Давление твердых тел способы давления

Давление твердых тел

О чем эта статья:

Твердое агрегатное состояние

В природе есть три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное Их характеристики — в таблице:

Агрегатные состояния	Свойства	Расположение молекул	Транскрипция	Русский аналог
Твердое	сохраняет форму и объем	в кристаллической решетке	соотносится с размером молекул	колеблется около своего положения в кристаллической решетке
Жидкое	сохраняет объем	хаотично	близко друг к другу	малоподвижны, при нагревании
Газы	занимают предоставленный объем	хаотично	больше размеров молекул	хаотичное и непрерывное

Твердое состояние очень легко представить — это любой предмет, который мы встречаем в жизни. В этом состоянии тело сохраняет форму и объем. Расстояние между молекулами, приблизительно равно размеру самих молекул, которые, в свою очередь, расположены очень структурированно.

Такая структура называется кристаллической решеткой — из-за четкой структуры молекулам сложно двигаться, и они просто колеблются около своих положений.

Агрегатных состояния точно три?

На самом деле, есть еще четвертое — плазма. Звучит, как что-то из научной фантастики, но это просто ионизированный газ — газ, в котором помимо нейтральных частиц, есть еще и заряженные. Ионизаторы воздуха как раз строятся на принципе перехода из газообразного вещества в плазму.

Давление твердого тела

Идущий по рыхлому снегу человек будет в него постоянно проваливаться. Но, надев лыжи, он может передвигаться по снегу спокойно. Казалось бы, сила и масса человека не меняется — он воздействует на снег с одинаковой силой и на лыжах, и без них.

Дело в том, что «проваливание» в снег характеризуется не только силой — оно также зависит от площади, на которую эта сила воздействует. Площадь поверхности лыжи в 20 раз больше площади поверхности подошвы, поэтому человек, стоя на лыжах, действует на каждый квадратный сантиметр с силой в 20 раз меньшей, чем без них.

Или, например, если втыкать кнопки в пробковую доску, и действовать на них с одинаковой силой — легче войдет та кнопка, у которой более заостренный конец, так как у него площадь меньше.

А теперь подтвердим этот вывод опытами, как настоящие физики.

А теперь подтвердим этот вывод опытами, как настоящие физики

Возьмем небольшую доску и вобьем гвозди в ее углы. Также возьмем емкость с песком и поставим конструкцию из доски и гвоздей в эту емкость. Сначала расположим конструкцию так, как показано на рисунке — «шляпками» вниз — и поставим на нее гирю. Конструкция не потонет в песке, а только чуть-чуть углубится.

Затем перевернем конструкцию так, чтобы «шляпки» гвоздей оказались сверху и также поставим на доску гирю. Теперь конструкция потонет в песке.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия силы

Во всех примерах мы говорили о действии силы, перпендикулярной поверхности. Чтобы охарактеризовать это действие, вводят величину «давление».

Давление

p = F/S

Как уменьшить или увеличить давление

Тяжелый гусеничный трактор производит давление на почву, равное 40 — 50 кПа. Мальчик массой 45 кг производит давление всего лишь в 3 раза меньше, чем такой трактор. Это связано как раз с тем, что площадь гусениц больше.

В зависимости от того, какое давление хотят получить, площадь опор уменьшают или увеличивают. Например, чтобы уменьшить давление здания на грунт, в процессе строительства увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей делают значительно шире легковых автомобилей (обратите внимание на колеса какой-нибудь большой фуры). Самые широкие шины можно увидеть на автомобилях, предназначенных для передвижения в пустыне. Тот же самый «лайфхак» используется в шасси самолетов.

Обратная зависимость тоже используется, например, при создании лезвий колющих и режущих инструментов. Острое лезвие имеет малую площадь, поэтому даже при небольшом нажатии создается большое давление.

Задачка раз

Книга лежит на столе. Масса книги равна 0,6 кг. Площадь ее соприкосновения со столом равна 0,08 м2. Определите давление книги на стол.

Решение:

На стол будет давить сила, равная весу книги. Так как она покоится, ее вес будет равен силе тяжести. Следовательно:

p = mg/S = 0,6*10/0,08 = 75 Па

Ответ: давление книги на стол будет равно 75 Па

Задачка два

Гусеничный трактор ДТ-75М массой 6610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 м2. Определите давление этого трактора на почву.

Решение:

Возьмем небольшую доску и вобьем гвозди в ее углы. Также возьмем емкость с песком и поставим конструкцию из доски и гвоздей в эту емкость. Сначала расположим конструкцию так, как показано на рисунке — «шляпками» вниз — и поставим на нее гирю. Конструкция не потонет в песке, а только чуть-чуть углубится.

p=m⋅g/S = 6610⋅10/1,4 = 47 214Па = 47,2 кПа.

