Чем больше площадь тем меньше давление: Способы изменения давления — урок. Физика, 7 класс.

7c). С какой начальной скоростью должен был бросить дубинки главный герой и на какую высоту они должны были подняться? Возможно ли повторить такую ситуацию в реальной жизни? Считать, что все время дубинки двигались с ускорением, равным ускорению свободного падения

Приведите примеры удельной теплоемкости вещества в быту, в природе и в технике, пожалуйста, очень срочно

Чому повітряна кулька, наповнена гелієм, за кілька годин уже не піднімаєтся в гору? Поясніть свою відповідь

Два никелевых кубика одинаковой массы: один сплошной, а в центре другого находится полость, заполненная абсолютным вакуумом, — нагревают на 11°C. Опре
…

дели, на нагревание какого из кубиков, сплошного или полого, затрачено большее количество теплоты. Выбери и отметь правильный ответ.
На нагревание полого кубика затрачено большее количество теплоты.
Ответ зависит от размера полости во втором кубике.
На нагревание обоих кубиков затрачено одинаковое количество теплоты.
На нагревание сплошного кубика затрачено большее количество теплоты.8 Дж. Определи удельную теплоту сгорания нефти.

Є дріт діаметром 100 мкм. Визначте кiлькiсть витків дроту, які треба щільно намотати в один шар, щоб одержати 1 см обмотки. Завтра кр пж швидко

как найти массу воды если дан объем 30 см кубических?СРОЧНО!!!!

Велосипедист їде зі швидкістю 10 м/с, а швидкість супротивного вітру дорівнює 2 м/с. Визнач швидкість велосипелиста відносно землі.

Содержание

Давление и сила давления | Физика

Проделаем опыт. Возьмем небольшую доску, в углы которой вбиты четыре гвоздя, и поместим ее остриями вверх на песок. Сверху на нее положим гирю (рис. 81). Мы увидим, что шляпки гвоздей лишь незначительно вдавятся в песок. Если же мы перевернем доску и снова поставим ее (вместе с гирей) на песок, то теперь гвозди войдут в него значительно глубже (рис. 82). В обоих случаях вес доски был одним и тем же, однако эффект оказался разным. Почему?Вся разница в рассматриваемых случаях заключалась в том, что площадь поверхности, на которую опирались гвозди, в одном случае была больше, а в другом меньше. Ведь сначала песка касались шляпки гвоздей, а затем их острия.

Мы видим, что результат воздействия зависит не только от силы, с которой тело давит на поверхность, но и от площади этой поверхности. Именно по этой причине человек, способный скользить по рыхлому снегу на лыжах, сразу же проваливается в него, как только их снимет (рис. 83).Но дело не только в площади. Важную роль играет и величина прикладываемой силы. Если, например, на ту же. доску (см. рис. 81) положить еще одну гирю, то гвозди (при той же площади опоры) погрузятся в песок еще глубже.

Силу, прикладываемую перпендикулярно поверхности, называют силой давления на эту поверхность.

Силу давления не следует путать с давлением. Давление — это физическая величина, равная отношению силы давления, приложенной к данной поверхности, к площади этой поверхности:

,(32.1)

где

р — давление, F — сила давления, S — площадь.

Итак, чтобы определить давление, надо силу давления разделить на площадь поверхности, на которую оказывается давление.

При одной и той же силе давление больше в том случае, когда площадь опоры меньше, и, наоборот, чем больше площадь опоры, тем давление меньше.

В тех случаях, когда силой давления является вес находящегося на поверхности тела (F = P = mg), давление, оказываемое телом, можно найти по формуле

Если давление р и площадь S известны, то можно определить силу давления F; для этого надо давление умножить на площадь:

F = pS (32.2)

Сила давления (как и любая другая сила) измеряется в ньютонах. Давление же измеряется в паскалях. Паскаль (1 Па) — это такое давление, которое производит сила давления в 1 Н, будучи приложенной к поверхности площадью 1 м²:

1 Па = 1 Н/м².

Используются также другие единицы давления — гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа):

1 гПа = 100 Па, 1 кПа = 1000 Па.

1. Приведите примеры, показывающие, что результат действия силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила. 2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег? 3. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая? 4. Что называют давлением? 5. Какие вы знаете единицы давления? 6. Чем отличается давление от силы давления? 7. Как можно найти силу давления, зная давление и площадь поверхности, к которой приложена сила?

Давление твердых тел — формулы, определение, формулировка

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.

Резюмируем

Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, к которой эта сила приложена.

А теперь подтвердим этот вывод опытами, как настоящие физики

Возьмем небольшую доску и вобьем гвозди в ее углы.2]

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:

F = mg + Pc

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

Давление твердого тела на поверхность(7 кл)

Технологическая карта урока физики

Тема урока: «Давление твердого тела на поверхность».

Класс: 7

Цель: организовать деятельность обучающихся по восприятию, осмыслению и первичному закреплению представления о давлении, способах изменения давления, о роли давления в природе, быту, технике.

Задачи:

Образовательные: сформировать понятие «давление твердого тела на поверхность», определить его зависимость от других физических величин, ввести единицу измерения, вывести формулу для нахождения давления твердого тела.

Развивающие: способствовать развитию внимания, любознательности, умения анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, применять имеющиеся знания в новой ситуации.

Воспитательные: способствовать формированию понимания места и значения науки в жизни человека и необходимости интеллектуальных усилий для успешного обучения, и развития человечества в целом.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование: компьютер, презентация к уроку, демонстрационное оборудование, брусок, динамометр, линейка.

Ход урока

Этапы

Деятельность преподавателя

Деятельность ученика

Организационный

Рапорт. Дисциплина на уроке. Организует учащихся к восприятию изучаемого материала

Подготовка класса к работе.

Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.

Очень часто, когда мы идем по тонкому льду, то слышим треск, и лед прогибается. (Демонстрируется видеофрагмент) Мы видим на видео, как мужчина провалился под лед. В чем причина? Почему? Что нужно делать? Как будем спасать? Ваши предложения. (Ответы кадет) Почему нужно лечь? Значит, что мы сегодня будем проходить с вами? Правильно, причина всему давление. Тема нашего урока «Давление твердого тела на поверхность». (Слайд №2)

Учащиеся отвечают на вопросы, высказывают свои предположения, пытаются сформулировать цель и тему урока.

Актуализация знаний

Для того чтобы хорошо усвоить тему давление, повторим изученный материал, для этого ответим на вопросы. (Слайд №3-9)

Учащиеся выходят к доске, выбирают вопрос и отвечают на него.

Изучение нового материала

Молодцы, все повторили. (вызвать одного кадета, попросить забить гвоздь) Почему именно так начал забивать? Давление больше или меньше?

Где используется эта конструкция? Правильно йогами и фокусниками. Мы с помощью физики часто разоблачаем фокусников. Проведем опыт с шариком…

Демонстрация опыта №1. Зависимость давления от площади (уменьшение давления). (Слайд №11)

Какой можно сделать вывод? Чем больше площадь, тем давление меньше.

Проведем следующий опыт.

Демонстрация опыта №2 — Зависимость давления от площади (увеличение давления). (Слайд №12)

Какой можно сделать вывод? Чем площадь меньше, тем давление больше.

Значит давление обратно пропорционально площади.

Проведем следующий опыт. С доской и гирей(сила)

Демонстрация опыта №3 – зависимость давления от силы

(Слайд №13)

Какой можно сделать вывод? Чем больше сила, тем давление больше.

Значит давление прямо пропорционально силе.

Зная, что давление зависит от силы и площади, мы можем вывести формулу давления. Давайте еще раз повторим, чем больше сила, тем больше давление, значит между давлением и силой прямая зависимость. А как же площадь? Чем меньше площадь, тем давление больше, и наоборот, значит между давлением и площадью обратная зависимость. (В получившейся формуле дети заменяют слова буквенным обозначением. Вывод формулы и определения) (Слайд №14-19).

Откройте учебник на странице 101 п.35 найдите определение давления и запишите его. Найдите в учебнике обозначение, формулу, единиц измерения, запишите их в тетрадь.

Учащиеся выдвигают предположения.

Учащиеся наблюдают и объясняют эксперимент.

Учащиеся наблюдают и объясняют эксперимент, делают выводы.

Проговаривают, что входит в характеристику физической величины.

Пытаются дать определение физической величины.

Записывают определение и обозначение единиц измерения в тетрадь.

Физкультминутка

А теперь кадеты проверим как меняется ваше давление на пол при ходьбе?

Все встали, подняли правую ногу, как изменилось давление на пол?

Встали на носочки, как изменилось давление?

Встали на пяточки, как изменилось давление?

Молодцы! Садимся. (Слайд №20)

Выполняют упражнения и отвечают на вопросы

Закрепление материала

Экспериментальное задание

Пользуясь формулой для определения давления твердого тела, определить давление, оказываемое каждой гранью бруска на поверхность стола. (Слайд №21)

Какая грань оказывает максимальное давление, а какая минимальное? Почему? (сделать выводы)

Кто оказывает большее давление на землю трактор или мальчик? На самом деле примерно одинаково, т.к. гусеницы трактора во много раз больше ступни человека. Таким образом, нередко он может пройти по болотистой местности там, где не может пройти человек. Где в военном комплексе встречаются используются гусеницы? Правильно танк. Мощная машина. Благодаря гусеницам давление, оказываемое танком на землю не большое. (Демонстрируется видеофрагмент) (Слайды №22-23)

Для передвижения по болотистым местам люди часто используют мокроступы, за счет увеличения площади эта обувь позволяет передвигаться по заболоченным местностям, не проваливаясь в грязь. Раньше они изготавливались из древесины на подобии лаптей. Во время Великой Отечественной войны такие мокроступы были использованы в ходе проведения операции «Багратион». Совершенно неожиданно для немецкого командования несколько советских армий и корпусов ударили в тыл немецкой армии, пройдя через болота, которые немцы считали непроходимые. В результате этой крупномасштабной операции было завершено освобождение Белоруссии. (Слайды №24-25)

А теперь выполним кроссворд. (Слайды №26-32)

Учащиеся определяют экспериментально давление каждой грани бруска (необходимое оборудование: динамометр, линейка, брусок)

Делают вывод.

Учащиеся высказывают предположения, отвечают на вопросы.

