Способы увеличения или уменьшения давления газа

Способы уменьшения и увеличения давления

На предыдущем уроке было установлено, что давление – это величина, определяющая распределение силы по определенной площади. При этом полагается, что направление силового воздействия перпендикулярно к поверхности приложения силы. В виде математического выражения принято записывать формулу:

,

где F – это действующая сила, Н;

S – площадь поверхности, на которую воздействует сила F , м ² ;

В честь французского математика, исследователя физических явлений, литератора и создателя первой машины для автоматизации вычислений Блеза Паскаля (фр. Blaise Pascal [blɛz pasˈkal]) в системе СИ приняли название единицы давления Па (Паскаль).

1 Па (Паскаль) – это сила в 1 Н (Ньютон), распределенная по площади 1 кв. м (м²).

Зачем нужно увеличивать давление?

Можно представить трактор, который тянет плуг по полю. Чтобы преодолевать сопротивление почвы, нужно иметь силу тяги F _тяги , которая равна или больше силы сопротивления почвы F _сопр .

.

При недостаточном трении колес о грунт колеса пробуксовывают. Обеспечить достаточное значение силы тяги F _тяги можно только в том случае, если имеется достаточное сцепление с грунтом. В случае недостаточного сцепления колеса трактора будут буксовать. Они начнут прокручиваться, перемешивать почву, но движения вперед не произойдет.

Если увеличить вес трактора F _вес , то повысится давление ведущих колес на грунт р. Рост давления р увеличит силу трения F тр. Тогда его будет достаточно, чтобы избежать пробуксовки.

Давление пропорционально силе веса. Самым простым путем станет установка дополнительных грузов на трактор или иное транспортное средство.

Зачем уменьшают давление?

Двигаться по рыхлому снегу довольно тяжело. Ноги идущего проваливаются вниз. Много сил нужно, чтобы вытащить их из снега.

Если увеличить площадь опоры, то можно избежать проваливания в неплотный грунт. Для перемещения по снегу используют лыжи. Они увеличивают площадь опоры в несколько раз.

Ноги лыжника свободно перемещаются по поверхности. Лыжи не оказывают значительного сопротивления движению.

Если F = const , нужно уменьшать S

Если F = const, нужно увеличивать S

Если S = const , нужно увеличивать F

Если S = const, нужно уменьшать F

Для снижения давления технику переводят с колесного хода на гусеничный. Поэтому танки, которым предстоит двигаться по бездорожью изготавливают с гусеничным движителем.

С подобным устройством для перемещения боевая машина способна преодолевать даже довольно сложные препятствия. Могут проходить по болотистой местности, двигаться по рекам и бродам.

Информация к размышлению.

В 1943 году Советское командование разработало операцию «Багратион». Решено прорвать фронт, пустив армию в наступление через болотистую местность. Солдат научили делать мокроступы, которые в несколько раз уменьшали давление человека на почву.

Надев мокроступы, бойцы сумели преодолеть болота и начать наступление со стороны, где никто не ожидал. Чтобы танки сумели преодолеть зыбкую почву, проложили гати (ветки, увеличивающие площадь опоры).

В результате неожиданных действий потери при наступлении в Белоруссии были сведены к минимуму.

Жало пчелы

Иногда возникает вопрос, как пчела может жалить сквозь одежду. Если рассмотреть жало под микроскопом, то можно увидеть его строение. Толщина острия составляет всего 20 мкм (микрон). При силе всего 0,01 Н (примерно с таким усилием давит пчела, производя ужаление) действующее давление можно рассчитать.

Источник

Способы увеличения или уменьшения давления газа

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту

• Главная
• 7-Класс
• Физика
• Видеоурок «Давление. Способы уменьшения и увеличения давления»

Для введения понятия «давление» поставим простой опыт: с одинаковой по модулю силой надавим на бумагу острым концом карандаша и тупым концом. Почему результат разный? Мы можем сделать вывод, что при равных силах результат действия зависит от площади опоры.

Физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется ДАВЛЕНИЕМ

Давление обозначается латинской строчной буквой «p». Зная обозначение силы (F) и площади (S), можем

Итак, чтобы определить давление тела, нужно модуль силы, действующей перпендикулярно к опоре, разделить на площадь поверхности опоры.