Ответ: давление трактора на почву составляет 47,2 кПа

Задачка три

Человек массой 80 кг с сумкой весом 100 Н стоит неподвижно на полу. Сила давления подошв его ботинок на пол равномерно распределена по площади 600 см2. Какое давление человек оказывает на пол?

Решение:

Масса человека: m = 80 кг.

Вес сумки, которую держит человек: Pc = 100 Н.

Площадь соприкосновения подошвы ботинок с полом: S = 600 кв. см.

600 кв. см = 600/10000 кв. м = 0,06 кв. м

Давление — это отношение силы к площади, на которую она действует. В данном случае на площадь действует сила, равная сумме силы тяжести человека и веса сумки:

Поэтому давление, оказываемое человеком с сумкой на пол, равно

p = (mg + Pc)/S = (80*10 + 100)/0,06 = 15 000 Па = 15 кПа

Ответ: давление человека, держащего сумку, на пол равно 15 кПа

Источник

Давление твердого тела

теория по физике 🧲 статика

Давление твердого тела — отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

Давление — скалярная величина. Обозначается буквой P. Единица измерения — Паскаль (Па), или Ньютон, деленный на метр квадратный (Н/м 2 ).

Численно давление твердого тела определяется формулой:

F_⊥— перпендикулярная составляющая силы, которая действует на поверхность площадью S.

В твердых телах давление передается в том направлении, в котором действует на поверхность сила F.

Как уменьшить или увеличить давление?

Давление твердого тела на поверхность можно уменьшить двумя способами:

• Путем уменьшения силы. Пример: узкие ножки уличного столика вдавливаются в песок, если поставить на него тяжелый груз. Но если поставить столик с такими же ножками на песок без груза, ножки не вдавливаются.
• Путем увеличения площади поверхности. Пример: человек проваливается в снегу, но надев лыжи, он остается на поверхности. Сила, действующая на снежную гладь, осталась прежней (сила тяжести человека). Но площадь соприкосновения с поверхностью при этом увеличилась (площадь лыж больше площади обуви).

Давление также можно увеличить. Для этого нужно увеличить прикладываемую к поверхности силу или уменьшить площадь этой поверхности.

Пример №1. Книга лежит на столе. Масса книги равна 0,6 кг. Площадь ее соприкосновения со столом равна 0,08 м 2 . Определите давление книги на стол.

На стол будет давить сила, равная весу книги. Так как она покоится, ее вес будет равен силе тяжести. Следовательно:

P = F S . . = m g S . . = 0 , 6 · 10 0 , 08 . . = 75 ( П а )

Источник

Давление твердых тел способы давления

Силу, действующую перпендикулярно опоре, называют силой давления.

Давлением ( р ) называют отношение модуля F силы давления, действующей на опору, к площади S поверхности этой опоры: p = F / S

В СИ единица давления носит название паскаль (Па): 1 Па = 1 Н/м 2 .

Давление – физическая величина, равная отношению силы к площади поверхности, перпендикулярно которой эта сила действует. Давление характеризует силу, приходящуюся на каждую единицу площади её приложения.

Давление газа

Все газы вне зависимости от того, находятся они в сосуде или нет, постоянно оказывают давление на окружающие их тела. Давление газа в закрытом сосуде возрастает при увеличении плотности или температуры газа.

Состояние газа при низком давлении называется вакуумом.

Закон Паскаля (для газа): Воздух передаёт оказываемое на него давление во всех направлениях одинаково.

Атмосферное давление

Сила, с которой столб атмосферного воздуха давит на земную поверхность, равна силе тяжести: Р = M*g , где М — масса столба воздуха.

Давление воздуха на поверхность Земли (на уровне моря) почти не изменяется и в среднем равно: р_атм = 101 325 Н/м 2 = 0,1 МПа . Это давление называют нормальным атмосферным давлением. Его существование объясняется притяжением атмосферного воздуха к Земле.

Давление жидкости. Гидростатика

Давление жидкости на покоящееся в ней тело называют гидростатическим давлением. Оно прямо пропорционально плотности и высоте слоя (столба) жидкости. Науку, изучающую давление жидкостей, называют гидростатикой.

Гидростатическое давление на глубине h равно p = p_атм + p*g*h

Закон Паскаля: давление, оказываемое на покоящиеся жидкости или газы, передается без изменения во все части этих жидкостей или газов. Жидкость и газ передают оказываемое на них давление во всех направлениях одинаково.

Вне зависимости от формы и размеров сосуда давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково.

Приборы для измерения давления

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления. Нормальным атмосферным давлением называют такое давление, которое уравновешивается столбом ртути высотой 760 мм рт.ст. при температуре 0°С: р_атм = 0,1 МПа . Существуют ртутные барометры и барометры-анероиды (безжидкостные барометры)

Понижение атмосферного давления, как правило, предвещает ухудшение погоды и наоборот. По мере подъёма над поверхностью Земли атмосферное давление понижается приблизительно на 1 мм рт. ст. на каждые 10,5 м подъёма. Приборы для измерения давлений ниже атмосферного, называются вакуумметрами.