Просмотр видео.

Отвечают на вопросы кроссворда.

Информация о домашнем задании

Объявляет и комментирует домашнее задание. (Слайд № 33)

Осмысливают и записывают домашнее задание.

Рефлексия

Как же будем спасать человека, провалившегося под лед?

Что нового, интересного вы узнали сегодня на уроке?

Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?
(Слайд №34-35)

Отвечают на вопросы. Анализируют материал урока, отвечают на вопросы.

Урок по теме: «Давление и сила давления»

Цели:

Образовательные: сформировать общие
представления о давлении, силе давления,
формирование практических навыков вычисления
давления;

Развивающие: развитие экспериментальных
умений, навыков, логического мышления,
обоснование своих высказываний, развитие
навыков работы в паре, обосновывать
необходимость увеличения или уменьшения
давления;

Воспитательные: формирование навыков
самостоятельной работы, воспитание стремления к
учению, умения напряженно трудиться, воспитание
чувства коллективизма при работе в парах.

Тип рассматриваемого урока: изучение
нового материала.

Форма урока: комбинированный урок.

Место урока в учебном плане. Тема
“давление и сила давления” рассматриваются в
разделе “Давление твердых тел, жидкостей и
газов”. Эта тема в разделе первая и является
наиболее интересной для учащихся (т.к. большая
связь изучаемого материала с жизнью, техникой),
поэтому на изучение этой темы необходимо 2 часа.
Основное содержание изучаемого материала задают
учебная программа и обязательный минимум
содержания образования по физике.

Методы: словесные, наглядные,
практические.

Оборудование:

стенд-выставка режущих и колющих инструментов;

презентация в Power Point, лабораторные динамометры,
бруски, линейки, кнопки.

План урока:

1. Этап организации начала урока –	1 мин.
2. Этап подготовки к активному и сознательному усвоению нового материала –	7 мин.
3. Этап усвоения новых знаний (сила давления, формула давления, единицы измерения давления) –	20мин.
4. Путешествие в биологию –	6 мин.
5. Мир техники –	6 мин.
6. “Знакомые буквы” –	2 мин.
7. Экспериментальные задания. –	15 мин.
8. Тестовые задания. –	13 мин.
9. Подведение итогов –	5 мин.
10. Домашнее задание. –	5 мин.

Эпиграф к уроку: “Знание только тогда
знание, когда оно приобретено усилиями мысли, а
не памяти” (А.Н. Толстой).

Ход урока

1. Этап организации урока.

2. Этап подготовки к активному и
сознательному усвоению материала.

Учитель обращает внимание учащихся на
иллюстрацию к произведению Мамина-Сибиряка
“Серая шейка” (см. Слайд №1
презентации) и зачитывает отрывок из этого
произведения: “…Лиса действительно пришла
через несколько дней, села на берегу и опять
заговорила:

— Cоскучилась я по тебе, уточка…Выходи сюда; а не
хочешь, так я сама к тебе приду. Я не спесива…

И Лиса принялась ползти осторожно по льду к
самой полынье. У Серой Шейки замерло сердце…”.

Вопрос. Почему лиса осторожно ползла по
льду? (Выслушиваем ответы)

Учитель. Чтобы ответить на этот
вопрос, необходимо познакомиться с темой
“Давление и сила давления”. Слово “давление”
вам хорошо известно. Вы понимаете смысл
следующих предложений:

Давление резко падает, возможны осадки.

Защитники команды “Динамо” не выдержали
давления нападающих “Спартака”.

У больного внезапно повысилось давление.

“Наутилус” скользнул в бездонные глубины,
несмотря на огромное давление внешней среды.

– Это была женщина, – сказал комиссар Мегре, –
только тонкий каблук женских туфель мог
произвести такое большое давление.

Во всех этих предложениях слово “давление”
использовано в разных ситуациях и имело разное
значение. Мы рассмотрим давление с точки зрения
физики. Для этого пригласим помощника на урок.

Дети мёда захотели – сгиньте, вьюги и
метели,

Чтобы добрая пчела в гости на урок зашла.

Сегодня главным героем нашего урока будет
пчела.

Перед вами слайд (слайд №2),
на котором изображен цветик-семицветик, лепестки
у которого не простые, посмотрите,

1 лепесток – Формулы давления, сила давления.

2 лепесток – Единицы давления.

3 лепесток – Путешествие в биологию.

4 лепесток – Мир техники.

5 лепесток – “Знакомые буквы”

6 лепесток – Экспериментальные задания.

7 лепесток – Тестовые задания.

После изучения темы должны будете знать:

определение силы давления,

определение давления,

единицы измерения давления;

уметь:

применять формулу давления при решении задач.

3. Этап усвоения новых знаний.

Учитель: (Пчела на слайде по щелчку мыши
перелетает на первый лепесток) на первом
лепестке. (Фронтальная беседа по вопросам)

Что такое сила?

Какие силы мы изучили?

От чего зависит результат действия силы? (За
правильный ответ ученик получает жетон).

Учитель дает определение силы давления: силу,
прикладываемую перпендикулярно поверхности,
называют силой давления на эту поверхность,
учащиеся работают с ОК (см.
приложение).

Учитель. Рассмотрим пример (кнопка на
лепестке): по свежевыпавшему снегу с горы
скатывается мальчик, неожиданно падает, и лыжи
скатываются вниз. Поднявшись на ноги, мальчик
спускается за лыжами, при этом его ноги глубоко
вязнут в снегу.

Вопрос: почему мальчик на лыжах
не проваливается в снег, а без лыж проваливается?
Учащиеся делают вывод, что в обоих случаях
мальчик действует на снег с одной и той же силой,
но результат действия силы разный,
следовательно, (учитель подводит к мысли)
результат действия зависит еще от какой-то
величины.

Учитель: Что изменилось после падения
мальчика? Учащиеся делают вывод, что изменилась
площадь опоры мальчика на снег. Когда мальчик
стоит на лыжах, то площадь опоры больше, чем без
лыж.

Учитель: Результат действия силы
зависит от:

1 – значения силы давления;

2 – площади поверхности, перпендикулярно
которой действует сила давления.

(Учащиеся работают с ОК.)

Учитель: величина, которая показывает, какая
сила давления действует на каждую единицу
площади поверхности, называется давлением.

;

P – давление

F_д – сила давления

S – площадь опоры.

– чтобы давление нам получить,
нужно силу давления на площадь делить!

Проведем качественный анализ данной формулы.

Вопрос 1. Сила давления не
изменяется, а площадь опоры увеличивается. Как
изменится давление? Почему? (Давление
уменьшится, т. к. давление обратно
пропорционально площади).

Вопрос 2. Площадь опоры не меняется,
а сила давления увеличивается. Как изменится
давление? Почему? (Давление увеличится, т.к.
давление прямо пропорционально силе давления).

Учащиеся делают вывод, что при одной и той же
силе давление больше в том случае, когда площадь
опоры меньше, и, наоборот, чем больше площадь
опоры, тем давление меньше.

Учитель:

Проникнуть в тело цель твоя – сведи опору
до нуля.

Идя гулять зимою в лес, ты увеличь опору S.

(Для усвоения смысла формулы давления твердого
тела).

Для создания наглядных образов учитель
знакомит учащихся с различным давлением,
встречающимся в технике, природе и быту (таблица 6
стр.84 учебник Физика – 7 кл.)

Учащиеся работают с ОК (работа с треугольником).

Вопрос 1. Как можно найти силу
давления, зная давление и площадь поверхности, к
которой приложена сила? (F_д=p*S)

Вопрос 2. Как найти площадь
поверхности, к которой приложена сила, зная силу
давления? (S=F_д/p)

Учитель. Выведем единицу
измерения давления. (Пчела на слайде перелетает
на второй лепесток по щелчку мыши).

Дано:	Решение:
S=1м²
F_д=1Н	; [p]=1н/м²=1Па.
p-?

1 Па – это такое давление, которое производит
сила давления в 1 Н, действующая на поверхность
площадью 1 м² перпендикулярно этой
поверхности.

1 гПа – 100 Па

1 кПа – 1000 Па

1 МПа – 1000 000 Па

Вопрос. Что означает запись: р=15 000Па, р=5000Па?
(15 000 ПА – это такое давление, которое
производит сила давления в 15 000 Н, действующая
на поверхность площадью 1м²
перпендикулярно этой поверхности.)

Учитель.

Моря и пустыни, Земля и Луна

Свет Солнца и снега лавины…

Природа сложна, но Природа одна.

Законы природы – едины!

Совершим путешествие в биологию (пчела на
слайде перелетает на третий лепесток по щелчку
мыши).

В Амазонке есть пиранья –

С виду рыбка так себе.

Если сунешь палец в воду,

Перекусит вмиг его.

Вопрос: почему пиранья может
перекусить палец человека?

Вот верблюд, а на верблюде

Возят кладь и ездят люди.

Он живет среди пустынь,

Ест невкусные кусты,

Он в работе круглый год…

Почему же на верблюде возят кладь и ездят люди?

(Площадь поверхности конечностей верблюда
велика, а давление, оказываемое на песок,
невелико, поэтому верблюд не проваливается в
песок.)

Ёж сердитый, серый ёж,

Ты куда, скажи, идёшь?

Ты колючий весь такой, что не взять тебя рукой!

Почему же ёж колючий?

(Площадь поверхности иголок мала, а давление
велико.)

Пчелка – труженик известный,

Дарит людям мёд и воск,

А врагам покажет жало,

Будут помнить целый год!

Почему жало пчелы оказывает на кожу человека
очень большое давление? (Жало пчелы имеет малую
площадь поверхности, а давление, оказываемое на
кожу человека, велико.)

Как-то раз спросили розу:

Отчего, чаруя око,

Ты колючими шипами

Нас царапаешь жестоко?

(Площадь поверхности шипов розы мала, а
давление велико.)

Вернемся к героям “Серой Шейки”. Почему лиса
осторожно ползла по льду? (Лиса выбрала такой
способ передвижения, чтобы увеличить площадь
поверхности, а давление, производимое на лед,
уменьшить.)

Учитель: Хитрая лиса знала формулу
давления! Мы убедились в справедливости этой
формулы в природе – иглы, клюквы, когти, зубы,
клыки, жала. Но. “Душа науки – это практическое
применение её открытий” (У.Томсон).