По определению видно, что давление скалярная величина, так как модуль силы и площадь являются скалярными величинами.

Установим единицу измерения давления. Сила измеряется в ньютонах, площадь поверхности –

Единица давления названа в честь французского ученого Блеза Паскаля.

За единицу давления принято давление, производимое силой в 1 Н на поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно этой поверхности.

Давление может быть выражено в кратных единицах:

1 килопаскаль = 1 кПа = 1000 Па

1 мегапаскаль = 1 МПа = 1 000 000 Па

1 миллипаскаль = 1 мПа = 0,001 Па

Рассчитаем, какое давление на землю оказывает мальчик массой 40 кг. Мальчик своим весом давит на опору (пол), значит, сила давления равна весу:

F = P = mg = 40 кг ⋅ 10 Н/кг = 400 Н.

Мальчик опирается подошвами обуви на поверхность площадью примерно

500 см2 = 0,05 м2.

Изменится ли давление этого же мальчика, если он встанет на одну ногу? Площадь опоры уменьшится в 2 раза, значит, давление увеличится в 2 раза. Если он встанет на лыжи? Если будет кататься на коньках? Вес мальчика не изменится, то есть его сила давления останется прежней, но меняется площадь опоры и давление тоже будет другим.

Сделаем вывод: давление тела на опору зависит от приложенной силы и площади опоры.

Можно ли изменить давление тела на опору? Да, для этого нужно изменить или приложенную силу, или площадь соприкосновения тел, или и то, и другое. Человек изобрел множество способов увеличения или уменьшения давления, не меняя при этом приложенную силу. Значительно уменьшая площадь соприкосновения тел при неизменной силе, можно в десятки и сотни раз повысить давление. И наоборот, увеличив площадь опоры, мы уменьшим давление на поверхность или тело.

Приведем примеры увеличения и уменьшения давления.

Грузовые автомобили намного тяжелее легковых, поэтому их шины делают широкими. Танки, гусеничные тракторы могут проехать по любой местности, потому что опираются на широкие гусеницы, что значительно уменьшает давление на землю. То же самое можно сказать о шасси самолетов.

Если же нужно увеличить давление, не прилагая при этом больших усилий, уменьшают площадь соприкосновения тел. Например, ножи, пилы, резцы и другие инструменты остро затачивают. Заточенной лопатой копать грядки легче, чем тупой, острой иглой шить легче, чем тупой. Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это когти, клыки, клювы, шипы и другие. Все они остро отточены, очень твердые и служат для добывания пищи или защиты.

Давление – скалярная физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади поверхности. Давление вычисляется по формуле силы и площади поверхности. Способы изменения давления: изменить приложенную силу, изменить площадь соприкосновения тел. Основной способ уменьшения давления – увеличение площади поверхности опоры. Для увеличения давления при неизменной приложенной силе нужно уменьшить площадь опоры.

Источник

Способы уменьшения и увеличения давления

Урок 21. Физика 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Способы уменьшения и увеличения давления»

Способы уменьшения и увеличения давления

«Ох, нелегкая это работа –

вездеходы катать по болотам»

В данной теме речь пойдёт о практической пользе уменьшения или увеличения давления.

Давление – это отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление измеряется в Н/м 2 . Такая единица была названа Па (паскалем) в честь ученого Блеза Паскаля. Таким образом, давление в 1 Па – это давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м 2 .

Возникает вопрос о том, как можно контролировать (то есть, увеличивать, или уменьшать) давление? На этот вопрос нетрудно ответить, если посмотреть на формулу, по которой вычисляется давление.

Для увеличения давления необходимо либо увеличить силу, либо уменьшить площадь. И, наоборот, для уменьшения давления нужно либо уменьшить силу, либо увеличить площадь.

В этом можно убедиться на ряде примеров. Если идти по снегу на лыжах, то человек не проваливается, хотя без лыж, его ноги будут утопать в снегу. В этом случае, сила, действующая на поверхность (то есть вес), остается неизменной. Но вот площадь лыж значительно больше ступни, поэтому в лыжах человек оказывает на снег меньшее давление, чем без лыж. Люди используют уменьшение или увеличение давления очень часто. Шины грузовых автомобилей значительно шире, чем шины легковых автомобилей. Это делается не только для большей устойчивости, но и для уменьшения давления. В особенности это важно для автомобилей, предназначенных для езды в пустыне или по бездорожью.

