Hydrostaattinen tasapaino viittaavoimatasapaino pitää kaasujen ja nesteiden vakaa . Tunnelma maapallon ympäri , esimerkiksi on hydrostaattinen tasapaino — Jos ei , niinilma romahtaisi alas pieneen kerrokseen juuri pinnan yläpuolella , tai se olisi levinnyt paljon kauemmaspinnasta . Joko tilanne ei olisi hyvä elämä maapallolla . Voimat tasapainottavat toisiaan ovatpainovoima vetää alas ja paine työntää takaisin . Planeettojen koostuu enimmäkseen kaasuja — tai tähdet — hydrostaattinen tasapaino määrittää täysin niiden rakennetta . Kaasu Kuulat
aurinko on hydrostaattinen tasapaino — se ei laajenee eikä puristamalla .
Kaasumaisten elin kuinaurinko, hydrostaattinen tasapaino syntyy, kun painovoiman ottelutsisäinen painekaasuja muodostavatrungon . Keho on hydrostaattinen tasapaino , kun keskimäärin se ei ole laajeneva eikä sopimukselle – esimerkiksiauringonpurkauksen voi työntää materiaalia poisauringosta , mutta yleensä sen muoto ja koko pysyvät samana.
Gravity
sama voima vetääomena maahan vetääoutler kerrostaplaneetan keskelle päin .
painovoima onomaisuutta massa . Kehon sisällä ,painovoima tietyssä vaiheessa liittyy massan määrästä lähemmäksi kehoa keskustassa kuintietyssä kohdassa . Eli massa kauempanakeskustasta ei lisääpainovoima tässä vaiheessa . Matemaattisesti , gravitaatiokiihtyvyys ilmaistaan - G * M ( r ) /r ^ 2 , jossa ” r ” onsäde , tai etäisyyskehon keskustan , ” M ( r) ” edustaamassan määrästä kyseisellä alueella , ja ” G ”, kuten Newtonin gravitaatiovakio .
Pressure
laskea painetta , sinun täytyy tehdäoletuksia materiaalin käyttäytymiseen säveltäminenplaneetalla . Yksinkertaisin oletus onrunko koostuu incompressible nestettä; toisin sanoen tiheys , ρ , ei muutu koko . Monimutkaisempi oletus , kuitenkin , olisirunko koostuu materiaalista seuraavista ideaalikaasulaki , jossa tiheys on funktio paineen ja lämpötilan .
Yhtälö Hydrostaattinen Equilibrium
differentiaaliyhtälö hydrostaattinen tasapaino sanooäärettömän paine-ero liittyyvain häviävän sädettä muutettaessa . Yhtälökahden välillä on : dPressure = – [ G * M ( r ) * ρ ( r ) /r ^ 2] dr .
Jos oletetaan, että laitos onjatkuva , yhtenäinen tiheys , ρ , niinmassapallon säde r on ( 4/3 ) * pi * ρ * R ^ 3 . Gravitaatiokiihtyvyys on – ( 4/3 ) * G * pi * ρ * R jaero yhtälö paine- ja säde tulee : dPressure = – [ ( 4/3 ) * G * ρ ^ 2 * r ] dr.
UlkonäköSolution
ratkaisuyhtälön hydrostaattinen tasapainossakehon vakiotiheys onpallo maksimipaineella sen keskellä , mutta putoaa nollaanpinnalla pitkinparabolisen kehityskaari . Matemaattisesti , painesäde r on Paine ( r ) = Paine ( keskellä) * (1 – ( r /R ) ^ 2 ) , jossa ”R” on yleinen säde kehossa. Muotoratkaisu muuttuu , jos eri oletuksia siitämateriaalista , mutta ne kaikki jakavat yksi keskeinen ominaisuus :paine on ainoafunktio retäisyys kehosta.
muodot
Kun voima määriteltäessäesine riippuu vainetäisyys , siitä tuleepallo .
ruumiin hydrostaattinen tasapaino ,voimatmateriaali vain riippuu säde , kuten on kuvattu edellisessä osassa . Tämän vuoksiihannepainon klo hydrostaattinen tasapaino ontäydellisen pyöreä . Jos jokin osa siirretään pois tasapainosta ,voimat työnnä se takaisin tasapainoon . Ja koskavoimat ovat tasapainossasäde r ,tasapaino piste onpallomainen muoto .
Planeetat ja hydrostaattinen tasapaino
Jotta kyse olisiplaneetta ,tähtitieteellisiä laitoksen on olla ” lähes pyöreä . ”
Vuonna 2006Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni hyväksyimääritelmä ” planeetta ” mukaan lukien ehto , että laitos on kannettava” hydrostaattinen tasapaino ( lähes pyöreä ) muoto . ” Tarkoituksena Tämän määritelmän on erottaa elimille gravitaatiovoimia ole tarpeeksi vahva voittamaanrakenteellisia voimia luoda sen ominaisuuksia . Eli ,karkea , rosoinen esine eivät voisi saada . Ongelmana onIAU ei määritellä, kuinka kierros on pyöreä . Joten siellä oikeastaan mitään keinoa laskea , onkokivinen planeetta kuinMaa on hydrostaattinen tasapaino . Tähtitieteilijät katsokaa elintenaurinkokunnan ja päättää, jos he ovat ”pyöreän tarpeeksi . ”