Совершим экскурсию в мир техники.
(Пчела перелетает на четвертый лепесток по
щелчку мыши.)

Мы знаем, что, чем больше площадь опоры, тем
меньше давление, производимое данной силой, и,
наоборот, с уменьшением площади опоры (при
неизменной силе) давление возрастает. Поэтому, в
зависимости от того, хотят ли получить малое или
большое давление, площадь опоры увеличивают или
уменьшают. (Учащиеся работают с ОК – способы
изменения давления). Шины грузовых автомобилей и
шасси самолетов делают значительно шире, чем
легковых. Особенно широкими шины делают у
автомобилей, предназначенных для передвижения в
пустынях. Тяжелые машины, такие как трактор, танк
или болотоход, могут проезжать по болотистой
местности, по которой не всегда пройдет человек.
Почему? (Тяжелые машины, имея большую опорную
площадь, оказывают небольшое давление.)

Учитель обращает внимание учащихся на выставку
режущих и колющих предметов и инструментов.

Вопрос: Почему режущие и колющие инструменты оказывают
на тело очень большое давление? (Площадь
поверхности режущих и колющих инструментов мала,
а давление велико.)

Учитель. Мы убедились в
справедливости формулы давления в природе и
технике.(Пчела перелетает на пятый лепесток по
щелчку мыши.)

Игра “Знакомые буквы”.

На доске записаны буквы – обозначения
физических величин: p, m, F, l, V. Ваша задача:
послушав пословицы, поставить им в соответствие
одну их этих величин.

Пословицы:

Шила в мешке не утаишь.

Ежа голыми руками не возьмёшь.

Палец в рот не клади.

(Давление)

Учитель. “Знания, не рожденные опытом,
матерью всякой достоверности, бесплодны и полны
ошибок”. (Пчела по щелчку мыши перелетает на 6
лепесток.)

Экспериментальные задания.

1. Задача. Вдавливая кнопку в доску, мы
действуем на нее силой 50Н, площадь острия кнопки
0,000 001м². Определите давление, производимое
кнопкой.

Дано:	Решение:
F_д=50Н	[p]=Па.
S=0,000 001м²
р=?	(Па)

Ответ: 50 МПа.

2. Вычислить давление твердого тела на
опору.(Работа в парах.)

Оборудование: динамометр, линейка
измерительная, деревянный брусок.

Порядок выполнения работы.

Измерьте силу давления бруска на стол (вес
бруска).

Измерьте длину, ширину и высоту бруска.

Используя все полученные данные, вычислите
площади наибольшей и наименьшей граней бруска.

Рассчитайте давление, которое производит
брусок на стол наименьшей и наибольшей гранями.

Результаты запишите в тетрадь.

На основе полученных результатов сформируйте
вывод.

Учащиеся записывают результаты опытов на доске
и делают вывод о зависимости давления от площади
поверхности опоры.

Учитель.

Чтоб пчеле продолжить путь

Надо знанья почерпнуть.

Мы листочки открываем

И работу выполняем.

(Пчела перелетает на 7 лепесток по щелчку мыши.)
“Тестовые задания”.

Итог урока

С какой физической величиной вы познакомились
сегодня на уроке?

Какую силу называют силой давления?

Что такое давление?

Единицы давления?

Единицы давления в СИ?

Оценки за урок: Учитываются
результаты теста, жетоны.

Выводится итоговая оценка за урок.
Учитель обращает внимание учеников на эпиграф к
уроку.

Домашнее задание: §32б33; стр.85
(экспериментальное задание).

Дополнительное задание. “Почему
заостренные предметы колючи. Наподобие
Левиафана”, Занимательная физика. Я.И.Перельман.

Список использованной литературы.

Физика – 7 кл. С.В.Громов, Н.А.Родина. Москва.
“Просвещение”,2000 г.

Урок физики в современной школе. Творческий
поиск учителей. Составитель Э.М.Браверман под
редакцией В.Г.Разумовского. Москва,
“Просвещение”, 1993 г.

Проверка знаний учащихся по физике (6-7кл.)А.В.
Постников, Москва, “Просвещение”, 1986г.

Газета “Физика” № 45, 2004г.

Журнал “Физика в школе” № 8, 2002г.

Хрестоматия по литературе. 1-4кл. Ростов-на-Дону.
АО”Книга”, 1997г.

Давление и его значение в жизни человека

Содержание

1. Введение. …………………………………………………………………………..…………….2-3

2. Описательная часть ……………………………………..………………………………………3-22

3. Заключение……………………………………………………………………………………….23

4. Список литературы………………………………………………….………………………….24

Введение

Обоснование выбора темы, актуальность исследования:темой моей исследовательской работы является «Давление и его значение в жизни человека». Оно окружает нас повсюду: на поверхности земли, в воде, в воздухе. В начале года мы изучали на уроках физики тему «Давление твердых тел, жидкостей и газов». Меня заинтересовало значение давления в окружающем нас мире. Было интересно найти применение моих знаний в практических целях.

В классе я обратил внимание на то, что линолеум во многих местах продавлен. Почему? Мне нравятся зимние прогулки. Стало интересно: почему можно проваливаться в сугроб, стоя без лыж, а на лыжах можно скользить по любым снежным горкам. В школе, садясь на жёсткий стул, устаешь, а на мягком кресле дома можно сидеть часами. Почему? Летом полоть траву легче, когда тяпка наточена.

Разглядывая различные машины и тракторы, я обращаю внимание на различные размеры колес. Почему у большегрузных машин и больших тракторов шины очень широкие? Почему роза колется, почему кошка царапается, почему ежика не возьмешь голыми руками и еще много почему. А так же стало интересно, как влияет давление на самочувствие человека. Как течет кровь по кровеносной системе, как работают легкие. Как ведет себя организм на больших глубинах, как функционируют внутренние органы.

Чтобы дать ответы на эти вопросы, я решил исследовать давление, понять от чего оно зависит, изучить какую роль имеет давление в животном и растительном мире. Ответы на все эти и другие вопросы попытался найти в различных источниках.

Практическая значимость исследования: материалы моего исследования можно использовать на уроках физики, биологии, на классных часах, на внеклассных мероприятиях, при подготовке к ОГЭ.

Цель исследования: изучить давление в газах, жидкостях и твёрдых телах; провести эксперименты, демонстрирующие от каких величин зависит давление; рассмотреть какую роль играет давление в окружающем мире.

Задачи исследования:

Изучить зависимость давления от различных величин.

Провести собственный эксперимент по изучению давления.

Рассмотреть случаи практического применения давления в жизни человека и живой природы.

Исследовать закономерности проявления давления, применяя математические навыки.

Сделать выводы по теме исследования.

Создать демонстрационный прибор для кабинета физики.

Методы исследования:

Изучение и анализ литературы, материалов Интернета.

Отбор и обобщение и материалов по теме исследования.

Постановка экспериментов.

Практическая реализация.

Обработка полученных результатов.

Анализ полученных результатов.

Сбор фотоматериалов.

Исследование областей применения.

Выводы по теме.

2. Описательная часть

Что такое давление. История развития представления о давлении

О существовании давления люди догадывались еще во времена Аристотеля и Демокрита. Вклад в развитие атмосферного давления внесли Древние атомисты Демокрит, Эпикур и Лукреций. Они не сомневались в материальной природе воздуха, атомы которого, по их мнению, обладают подвижностью и круглой формой.

Первыми, кто практически измерил давление воздушного океана, были итальянские ученые. Галилей считал, что предельная высота водяного столба 18 локтей является мерой «боязни пустоты» (т. е. сила атмосферного давления). Она уравновешивается либо весом водяного столба в 10 метров, либо весом медного столба высотой в 1,12 метра, составляя, по оценке Галилея, около 1 кг на см². Таким образом, практики с достаточной точностью оценили силу атмосферного давления. Необходимо было сделать дальнейший шаг в развитии представления о давлении. Его сделал Торричелли.

Ему пришла в голову мысль измерить вес атмосферы весом ртутного столба. В 1643 году по его указанию эксперимент был произведен. Опыт оправдал все ожидания, ртуть остановилась на заданной высоте, над нею образовалась «торричеллиева пустота».

Таким образом, трубка Торричелли стала первым барометром. Именно с этого опыта началось научное наблюдение за погодой, важнейшими характеристиками которой являлись давление и температура.

Итак, что же такое «давление»?

Давление — это величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1Н, действующая на поверхность площадью 1 м², перпендикулярно этой поверхности.

Давление принято обозначать буквой р. Поэтому можно записать формулу, используя буквенные обозначения (вспомним, что сила обозначается буквой F, а площадь –S):

Давление показывает, какая сила действует на единицу площади поверхности тела. Единица давления – Паскаль (Па). Давление в один Паскаль оказывает сила в один Ньютон на площадь в один квадратный метр: 1 Па = 1 Н/1м².

Силу, которая создаёт давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.

Если умножить давление на величину площади поверхности, то можно вычислить силу давления:

сила давления = давление * площадь,

или то же самое в буквенных обозначениях:

F = p∙ S

Чтобы уменьшить давление, достаточно увеличить площадь, на которую действует сила. Например, увеличивая площадь нижней части фундамента, тем самым уменьшают давление дома на грунт. У тракторов большая опорная площадь гусениц, поэтому, несмотря на значительный вес, их давление на грунт не так велико.

В случаях, когда необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности (при этом сила давления остаётся той же). Так, для увеличения давления затачивают колющие и режущие инструменты – ножницы, ножи, иглы, кусачки.

Виды давления.

Воздух давит на поверхность Земли — и мы говорим об атмосферном давлении. Опускаясь в морские глубины, мы испытываем давление воды. В земных недрах тоже есть давление. Действуя со всех сторон, давление позволяет расплавленному земному ядру сохранять форму. На глубине 300 километров под его воздействием атомы углерода теснее прижимаются друг к другу, спрессовываются — и образуются алмазы.

И за пределами Земли существует давление. Газ внутри Солнца сильно сжат. Такое давление преобразуется в колоссальную тепловую энергию.

Давление в газах

Давление воздушных масс человек не ощущает, хоть и живет на дне «воздушного моря». Ведь воздух, как и вода, давит не только сверху, а со всех сторон.

