uabooks.top » Физика » 24. Давление твердых тел на поверхность. Сила давления
Інформація про новину
  • Переглядів: 126
  • Дата: 21-11-2020, 17:24
21-11-2020, 17:24

24. Давление твердых тел на поверхность. Сила давления

Категорія: Физика




Об атмосферном давлении часто сообщают синоптики в прогнозах погоды, артериальное давление измеряет врач. В физике давлением называют физическую величину, которая численно равняется силе давления на единицу площади поверхности (рис. 24.1). Давление обозначают буквой «Р»

(от англ. pressure - давление).

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ

Чтобы вычислить давление, нужно величину перпендикулярной поверхности силы давления Fn разделить на площадь этой поверхности S:

(24.1)

В отличие от силы, давление - скаляр. В СИ, где силу измеряют в H (ньютоне), а площадь - в м2, давление измеряется в

Сила давления величиной в 1 Н, которая действует на площадь в 1 м2, создает давление величиной в 1 Паскаль, то есть Па = H/м2. Единица давления названа в честь французского физика и математика, изобретателя первой механической вычислительной машины, гидравлического пресса и медицинского шприца, философа и писателя Блеза Паскаля.

Один Паскаль - очень маленькое давление (сравним с нормальным атмосферным давлением 760 мм рт. ст., которое составляет 101 325 Па, или приблизительно 100 000 Па = 105 Па).

В технике часто применяют более удобную единицу давления: одна физическая атмосфера (атм), 1 атм = 101 325 Па точно, или =100 000 Па. Например, давление в камере автомобильного колеса составляет приблизительно 2 атм.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ДАВЛЕНИЕ

Если идти пешком по глубокому снегу - ноги проваливаются, а если на лыжах - нет. Сила давления на снег одна и та же. В чем же разница? А в том, что давление, которое создают на снег лыжи, намного меньше, поскольку их пло

щадь значительно больше площади подошв. Следовательно, такая величина, как давление, в данном случае лучше объясняет явление, чем сила давления.

Увеличить давление, как видно из формулы (24.1), можно: или увеличивая силу давления, или уменьшая площадь поверхности, на которую действует сила. Например, пчела (рис. 24.2) при укусе создает большое давление, поскольку площадь жала очень мала. Трактор (рис. 24.3) или даже танк давят на поверхность более слабо, чем мы при ходьбе, из-за большой площади гусениц.

ПРИМЕР 24.1

Сравним давление, которое создают каблуки девушки и нога слона (рис. 24.4).

Массы девушки и слона, а также площади каблучка и ступни слона взяты приблизительно (как это делают в оценочных задачах).

ПРИМЕР 24.2

Пусть острый конец иглы имеет линейные размеры 0,1 мм (не очень острая игла). Тогда площадь острия будет составлять приблизительно 0,01 мм2. Если иглу придавить гирей 10 кг, то давление, с которым она будет давить на стол, будет в 100 000 раз больше атмосферного. Под таким давлением и при температуре 2300°С в 1955 году впервые получили искусственные алмазы.

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Очень большое давление - 400 000 атм с помощью гидравлического пресса впервые получил американский инженер Бриджмен. Сверхсильные давления на больших площадях получают с помощью взрыва. Во время взрыва атомной бомбы создается давление в 10 000 миллиардов атм.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЗАДАЧА 24.1

Оцените ваше давление на пол. Напомним, что площадь подошвы, получив ее отпечаток на листе бумаги в клеточку, можно подсчитать способом, указанным на рис. 24.6. Для этого нужно к числу целых клеточек прибавить половину числа нецелых клеточек и полученное число умножить на площадь одной клеточки. Сторона клеточки составляет 0,5 см.

КРАТКИЕ ИТОГИ

Давление численно равно силе давления на единицу площади поверхности. Давление равняется отношению величины силы давления к площади

поверхности:

Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст., что равняется 101 325 Па, то есть приблизительно 100 000 Па = 105 Па.

Одна физическая атмосфера (атм): 1 атм = 101 325 Па.

УПРАЖНЕНИЕ 24

1. Как вычисляют давление?

2. Какая единица измерения давления в СИ?

3. В каком направлении действует сила давления?

4. Почему лыжи меньше проваливаются в снег?

5. Приведите примеры, когда давление лучше объясняет явление, чем сила давления.

6. Почему площадь фундамента для здания пытаются сделать как можно большей?

7. Каким образом можно быстро изменить свое давление на поверхность?

8. Для чего ножи, иглы и гвозди делают острыми?

9. Каким образом маленькому комару удается проколоть кожу человека?

10. Как можно определить площадь поверхности неправильной формы?

11. Почему перед поездкой по мягкой грунтовой дороге водитель вездехода уменьшает давление в шинах автомобиля?

12. Как нужно расположить на столе спичечную коробку, чтобы создать: а) наименьшее; б) наибольшее давление? Сделайте рисунок.

13. Рассчитайте давление (в Па), которое создает на дорогу одно колесо четырехколесного грузового автомобиля массой 8 тонн. Площадь соприкосновения колеса с дорогой - 400 см2, g = 10 Н/кг.

14. Какое давление оказывает ученик, масса которого 60 кг, на пол? Общая площадь подошв обуви ученика равняется 300 см2. Считайте, что g = 10 Н/кг.

15. На какую площадь должна действовать сила 600 Н, чтобы создать давление 2400 Па?

16. Площадь острого конца иглы равняется 0,01 мм2. Какое давление создает игла во время шитья, если на нее действует сила 5 Н?

17. Во сколько раз увеличится: а) сила давления; б) давление сплошного кубика на подставку, если его линейные размеры увеличить в два раза, не изменяя плотность кубика?

 

Это материал учебника Физика за 7 класс Пшеничка

 





^