) 2005. Кривченко Игорь Викторович (г. Москва)