Всякое вещество можно взвесить. Оказывается, что масса 1 м³ воздуха на уровне моря примерно 1 кг 300 г. Воздух давит на предметы, с которыми соприкасается. Я провел ряд экспериментов, которые доказывают существование атмосферного давления.

Эксперимент № 1

Первое доказательство существования атмосферного давления

Цель работы: доказать с помощью эксперимента существование атмосферного давления.

Я взял широкогорлую бутылку из-под сока и сваренное вкрутую, очищенное яйцо. Яйцо в бутылку не проходило.

После того, как с помощью горящей бумаги я нагрел воздух в бутылке, яйцо втянулось в неё.

Произошло это потому, что внутри бутылки воздух начал остывать, давление внутри бутылки стало меньше, чем снаружи и под действием

атмосферного давления яйцо вошло в бутылку.

Вывод: атмосферное давление существует, и оно вдавило яйцо в бутылку.

Атмосферное давление в жизни человека

Мне захотелось узнать, как связано давление с жизнью человека, на что оно влияет.

Оказывается, что кости в суставах плотно приближены друг к другу благодаря атмосферному давлению. Высоко в горах, где давление воздуха ниже, связь между костями слабее. Конечности плохо слушаются, часто случаются вывихи.

Мы, наверное, никогда не задумывались над тем, как мы пьём. А стоит задуматься! При питье мы «втягиваем» жидкость в себя. Почему же жидкость устремляется к нам в рот? При питье мы расширяем грудную клетку и тем разряжаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает к нам в рот.

На существовании атмосферного давления основан механизм вдоха и выдоха.Легкие расположены в грудной клетке и отделены от нее и от диафрагмы герметичной полостью, называемой плевральной. С увеличением объема грудной клетки объем плевральной полости увеличивается, а давление воздуха в ней уменьшается, и наоборот. При вдохе давление становится меньше атмосферного, и воздух через воздухоносные пути устремляется в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, за счет чего давление в плевральной полости увеличивается, что вызывает уменьшение объема легких. Давление воздуха в них становится выше атмосферного, и воздух из лёгких устремляется в окружающую среду.

Пока люди не знали о существовании давления, многие загадки казались неразрешимыми. Почему так тяжело вытащить поршень из насоса с закрытым отверстием? Сейчас мы знаем: мешает давление воздуха. Простой насос — это цилиндр с поршнем. Когда отверстие насоса открыто, поршень испытывает одинаковое давление изнутри и снаружи. Стоит закрыть отверстие, и баланс нарушается. На поршень действует только давление извне. Наших сил не хватает, чтобы его преодолеть. Шприц – это простой насос. Рассмотрим принцип действия шприцов.

Влияние атмосферного давления на самочувствие человека

Внешнее атмосферное давление компенсируется внутренним давлением человека. Артериальное давление — один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Давление крови определяется объёмом крови, перекачиваемым в единицу времени сердцем и сопротивлением сосудистого русла. Наибольшее давление крови будет на выходе крови из сердца (в левом желудочке), несколько меньшее давление будет в артериях, ещё более низкое в капиллярах, а самое низкое в венах и на входе сердца (в правом предсердии).

Артериальное давление зависит от многих факторов: времени суток, психологического состояния человека (при стрессе давление повышается), приёма различных стимулирующих веществ (кофе, чай, амфетамины) или медикаментов, которые повышают или понижают давление.

Наиболее легко в измерении артериальное давление. Его можно измерить с помощью прибора тонометра. В течение месяца я проводил измерения атмосферного давления и давления человека. Моими объектами исследования были я и бабушка.

Эксперимент № 2

Зависимость атмосферного давления и артериального давления человека

Цель работы: определить зависимость артериального давления человека от атмосферного давления.

Дата исследования	Атмосферное давление	Давление объекта 1	Давление объекта 2
05.03	741	124/72	93/55
06.03	738	115/69	88/58
07.03	744	137/75	93/61
09.03	744	135/73	92/56
10.03	743	131/69	89/58
11.03	740	131/73	94/57
12.03	738	125/63	89/56
13.03	736	116/61	84/48
14.03	734	127/65	82/55
15.03	738	123/67	94/58
16.03	740	134/64	96/61
17.03	742	115/59	90/61
21.03	740	137/64	91/53
22.03	730	125/64	118/65
23.03	750	106/50	85/50
25.03	754	124/63	98/59
26.03	760	106/50	106/50
27.03	758	125/59	102/65

Объект 1- бабушка 65 лет.

Объект 2 –мальчик 14 лет.

Для построения диаграммы я взял данные для атмосферного давления и вычел из каждого значения 600 мм рт. ст. Это позволило мне выстроить диаграмму зависимости атмосферного давления и давления человека.

Вывод: давление человека зависит от атмосферного давления. Чаще всего получается, что с уменьшением атмосферного давления уменьшается и давление человека.

На организм человека влияет как пониженное, так и повышенное атмосферное давление.

При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений. С понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода. В результате этого кровь недостаточно насыщается кислородом и не обеспечивает в полном объеме доставку его органам и тканям, что приводит к кислородному голоданию.

Роль давления в животном мире

Давление есть повсюду. Некоторые живые организмы извлекают из его существования пользу. У летучих мышей есть внутренний измеритель давления. Биологи полагают, что он находится в слуховом аппарате мышей. Животные покидают свои жилища, когда атмосферное давление падает. Ведь чем ниже давление, тем активнее ведут себя насекомые — добыча летучих мышей.

Благодаря атмосферному давлению мухи могут ползать по потолку. На их лапках есть присоски. Между присоской и поверхностью потолка образуется вакуум. Давление воздуха воздействует на присоску только снаружи, и муха не падает.

Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.

Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску.

Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот.

Роль давления в растительном мире

Под большим давлением древесные соки добираются до макушек гигантских секвой. И чем выше ствол дерева, тем выше должно быть давление. Биологи выяснили, что давление, которое обеспечивает деревья питанием, в то же время мешает им расти «до бесконечности». Когда давление становится слишком высоким, в стволе дерева образуются «тромбы». Они преграждают сокам путь наверх, и верхушка дерева не получает достаточно питания. Рост прекращается.

Давление в жидкостях

Давление в жидкости зависит от плотности жидкости и от глубины погружения.

р=ρgh

В жидкостях и газах действует закон Паскаля, который говорит, что давление, производимое на жидкость или газ передаётся без изменения в любую точку жидкости или газа.

Эксперимент № 3

Доказательство закона Паскаля

Цель работы: доказать с помощью эксперимента, что давление предаётся в любую точку жидкости или газа без изменения.

В пластиковой бутылке я сделал несколько отверстий. Отверстия заклеил скотчем. Бутылку заполнил водой. Открыл отверстия. Из бутылки с завинченной крышкой вода не вытекала, т. к. внутреннее давление компенсируется внешним атмосферным давлением.

После того, как я открутил крышку, вода стал равномерно выливаться изо всех отверстий. На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому каждый слой жидкости своим весом создаёт давление на другие слои, которое по закону Паскаля передаётся по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление.

Вывод: давление в жидкости и газе передаётся в любую точку одинаково.

Я провел серию опытов и определил зависимость давления от высоты столба жидкости.

Мощное давление выбрасывает вверх струи фонтанов. Самый большой фонтан находится в Женеве. Когда-то на его месте была водозаборная станция, подававшая воду в ремесленные мастерские. Вечерами потребление воды уменьшалось. Ее избыток струей изливался в Женевское озеро. В 1891 году водопровод старой водозаборной станции превратили в декоративный фонтан.

Давление в жидкости в жизни человека

Человек, оказавшийся под водой, естественно, тоже испытывает ее давление. При погружении в воду без акваланга легкие сильно сжимаются. На глубине 162 метров — это мировой рекорд погружения без акваланга — легкие уменьшаются до размеров яблока. Казалось бы, у ныряльщика должны сломаться все кости. Но скелет справляется с этой нагрузкой, так как давление воды воздействует на него равномерно со всех сторон.

Кроме того, меняется при изменении давления и скорость многих химических реакций, вследствие чего меняется и химическое равновесие организма. При увеличении давления происходит усиленное поглощение газов жидкостями тела, а при его уменьшении — выделение растворенных газов. При быстром уменьшении давления вследствие интенсивного выделения газов кровь как бы закипает, что приводит к закупорке сосудов, нередко со смертельным исходом. Этим определяется максимальная глубина, на которой могут производиться водолазные работы (как правило, не ниже 50 м).

Роль давления в животном мире

Меня заинтересовал вопрос, как могут жить рыбы глубоко под водой?

Почему некоторые рыбы могут существовать на большой глубине — до 5 тысяч метров, а иногда и глубже? Ведь там на каждый квадратный сантиметр их тела приходится вес, равный весу вагона пассажирского поезда! Дело в том, что ткани и кости глубоководных рыб пропитаны водой. Поэтому рыбы испытывают одинаковое давление изнутри и снаружи. Но если глубоководную рыбу вытащить на поверхность, баланс внешнего и внутреннего давления нарушится. Рыба раздуется, и погибнет. Некоторые бактерии, живущие в воде, способны выдержать давление в 16 тысяч раз большее, чем нормальное атмосферное. Но как им это удается, ученые пока объяснить не могут.

Рыбу-каплю обитающую на глубине от 600 до 1200 м вблизи австралийского побережья и Тасмании, по праву считают одной из самых непривлекательных океанических рыб. Удивительной особенностью рыбы-капли, является отсутствие плавательного пузыря и мускулатуры, которые бы просто не выдержали глубинного давления, в 80 раз превышающего нормальное давление атмосферы.

Именно поэтому рыбка, длина которой, не более 30 см, больше напоминает невыразительную студенистую массу, чем владычицу глубин. Дополняет необычно-печальный образ лишенная чешуи серо-бежевая склизкая кожа и крупная складка на передней части головы, смахивающая на человеческий нос.

Марианская впадина — самое глубокое место на земле. Туда не попадает солнечный свет. Там огромное давление, которое оказывает столб воды высотой 11000 м. Неужели там возможна жизнь? Оказывается да!!!

Несколько лет назад на дне Марианской впадины обнаружили гигантских 10-ти сантиметровых амеб, называемых ксенофиофоры.