Даже такие тяжелые машины, как танк или трактор не оказывают на почву значительно большее давление, чем взрослый человек. Дело в том, что площадь гусеницы танка во много раз превышает площадь ступни человека. Таким образом, танк нередко может пройти по той болотистой местности, по которой не пройдет человек.

Передвигаясь в подобного рода местностях, люди нередко используют так называемые мокроступы.

За счет увеличения площади, эта обувь из пластика или резины позволяет передвигаться по заболоченным местностям, не проваливаясь в грязь и трясину. Раньше мокроступы изготавливались из древесины наподобие лаптей. Во время Великой Отечественной Войны, такие мокроступы были использованы в ходе проведения знаменитой операции «Багратион». Совершенно неожиданно для немецкого командования, несколько советских армий и корпусов ударили в тыл немецкой группы армий «Центр», пройдя через болота, которые немцы считали непроходимыми. В результате этой крупномасштабной операции было завершено освобождение Белоруссии, и советские войска вошли в Польшу.

Также нередко возникает необходимость в увеличении давления. Это, как правило, нужно для колющих и режущих инструментов, таких, как ножи, ножницы, бритвы и так далее. Острые лезвия имеют очень маленькую площадь поверхности, поэтому, даже небольшим усилием можно создать большое давление. Например, играя в дартс, игроки бросают дротики с небольшой силой, но при попадании в мишень они создают давление, которое может в несколько десятков раз превышать давление гусеничного трактора на почву.

Подобные примеры нередко встречаются и в природе – это зубы, когти или клювы животных.

За счет того, что они имеют малую площадь поверхности и способны развивать значительное усилие, создается огромное давление. Например, оса действует своим жалом на кожу человека с силой всего в 10 мкН. Однако площадь жала осы настолько мала, что и это усилие создает давление в миллиарды паскалей.

Давление также учитывается в строительстве. Например, при возведении зданий, увеличивают площадь нижней части фундамента, чтобы грунт мог выдержать давление, создаваемое зданием. При строительстве мостов, нагрузку также стараются распределить, делая больше опор.

Приведем еще пару интересных примеров. Известно, что давление под водой увеличивается по мере погружения на большую глубину. Это происходит из-за увеличения силы давления воды, поскольку чем глубже погружаться, тем большее количество воды давит на аквалангиста, то есть, увеличивается сила давления. Именно по этой причине, различные подводные обитатели не могут опускаться ниже определенных глубин (или, наоборот, подниматься выше определенных глубин).

Задача 1. Если человек и гусеничный трактор оказывают одинаковое давление на почву, то почему трактор, наехав на кирпич, сломает его, а человек, встав на кирпич, не повредит ему?

Человек и трактор давят на почву одинаково.

Это происходит, потому что отношение веса трактора к площади его гусениц равно отношению веса человека к площади его ступней.

Однако когда трактор наезжает на кирпич, следует брать в расчет не площадь гусениц трактора, а площадь кирпича, на которую трактор действует всем своим весом. Естественно, при этом развивается многократно большее давление, чем под действием веса человека. Если же выложить трактору полосу из кирпичей, то его вес распределится равномерно по нескольким кирпичам и давление уменьшится.

Задача 2. На обочине стоит припаркованный автомобиль. Площадь части шины, соприкасающейся с дорожным покрытием, равна 0,07 м 2 . Рядом стоит точно такой же автомобиль, с более широкими шинами, так что площадь части шины, соприкасающейся с дорожным покрытием, равна 0,077 м 2 . Во сколько раз давление, оказываемое первым автомобилем на почву, больше, чем давление, оказываемое вторым автомобилем?

– Давление – это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

– Для увеличения давления на опору, необходимо либо увеличить силу, либо уменьшить площадь опоры.

– Для уменьшения давления на опору, необходимо, либо уменьшить силу, либо увеличить площадь опоры.

– Уменьшение и увеличение давления часто используется людьми на практике.

Источник