Манометр – прибор для измерения давления внутри закрытых сосудов. Как правило, манометр измеряет разность давления в сосуде и атмосферного давления. Существуют открытые U-образные жидкостные манометры, а также безжидкостные (деформационные) манометры.

Жидкостные манометры основаны на измерении разности высот столбов однородной жидкости в сообщающихся сосудах, один из которых находится под действием атмосферного давления. Измеряемая разность давлений равна p₁ – p_атм = p*g*D*h

Решение задач

Таблицы и схемы по теме «Давление тел, жидкостей и газов»

Конспект всех уроков по теме «Давление тел, жидкостей и газов».

Источник

Давление твердых тел. Способы увеличения и уменьшения давления

Описание презентации по отдельным слайдам:

Давление твердых тел. Способы увеличения и уменьшения давления

Актуализация знаний учащихся От чего зависит результат действия силы на тело? Сила упругости F упр; Тяжести F тяж; Вес тела Р; Сила трения Fтр. Какие типы сил Вам известны? Что такое сила? Сила – мера взаимодействия тел. Результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления, точки приложения.

Давление твердых тел Почему на лыжах человек проваливается меньше, чем без них ? Вывод: результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, перпендикулярно которой действует сила.

А почему я проваливаюсь? Пора садиться на диету! Что ответит зайчик лошадке? ?

Давление твердых тел Исследуйте глубину погружения доски с гвоздями в песок, в зависимости от массы груза в двух случаях. Анализ результатов опытов приводит к следующим заключениям: глубина погружения зависит от величины действующей силы- чем больше сила, тем погружение больше и от площади опоры.

Чем меньше площадь, тем большая сила действует на единицу площади.

Виртуальный магазин Обоснуйте свой выбор с научной точки зрения.

Величина равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности , к площади этой поверхности, называется давлением.

Производные единицы: 1 кПа = 1000 Па; 1 МПа = 1000 000 Па; 1 гПа = 100 Па; 1 Па = 0,001 кПа; 1 Па= 0,01 гПа; 1 Па= 0,000001 МПа.

Способы увеличения и уменьшения давления

Способы увеличения и уменьшения давление

Увеличение давления в природе Жало насекомого

Увеличение давления в природе Коготь животного

Увеличение давления в природе Зубы у крокодила

Увеличение давления в природе Клюв птицы

Увеличение давления Иглы в медицине

Уменьшение давления в технике Железная дорога

Уменьшение давления в технике Закладка фундамента здания

Уменьшение давления в технике

Уменьшение давления Увеличение давления Фундамент здания Шасси самолета Широкие шины автомобилей Гусеницы вездеходов, тракторов Лыжи Шайбы под гайки Шпалы под рельсы Топор Нож Гвозди, кнопки Иголки Зубы, когти, клювы зверей Шипы, колючки растений Жало осы

Примерные значения давлений, встречающихся в технике и быту 40-50 кПа 190-300 кПа 300000 кПа 300-400 кПа

Тест 1. В каких единицах измеряется давление? А. Н. Б. Па. В. м2. 2.Чем…площадь опоры, тем… давление, производимое одной и той же силой на эту опору? А.больше; меньше. Б. больше; больше. В. меньше; меньше. 3. Давление тела на поверхность зависит … А.от модуля силы и площади поверхности, перпендикулярно которой он действует; Б.от модуля силы и не зависит от площади поверхности, на которую действует сила; В.площади поверхности, перпендикулярно которой действует сила. 4. Выразите в Па давление 10 кПа? А.10000Па. Б.100Па. В.1000Па. 5. Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности называется… А.силой давления. Б.давлением. В. весом тела. 6.Станок весом 12000 Н имеет площадь опоры 2,5м2. Определите давление станка на фундамент? А) 48Па. Б) 25000 Па. В) 4800 Па. 7. Как изменится давление на стол, если поставить ее на ребро? А) не изменится. Б) уменьшится. В) увеличится. 8 Ящик весом 960 Н оказывает на опору давление 5кПа. Какую площадь опоры имеет ящик? А) 0,192 м.2 Б) 19,2 м.2. В) 1,92 м.2 Проверка (Слайд 21, по щелчку появляются правильные ответы) 1. А 2. А 3. В 4. Б 5. В 6. А 7. В 8. А Проверка

Домашнее задание § 33; § 34 Упр.12 (1,2,3,4 ). Предлагаю вам побыть учеными, философами, писателями. Напишите небольшое сочинение на тему “Человек и давление”.

Источник