Эти одноклеточные организмы, вероятно, стали такими большими из-за среды, в которой они обитают на глубине 10,6 км. Холодная температура, высокое давление и отсутствие солнечного света, скорее всего, способствовали тому, что эти амебы приобрели огромные размеры.

Кроме того, ксенофиофоры обладают невероятными способностями. Они устойчивы к воздействию множества элементов и химических веществ, включая уран, ртуть и свинец, которые убили бы других животных и людей.

Сильное давление воды в Марианской впадине не дает шанса на выживание ни одному животному с раковиной или костями. Однако в 2012 году в желобе возле серпентиновых гидротермальных источников были обнаружены моллюски. Серпентин содержит водород и метан, который позволяет формироваться живым организмам.

Каким образом моллюски сохранили свою раковину при таком давлении, остается неизвестным.

Кроме того, гидротермальные источники выделяют другой газ – сероводород, который смертелен для моллюсков. Однако они научились связывать сернистое соединение в безопасный белок, что позволило популяции этих моллюсков выжить.

Давление в твердых телах

Мне приходилось наблюдать, как пчела легко прокалывает кожу своим жалом. Лоси могут свободно передвигаться по болоту, там, где человек не сможет пройти. Чем острее нож, тем легче им нарезать продукты.

Эти и множество других примеровпоказывают, что результат действия силы зависит не только от её численного значения, но и площади поверхности, одна и та же сила оказывает разное давление.

Давлением называют отношение силы, действующей на поверхность тела перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности

Силу, которая создаёт давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.

Если умножить давление на величину площади поверхности, то можно вычислить силу давления:

F = p∙ S

Я решил вычислить зависимость давления от силы, действующей перпендикулярно поверхности. Для этого, сравнил давление человека, стоящего на лыжах, и давление, которое оказывает на пол.

Чтобы рассчитать давление человека, которое он оказывает, стоя на лыжах воспользуемся формулой:

p =

Моя масса равна 36 килограммов. Зная, что сила тяжести рассчитывается по формуле F_т = mg ; основная формула примет следующий вид: p = ; где S– площадь обеих лыж, зная размеры лыж, вычислим её.

Размеры лыжи 1,6м _* 0,07 м; то S₁ = 1,6 0,07 = 0,112 (м ²) (Это площадь одной лыжи, а у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:

p = == 1607 = 1607Па

Теперь рассчитаем давление, которое я оказываю, стоя на полу. Вычислим размеры подошвы обуви с помощью палетки

S₂ = 0,002м² (это площадь одной подошвы, у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:

Р₂ = = 90000 Па

В результате полученных вычислений выяснили – давление на лыжах равно 1607Па, а давление без лыж на опору 90000 Па.

Р 1 < Р 2

1607Па < 90000 Па в 56 раз

В результате полученных вычислений площадь лыж равна 0,224м², а площадь подошвы равна 0,004м².

S1 > S2

0,224м² > 0,004 м² в 56 раза.

Отсюда можно сделать следующий вывод: во сколько раз увеличиваем площадь опоры, во столько же раз уменьшается давление, которое мы создаем на опору.

Практическое применение изменения давления человеком

Давление необходимо учитывать и в машиностроении, и в архитектуре, и на транспорте. Существуют машины, деформирующие почву. Они наносят непоправимый вред экологии. Например, при освоении Крайнего Севера гусеничными тракторами были уничтожены огромные площади ягеля — основного корма оленей, что отрицательно сказалось на их популяции. Чтобы избежать этого, необходимо уменьшить давление, т.е. либо уменьшить силу давления, либо увеличить площадь. Уменьшить силу сложно: для этого нужно уменьшать массу, применяя более лёгкие материалы. Но эти вещества либо непрочные, либо очень дорогие. Поэтому чаще всего используют именно увеличение площади. Сделать это можно разными способами: применение гусениц на тракторах, увеличение диаметра шин, использование парных колёс. Большое значение имеет и то, как накачены шины, ведь от этого тоже зависит площадь соприкосновения. Гусеницы значительно снижают давление, повышая проходимость механизма, но при этом сильно повреждают верхние слои почвы.

Очень важен учёт давления и в архитектуре, строительстве. Фундамент здания используется для снижения давления. С древних времён при строительстве использовали полые колонны. Имея достаточную прочность, они гораздо легче сплошных, и, следовательно, и создаваемое давление тоже меньше.

Исходя из данных выводов и наблюдений, я решил создать интересный демонстрационный прибор для кабинета физики и подарить его школе для других классов. Прибор сделан для демонстрации зависимости давления от площади и силы. Чем больше площадь поверхности, тем меньше создаваемое давление.

Изменение давления в животном мире

Рассмотрим, как животные не зная законов физики, не применяя никаких расчётов увеличивают и уменьшают давление.

Ящерица василиск – редчайшее существо, которое передвигается, соблюдая равновесие между водой и воздухом.

По краям пальцев задней конечности этого животного находятся перепонки, которыми оно шлепает по воде. Эти перепонки складываются на суше. Если же животное оказывается в опасности, то начинает с большой скоростью бежать по поверхности проточной воды или прудика. В этот момент перепонки ног натягиваются, что обеспечивает дополнительную площадь для быстрого передвижения по поверхности воды.

Лось — самый древний и крупный представитель из семейства оленей. Поражает способность этих больших зверей жить в болотах, нередко в настоящих трясинах, где не пройдет ни лошадь, ни человек.

Ходить по болотам им помогает особое устройство копыт. Их широкие копыта при погружении в тину раздвигаются, образуя развилку. На каждый квадратный сантиметр поверхности широкого копыта лося приходится всего около 400 г веса животного, что и дает лосю возможность передвигаться по заболоченным участкам тайги.

Глубокий и рыхлый снежный покров затрудняет передвижение животных. Однако многие звери и к этому приспособились. У зайца-беляка, рыси и росомахи широкие лапы. Кроме того, зимой на лапах у них вырастают длинные жесткие волосы, и они ходят по снегу не проваливаясь.

Тот, кто ничего не знает про слонов, может подумать, что это шумные и неуклюжие животные. На самом деле слон ступает легко, мягко, очень проворно и тихо. Длина окружности стопы слона достигает 1,5 метра. Широкие ступни действуют, словно гигантские амортизаторы, принимая на себя огромный вес животного. Когда слон опирается на ногу, подошва расширяется, увеличивая опорную поверхность. А когда тяжесть переносится на другую ногу, подошва принимает первоначальную форму. Кожа на подошвах толстая, покрытая трещинами и рубцами. Благодаря этому ступни не скользят на покатой земле. Давление производимое слоном 77 кПа.

3. Заключение

В ходе выполненной работы я изучил понятие «Давления» с физической точки зрения. Рассмотрел его применение в различных жизненных ситуациях, в природе и технике. Узнал значимость этого понятия для животного мира, рассмотрел случаи практического применения давления в жизни человека и в живой природе. Рассчитал, применяя математические навыки, и изучил закономерности проявления давления.

В результате исследований были получены следующие выводы:

С изменением атмосферного давления меняется внутреннее давление человека.

В жидкостях и газах давление во все стороны передаётся одинаково.

Давление зависит от высоты столба жидкости.

В твёрдых телах давление можно уменьшить, увеличив площадь опоры.

Увеличить давление можно, уменьшив площадь опоры и увеличив силу.

По результатам исследований был изготовлен демонстрационный прибор для кабинета физики.

4. Список литературы

Б Донат. Физика в играх. – М.: Центрполиграф, 2011г.

Н. В. Гулиа. Удивительная физика.- М.: — Энас, 2008 г.

Л. В. Тарасов. Физика природных явлений.- М.: Мнемозина, 2013 г.

Я. И. Перельман. Занимательная физика. – М.: Центрполиграф, 2010 г.

А. И. Семке. Нестандартные задачи по физике. – Ярославль, Академия развития, 2007 г.

И. Г. Кириллова Книга для чтения по физике – М.: Просвещение, 1996 г.

М. М.Колтун Мир физики – М.: Просвещение, 2008 г.

Электронные ресурсы

http://www.slideboom.com/

https://www.google.ru/#newwindow=1&q=ehjr+lfdktybt+%3Bblrjcnb

Википедия — свободная энциклопедия (http://ru.wikipedia.org)

Видеоресурсыhttp://www.youtube.com/watch?v=sbCW2RydyLU

Видеоресурсы http://community.livejournal.com/shutmusicup/88751.html

Материалы с сайта www.fizika.ru

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/309522-davlenie-i-ego-znachenie-v-zhizni-cheloveka

Сила давления и давление ❤️

Прежде чем изучать действие жидкостей и газов, определим, что же такое давление. Для этого рассмотрим, например, человека на лыжах. Двигаясь по рыхлому снегу, он проваливается в него значительно меньше, чем обычный путник без лыж. Из рис.

150 видно, что идущий по снегу человек оставляет глубокие следы, а стоящий на лыжах почти не проваливается. Если массы стоящих людей одинаковые, то они действуют на снег (давят на опору) с одинаковой силой, равной в данном случае их весу.

Силу, действующую перпендикулярно опоре, называют силой давления.

На

рассмотренном примере мы убедились, что результат действия одинаковых сил давления различен. Почему? Любой из вас без труда ответит, что это объясняется различием в площади поверхности, на которую давит каждый из людей. Чем больше будет площадь соприкосновения, тем меньше будет продавливаться снег.

У человека на лыжах эта площадь тем больше, чем шире и длиннее его лыжи. Таким образом, результат действия силы давления зависит от площади, на которую она действует.

На одинаковые лыжи могут встать и взрослый

человек, и ребенок (рис. 151). За кем из них лыжня будет глубже? Наблюдение показывает, что за взрослым. Площадь соприкосновения двух лыжников со снегом в этом случае будет одна и та же, но вес взрослого человека больше.

Следовательно, при одинаковой площади соприкосновения с опорой результат действия силы, с которой давят на опору, тем больше, чем больше модуль этой силы. Опыт показывает, что результат действия силы давления на опору пропорционален модулю этой силы и обратно пропорционален площади опоры. Для описания данного действия в физике используют величину, называемую давлением.

Давлением называют отношение модуля F силы давления, действующей на опору, к площади S поверхности этой опоры.

P = F/S

Давление принято обозначать буквой p. В СИ единица давления носит название паскаль (Па) — в честь французского физика Блеза Паскаля (1623-1662), открывшего важные свойства жидкостей и газов.

Один паскаль — это давление, которое создает сила в 1 Н, действующая перпендикулярно на поверхность площадью 1 м2.

Давление в 1 Па довольно малая величина: примерно такое давление создает тело массой 100 г, опирающееся на площадь 1 м2, или лист обычной писчей бумаги на поверхность стола. Поэтому на практике используют более крупные единицы давления: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа). Например, взрослый человек создает давление на пол, равное 15-20 кПа, а легковой автомобиль оказывает на дорогу давление 200-300 кПа.

Итоги

Силу, действующую перпендикулярно опоре, называют силой давления.

Давлением называют отношение модуля F силы давления, действующей на опору, к площади поверхности этой опоры.

P = F/S

В СИ единица давления носит название паскаль (Па): 1 Па = 1 Н/м2.

Вопросы

Приведите примеры, доказывающие, что результат действия силы зависит от ее модуля и площади опоры, на которую она действует. Как изменяется этот результат при уменьшении модуля силы и увеличении площади опоры? Какой физической величиной характеризуют действие на опору силы, направленной перпендикулярно поверхности этой опоры? Как называют эту силу? Что называют давлением? В каких единицах измеряют давление в СИ? Почему шины у грузовых автомобилей делают более широкими, чем у легковых? Зачем режущие и колющие инструменты затачивают?

Упражнения

Выразите в паскалях давления 0,05 Н/см2, 35 кПа, 27 МПа, 300 Н/см2. Какой стороной нужно положить на стол пакет молока (считая его параллелепипедом), чтобы он создавал максимальное давление? Рассчитайте давления, которые оказывает на поверхность стола пакет молока массой 1 кг, поочередно положенный на каждую из трех различных граней. Необходимые размеры пакета измерьте линейкой. Какое давление создает лопата своим лезвием, когда на нее давит человек силой 900 Н? Ширина лезвия лопаты — 30 см, толщина режущего края — 0,5 мм. Мальчик массой 40 кг и его отец массой 100 кг стоят на лыжах. Длина лыж мальчика — 1,4 м, а длина лыж отца — 2 м. Определите давление, которое оказывают на снег лыжи мальчика и его отца, если ширина их лыж одинакова и равна 10 см. Во сколько раз изменится давление, которое вы оказываете на пол лифта, если он начнет двигаться с ускорением, направленным вниз (вверх), модуль которого в три раза меньше ускорения свободного падения?

Динамика — Давление

Что такое давление?

Чтобы свести к минимуму путаницу, вероятно, лучше избегать
обсуждение давления в целом — но, наверное, уже слишком поздно — вы
наверное уже запутались в вопросе силы и давления!
Возможно, вы думаете, что сила и давление на самом деле одно и то же,
нравится масса и инерция.
Извините!

Давление зависит от приложенной силы — больше силы означает
больше давления.На самом деле давление прямо пропорционально силе.
Однако давление НЕ то же самое, что сила.
Давление также зависит от области, к которой прилагается сила.
Большая площадь означает меньшее давление — на самом деле давление обратно пропорционально
пропорционально площади:

Единицы давления:

Единица давления в системе СИ — Паскаль — сила в 1 Ньютон.
нанесенный на площадь 1 квадратный метр создает давление 1
Паскаль, поэтому Паскаль (сокращенно Па) — это очень небольшое давление.Другая распространенная единица давления — фунты на квадратный дюйм (psi).
Нормальное атмосферное давление (1 атмосфера, сокращенно атм) = 14,7
psi = 1,0 x 10 ⁵ Па. Метеорологи используют единицу давления
в зависимости от высоты столба ртути, на которую давление будет
поддержка, поэтому в сводках погоды вы часто слышите атмосферное давление
указывается в «дюймах ртутного столба», где 1 атм = 29,9 дюйма ртутного столба.

Разница между силой и
Давление:

Когда к объекту прилагается сила, давление также оказывается на
объект, но сила и давление — это не одно и то же.Вот
«мысленный эксперимент», чтобы проиллюстрировать разницу. Предположим, что вы
будут воздействовать на вашего партнера по лаборатории силой 5 Ньютонов, и
предположим, у вашего партнера есть следующий выбор:

A 5 Ньютон-сила, приложенная острием штифта.
Сила 5 Ньютонов, приложенная к плоской стороне физики
книга.

Если предположить, что ваш партнер по лаборатории не ОЧЕНЬ странный, что
она выбирает? Конечно же, книга! Но почему? И булавка, и книга
приложит ту же силу, и она получит такое же ускорение
от любой силы.Ну, потому что сила, приложенная к булавке, будет
больно — сильно — и сила, приложенная к книге, не будет.

Хотя и булавка, и книжка имеют одинаковое усилие, они
оказывают очень разное давление. Давление зависит от количества
сила и площадь, к которой приложена сила. Больше силы — больше
давление. Больше площади — меньше давления. На самом деле давление прямо
пропорциональна силе и обратно пропорциональна площади.

Force сообщает вам, как объект будет
ускоряться .Давление
расскажет, как будет чувствовать себя .

или:

Сила ускоряется. Снижение давления.

Примеры давления

Пример 1: Почему острый нож режет лучше, чем тупой
нож?

на диаграмме справа показаны острый нож и тупой нож, соприкасающийся с
поверхность (может быть, хороший, сочный стейк!). Вы знаете, что острый нож
режет более эффективно — Почему?

Обратите внимание, что острый нож имеет очень маленькую площадь контакта с
поверхность, в то время как тупой нож имеет гораздо большую площадь контакта.Если оба ножа нажимаются с одинаковой силой, острый нож
будет оказывать большее давление на поверхность, чем тупой нож
— и снижение давления.

Итак, если вы «застряли» с тупым ножом, придется приложить немало усилий.
больше силы, чтобы создать достаточное давление, чтобы разрезать стейк,
Правильно?

Пример 2: коньки и обувь

Почему
люди должны использовать коньки? Почему обувь не работает так же
хорошо?

Посмотрите на диаграмму справа, на которой слева изображена обувь.
и конек справа.Нисходящая сила, которую вы прикладываете к
лед в любом случае (при условии, что вы стоите на двух ногах) будет
половина вашего веса.

Обратите внимание, однако, что обувь распределяет усилие на
большая площадь, чем у конька. Это означает, что коньк
давление на лед намного выше, чем у обуви — оно такое высокое
давление, которое делает возможным катание на коньках!

Пример 3: Почему удобная мягкая кровать?

Почему (большинству людей!) Удобнее лечь на
мягкий матрас, чем лечь на пол?

Прежде всего, на чем бы вы ни лежали, оно должно подниматься вверх.
(нормальная) сила, равная вашему весу, чтобы поддерживать вас.Таким образом, мягкий матрас и твердый пол поднимаются вверх одинаково.
сила на вас. Однако матрас соответствует вашей форме, поэтому
он оказывает опорную силу на большей площади, чем пол.
Поэтому матрас оказывает на вас меньшее давление, чем пол.
Давление болит.

, последнее обновление 27 декабря 2005 г., автор: JL
Stanbrough

Давление на поверхности — Давление — KS3 Physics Revision

Возможно, вы были предупреждены о том, чтобы раскачиваться на одной ножке стула.Помимо риска повредить стул или пораниться, ножка стула может повредить пол. Это потому, что он слишком сильно давит на пол.

Расчет давления

Чтобы рассчитать давление, вам необходимо знать две вещи:

прилагаемую силу или вес
площадь поверхности, на которую распространяется сила или вес

Давление рассчитывается с использованием этого уравнения:

Пример

Сила 20 Н действует на площади 4 м ².Рассчитайте давление.

давление = сила ÷ площадь

= 20 Н ÷ 4 м ² = 5 Н / м ²

Обратите внимание, что единицей давления здесь является Н / м ² (ньютонов на квадратный метр). Иногда вы увидите, что используется другой блок. Это называется паскаль и обозначается символом Па.

1 Па = 1 Н / м ², поэтому в приведенном выше примере давление составляет 5 Па.

Использование давления

Если вы идете по снегу, вы обычно погрузиться в нее.Это потому, что у вашей обуви небольшая площадь поверхности. Ваш вес распределяется только по небольшой площади, поэтому давление на снег велико. Однако на лыжах так далеко в снег не утонешь. Это связано с тем, что ваш вес распределяется по большей площади, поэтому давление на снег невелико.

Штифты для рисования хорошо используют разные давления при одинаковой силе

Штифты для рисования имеют большой круглый конец, на который можно нажимать большим пальцем. Круглый конец имеет большую площадь, поэтому он оказывает небольшое давление на большой палец.У острого конца очень маленькая площадь. Та же толкающая сила создает там высокое давление, поэтому оно вдавливается в доску объявлений.

Если вы качаетесь на одной ножке стула, вы оказываете в четыре раза большее давление на одну точку пола, чем если бы вы сидели правильно. Это потому, что четыре ножки стула распределяют давление по площади в четыре раза больше, чем одна ножка стула.

Давление — это сила на единицу площади, Рон Куртус

SfC Home> Физика> Сила>

от Рона Куртуса

Давление — это сила , действующая на объект, которая распространяется по площади поверхности .

Уравнение давления — это сила, деленная на площадь приложения силы. Хотя это измерение является простым, когда твердое тело толкает твердое тело, в случае твердого тела, толкающего жидкость или газ, необходимо, чтобы жидкость была заключена в контейнер.

Сила также может создаваться весом объекта.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

Каково давление, когда твердое тело давит на другое твердое тело?
Что происходит, когда твердое тело сталкивается с замкнутой жидкостью?
Что происходит, когда сила исходит от силы тяжести?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц

Давление твердого тела на твердое

Когда вы прикладываете силу к твердому объекту, давление определяется как приложенная сила, разделенная на область приложения. Уравнение для давления:

P = F / A

где

P — давление
F — приложенная сила
A — площадь, на которую прикладывается сила
F / A — F , деленное на A

Например, если вы давите на объект рукой с силой 20 фунтов, а площадь вашей руки составляет 10 квадратных дюймов, то давление, которое вы оказываете, составит 20/10 = 2 фунта на квадратный дюйм.

Давление равно Силе, разделенной на площадь

Вы можете видеть, что для данной силы, если площадь поверхности меньше, давление будет больше. Если вы используете большую площадь, вы распределяете силу, и давление (или сила на единицу площади) становится меньше.

Твердое прессование в замкнутой жидкости

Когда жидкость или газ заключены в контейнер или цилиндр, вы можете создать давление, приложив силу с помощью твердого поршня. Давление, создаваемое в цилиндре, равно приложенной силе, деленной на площадь поршня: P = F / A .

В замкнутой жидкости — если пренебречь влиянием силы тяжести на жидкость — давление одинаково во всем контейнере, одинаково давя на все стенки. В случае велосипедного насоса давление, создаваемое внутри насоса, будет передаваться через шланг в велосипедную шину. Но воздух все еще закрыт.

Давление в жидкости во всех направлениях

Увеличение силы увеличивает давление внутри цилиндра.

Вызвано гравитацией

Поскольку вес объекта — это сила, вызванная гравитацией, мы можем подставить вес в уравнение давления.Таким образом, давление ( P ), вызванное весом ( W ) объекта, представляет собой этот вес, деленный на площадь ( A ), на которую действует вес.

P = W / A

Если вы кладете твердый объект на пол, давление на пол в зоне контакта определяется весом объекта, деленным на площадь на полу.

Давление равно весу, разделенному на площадь

Пример с обувью

Хороший пример того, как сила на небольшой площади может привести к очень высокому давлению, — это женская обувь на высоком каблуке с шипами.Эти типы обуви могут повредить некоторые полы из-за очень высокого давления на пол в области пятки.

Средняя обувь распределяет вес человека на 20 квадратных дюймов. Таким образом, 100-фунтовый человек наносит на пол 100/20 = 5 фунтов на квадратный дюйм.

Поскольку размер каблука-шипа составляет всего 0,25 квадратных дюйма, человек весом 100 фунтов будет наносить 100 / 0,25 = 400 фунтов на квадратный дюйм на пол в области пятки! В некоторых случаях этого достаточно, чтобы повредить пол.

Вес жидкости

Если вы поместите жидкость в контейнер, вес этой жидкости будет давить на дно контейнера, как и вес твердого предмета. Давление на дно контейнера будет таким же, как если бы вес был твердым:

P = W / A .

Единственная разница в том, что давление в жидкости распространяется во всех направлениях. Таким образом, давление по бокам внизу будет таким же.

Газы и жидкости испытывают давление из-за своего веса в каждой точке жидкости.

Сводка

Давление — это сила, действующая на объект, которая распространяется по площади поверхности. Уравнение для давления: P = F / A . Давление можно измерить для твердого тела, давящего на твердое тело, но в случае, когда твердое тело толкает жидкость или газ, необходимо, чтобы жидкость была заключена в контейнер. Сила также может создаваться весом объекта.

Давай на себя, чтобы добиться превосходства

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайты

Физические ресурсы

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные от покупки книг)

Книги по физике силы с самым высоким рейтингом

Вопросы и комментарии

У вас есть вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
давление.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

По физике
Давление — это сила на единицу площади

Давление | Encyclopedia.com

КОНЦЕПЦИЯ

Давление — это отношение силы к площади поверхности, на которую оно действует. Хотя твердые тела оказывают давление, наиболее интересными примерами давления являются жидкости, то есть газы и жидкости, в частности вода и воздух.Давление играет ряд важных ролей в повседневной жизни, в том числе его функцию в работе насосов и гидравлических прессов. Поддержание обычного давления воздуха необходимо для здоровья и благополучия человека: тело идеально приспособлено к обычному атмосферному давлению, и если это давление значительно изменится, человек может испытать вредные или даже смертельные побочные эффекты.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Сила и площадь поверхности

Когда сила прикладывается перпендикулярно к площади поверхности, она оказывает давление на эту поверхность, равное отношению F к A, , где F — сила и A, — площадь поверхности.Следовательно, формула для давления ( p ): p = F / A. Одним интересным следствием этого соотношения является тот факт, что давление может увеличиваться или уменьшаться без какого-либо изменения силы — другими словами, если поверхность становится меньше, давление увеличивается, и наоборот.

Если бы одна чирлидерша держала на плечах другую чирлидершу, а девушка наверху стояла на лопатках девушки внизу, то ступни верхней девушки оказывали бы определенное давление на плечи нижней девушки.Это давление будет равно весу девушки верхом ( F, , которая в данном случае является ее массой, умноженной на ускорение силы тяжести вниз), деленному на площадь ее ступней. Предположим, что девочка, занимающая верхнюю ступень, выполняет сложное акробатическое движение, прижимая левую ногу к правому колену, так что только ее правая ступня оказывает полную силу ее веса. Теперь площадь поверхности, на которую действует сила, уменьшилась вдвое, и, таким образом, давление на нижнюю часть плеча девушки увеличилось в два раза.

По той же причине, т. Е. Уменьшение площади поверхности увеличивает чистое давление, хорошо выполненный удар карате намного эффективнее, чем удар открытой рукой. Если ударить по доске ладонью прямо, единственно вероятным результатом будет сильная жгучая боль в руке. Но если вместо этого один нанесет удар по доске, держа руку перпендикулярно — при условии, конечно, что один из них был экспертом в карате, — доску можно было разделить на две части. В первом случае площадь приложения силы велика, а результирующее давление на доску относительно мало, тогда как в случае каратэ площадь поверхности намного меньше, и, следовательно, давление намного больше.

Иногда предпочтительнее иметь большую площадь поверхности. Таким образом, снегоступы намного эффективнее для ходьбы по снегу, чем обычные туфли или ботинки. Обычная обувь не намного больше поверхности стопы, она идеально подходит для ходьбы по тротуару или траве. Но при глубоком снегу эта относительно небольшая площадь поверхности увеличивает давление на снег и приводит к тому, что ноги тонут. Снегоступы, поскольку они имеют площадь поверхности, значительно большую, чем у обычных ботинок, уменьшают отношение силы к площади поверхности и, следовательно, понижают чистое давление.

Тот же принцип применяется к лыжам и водным лыжам. Подобно снегоступам, лыжи позволяют лыжнику оставаться на поверхности
снег, но в отличие от снегоступов, лыжи длинные и тонкие, что позволяет лыжнику более эффективно скользить по заснеженному холму. Что касается катания на водных лыжах, то люди, имеющие опыт в этом виде спорта, могут кататься босиком, но это сложно. Большинству новичков требуются водные лыжи, которые снова снижают чистое давление, оказываемое весом лыжника на поверхность воды.

Измерение давления

Давление измеряется несколькими единицами измерения в английской и метрической, или, как ее называют в научном сообществе, системе СИ. Поскольку p = F / A , все единицы давления представляют собой некоторое отношение силы к площади поверхности. Основная единица СИ называется паскаль (Па), или 1 Н / м ². Ньютон (Н), единица силы в системе СИ, равна силе, необходимой для ускорения 1 килограмма массы со скоростью 1 метр в секунду в квадрате.Таким образом, Паскаль равен давлению в 1 ньютон на площади в 1 квадратный метр.

В английской или британской системе давление измеряется в фунтах на квадратный дюйм, сокращенно фунт / дюйм ². Это равно 6,89 · 10 ³ Па, или 6 890 Па. Ученые — даже в Соединенных Штатах, где преобладает британская система единиц, — предпочитают использовать единицы СИ. Однако британская единица давления — привычная часть повседневной жизни американского водителя, потому что давление в шинах в Соединенных Штатах обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм.(Рекомендуемое давление в шинах для автомобиля среднего размера обычно составляет 30-35 фунтов / дюйм ².)

Еще одним важным показателем давления является атмосфера (атм), то есть среднее давление воздуха на уровне моря. В английских единицах это равно 14,7 фунта / дюйм ², а в единицах СИ — 1,013 · 10 ⁵ Па, то есть 101 300 Па. В системе СИ также есть две другие специализированные единицы измерения давления. : бар, равный 10 ⁵ Па, и торр, равный 133 Па.Метеорологи, ученые, изучающие погодные условия, используют миллибар (мб), который, как следует из названия, равен 0,001 бара. На уровне моря атмосферное давление составляет примерно 1013 мбар.

БАРОМЕТР.

Торр, когда-то известный как «миллиметр ртутного столба», равен давлению, необходимому для поднятия столба ртути (химический символ Hg) на 1 мм. Он назван в честь итальянского физика Евангелиста Торричелли (1608–1647), который изобрел барометр — прибор для измерения атмосферного давления.

Барометр, построенный Торричелли в 1643 году, состоял из длинной стеклянной трубки, наполненной ртутью. Трубка была открыта с одного конца и перевернута вверх дном в чашу с большим количеством ртути: следовательно, открытый конец был погружен в ртуть, в то время как закрытый конец наверху образовывал вакуум, то есть область, в которой давление значительно увеличивалось. ниже 1 атм.

Давление окружающего воздуха давило на поверхность ртути в чаше, в то время как вакуум в верхней части трубки создавал зону практически без давления, в которую ртуть могла подняться.Таким образом, высота, на которую ртуть поднималась в стеклянной трубке, представляла нормальное давление воздуха (то есть 1 атм.) Торричелли обнаружил, что при стандартном атмосферном давлении столб ртути поднимается до 760 миллиметров.

Таким образом, значение 1 атм было установлено как равное давлению, оказываемому на столб ртути высотой 760 мм при температуре 0 ° C (32 ° F). Кроме того, изобретение Торричелли в конечном итоге стало неотъемлемой частью обеих научных лабораторий.
и домашних хозяйств. Поскольку изменения атмосферного давления влияют на погодные условия, многие домашние комнатные и наружные термометры сегодня также включают в себя барометр.

Давление и жидкости

С точки зрения физики, и газы, и жидкости называются жидкостями, то есть веществами, которые соответствуют форме их контейнера. Таким образом, давление воздуха и воды являются отдельными предметами под большим заголовком «давление жидкости». Жидкость реагирует на давление совершенно иначе, чем твердое тело. Плотность твердого тела делает его устойчивым к небольшим приложениям давления, но если давление увеличивается, оно испытывает растяжение и, в конечном итоге, деформацию.Однако в случае жидкости напряжение заставляет ее течь, а не деформироваться.

Есть три важных характеристики давления, оказываемого на жидкости контейнером. Прежде всего, жидкость в контейнере, не испытывающая внешнего движения, оказывает силу, перпендикулярную стенкам контейнера. Точно так же стенки контейнера оказывают давление на жидкость, и в обоих случаях сила всегда перпендикулярна стенкам.

По каждой из этих трех характеристик предполагается, что емкость конечна: другими словами, жидкости больше некуда идти.Отсюда второе утверждение: внешнее давление, оказываемое на жидкость, передается равномерно. Обратите внимание, что предыдущее утверждение было квалифицировано термином «внешний»: сама жидкость оказывает давление, составляющая силы которого равна ее весу. Следовательно, жидкость внизу имеет гораздо большее давление, чем жидкость наверху, из-за веса жидкости над ней.

В-третьих, давление на любую небольшую поверхность жидкости одинаково, независимо от ориентации этой поверхности. Другими словами, область жидкости, перпендикулярная стенкам контейнера, испытывает такое же давление, как область, параллельная стенкам или находящаяся под углом к ним.Может показаться, что это противоречит первому принципу, согласно которому сила перпендикулярна стенкам контейнера. Фактически сила является векторной величиной, что означает, что она имеет и величину, и направление, тогда как давление является скаляром, что означает, что оно имеет величину, но не имеет определенного направления.

НАСТОЯЩИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

Принцип Паскаля и гидравлический пресс

Три характеристики давления жидкости, описанные выше, имеют ряд значений и приложений, в том числе то, что известно как принцип Паскаля.Как и единица измерения давления в системе СИ, принцип Паскаля назван в честь Блеза Паскаля (1623-1662), французского математика и физика, который сформулировал второе из трех утверждений: внешнее давление, приложенное к жидкости, равномерно передается по всему телу. эта жидкость. Принцип Паскаля стал основой для одной из важнейших когда-либо разработанных машин — гидравлического пресса.

Простой гидравлический пресс, используемый для подъема автомобиля в автомастерской, обычно состоит из двух больших цилиндров, расположенных рядом.Каждый цилиндр содержит поршень, и цилиндры соединены в нижней части каналом, содержащим жидкость. Клапаны регулируют поток между двумя цилиндрами. Когда кто-то прикладывает силу, нажимая на поршень в одном цилиндре (входной цилиндр), это дает равномерное давление, которое вызывает выход в
второй цилиндр, толкая вверх поршень, который поднимает автомобиль.

В соответствии с принципом Паскаля, давление во всем гидравлическом прессе одинаково и всегда будет равно соотношению между силой и давлением.Если это соотношение одинаково, значения F и A могут отличаться. В случае автомобильного домкрата для автомастерских входной цилиндр имеет относительно небольшую площадь поверхности, и, следовательно, величина силы, которая должна быть приложена, также относительно мала. Выходной цилиндр имеет относительно большую площадь поверхности и поэтому оказывает относительно большое усилие для подъема автомобиля. Это, в сочетании с разницей в высоте между двумя цилиндрами (обсуждаемой в контексте механических преимуществ в другом месте в этой книге), позволяет поднимать тяжелый автомобиль с относительно небольшим усилием.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ RAM.

Автомобильный домкрат — это простая модель гидравлического пресса в действии, но на самом деле принцип Паскаля имеет гораздо больше применений. Среди них — гидроцилиндр, используемый в самых разных машинах, от бульдозеров до гидравлических подъемников, используемых пожарными и рабочими коммунальных служб для подъема на высоту. Однако в гидравлическом цилиндре характеристики входного и выходного цилиндров противоположны характеристикам автомобильного домкрата.

Входной цилиндр, называемый главным цилиндром, имеет большую площадь поверхности, тогда как выходной цилиндр (называемый подчиненным цилиндром) имеет небольшую площадь поверхности.Вдобавок — хотя опять же, это фактор, связанный с механическим преимуществом, а не с давлением как таковым — главный цилиндр короткий, а рабочий цилиндр высокий. Из-за большей площади поверхности главного цилиндра по сравнению с поверхностью рабочего цилиндра гидроцилиндр не считается эффективным с точки зрения механического преимущества: другими словами, прилагаемое усилие намного больше, чем выходное усилие.

Тем не менее, гидроцилиндр так же хорошо подходит для своей цели, как автомобильный домкрат.В то время как домкрат предназначен для подъема тяжелого автомобиля на короткое вертикальное расстояние, гидроцилиндр переносит гораздо более легкий груз (обычно всего одного человека) через гораздо больший вертикальный диапазон — например, на вершину дерева или здания.

Использование разницы давлений

НАСОСЫ.

В насосе используется принцип Паскаля, но вместо того, чтобы удерживать жидкость в одном контейнере, насос позволяет жидкости вытекать. В частности, насос использует перепад давления, заставляя жидкость перемещаться из области с более высоким давлением в область с более низким давлением.Очень простой пример — сифонный шланг, используемый для забора нефти из бензобака автомобиля. Всасывание одного конца шланга создает зону низкого давления по сравнению с зоной относительно высокого давления бензобака. В конце концов, бензин выйдет из конца шланга низкого давления. (И если повезет, человек, производящий сифонирование, сможет это предвидеть, чтобы не получить глотка бензина!)

Поршневой насос, более сложный, но все же довольно простой, состоит из вертикального цилиндра, вдоль которого расположен поршень. поднимается и опускается.Рядом с нижней частью цилиндра находятся два клапана: впускной клапан, через который жидкость поступает в цилиндр, и выпускной клапан, через который жидкость вытекает из него. На такте всасывания, когда поршень движется вверх, впускной клапан открывается и позволяет жидкости поступать в цилиндр. При ходе вниз впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается, и давление, создаваемое поршнем на жидкость, заставляет ее проходить через выпускной клапан.

Одно из наиболее очевидных применений поршневого насоса — двигатель автомобиля.В этом случае, конечно, перекачиваемая жидкость представляет собой бензин, который толкает поршни, создавая серию контролируемых взрывов, создаваемых зажиганием газа свечой зажигания. В другой разновидности поршневого насоса — типа, используемого для накачивания баскетбольного мяча или велосипедной шины — перекачиваемой жидкостью является воздух. Затем есть насос для воды, который перекачивает питьевую воду с земли. Он также может использоваться для удаления желаемой воды из места, где она является помехой, например, на дне лодки.

ПРИНЦИП БЕРНУЛЛИ.

Хотя Паскаль дал ценное понимание использования давления для выполнения работы, мыслитель, который первым сформулировал общие принципы взаимосвязи между жидкостями и давлением, был швейцарским математиком и физиком Даниэлем Бернулли (1700-1782). Бернулли считается отцом механики жидкости, изучения поведения газов и жидкостей в состоянии покоя и в движении.

Проводя эксперименты с жидкостями, Бернулли заметил, что при уменьшении диаметра трубы вода течет быстрее.Это подсказало ему, что должна действовать какая-то сила.
на воду сила, которая, по его мнению, должна возникать из-за разницы в давлении. В частности, более медленная текучая среда в более широкой области трубы имела большее давление, чем часть текучей среды, движущаяся через более узкую часть трубы. В результате он пришел к выводу, что давление и скорость обратно пропорциональны — другими словами, когда одно увеличивается, другое уменьшается.

Таким образом, он сформулировал принцип Бернулли, который гласит, что при всех изменениях движения сумма статического и динамического давления в жидкости остается неизменной.Жидкость в состоянии покоя оказывает статическое давление, которое обычно означает «давление», то есть «давление воды». Однако, когда жидкость начинает двигаться, часть статического давления, пропорциональная скорости жидкости, преобразуется в так называемое динамическое давление или давление движения. В цилиндрической трубе статическое давление действует перпендикулярно поверхности емкости, а динамическое давление — параллельно ей.

Согласно принципу Бернулли, чем больше скорость потока в жидкости, тем больше динамическое давление и меньше статическое давление: другими словами, более медленно движущаяся жидкость оказывает большее давление, чем более быстро движущаяся жидкость.Открытие этого принципа сделало возможным создание самолета.

Когда жидкость перемещается из более широкой трубы в более узкую, объем этой жидкости, которая перемещается на заданное расстояние за заданный период времени, не изменяется. Но поскольку ширина более узкой трубы меньше, жидкость должна двигаться быстрее (то есть с большим динамическим давлением), чтобы переместить то же количество жидкости на такое же расстояние за то же время. Один из способов проиллюстрировать это — наблюдать за поведением реки: в широкой неограниченной области она течет медленно, но если ее поток сужается стенами каньона, он резко ускоряется.

Принцип Бернулли в конечном итоге стал основой для аэродинамического профиля, конструкции крыла самолета, если смотреть с торца. Аэродинамический профиль имеет форму несимметричной капли, уложенной на бок, «толстым» концом в сторону воздушного потока. Когда воздух попадает в переднюю часть аэродинамического профиля, воздушный поток разделяется, часть его проходит над крылом, а часть — под ним. Однако верхняя поверхность аэродинамического профиля изогнута, тогда как нижняя поверхность намного прямее.

В результате воздуху, проходящему через верхнюю часть крыла, приходится преодолевать большее расстояние, чем воздуху, проходящему под крылом.Поскольку жидкости имеют тенденцию компенсировать все объекты, с которыми они соприкасаются, воздух вверху будет течь быстрее, встречаясь с воздухом внизу на заднем конце крыла. Более быстрый воздушный поток, как продемонстрировал Бернулли, указывает на более низкое давление, а это означает, что давление на нижнюю часть крыла удерживает самолет в воздухе.

Плавучесть и давление

За сто двадцать лет до первого успешного полета на самолете братьев Райт в 1903 году другая пара братьев — французские Монгольеры — разработала еще одно средство полета.Это был воздушный шар, который опирался на совершенно другой принцип отрыва от земли: плавучесть или способность объекта, погруженного в жидкость, плавать. Однако, как и в случае с принципом Бернулли, понятие плавучести связано с давлением.

В третьем веке до нашей эры греческий математик, физик и изобретатель Архимед (ок. 287-212 до н. Э.) Открыл то, что стало известно как принцип Архимеда, согласно которому подъемная сила объекта, погруженного в жидкость, равна вес жидкости, вытесняемой объектом.Это причина того, почему корабли плавают: потому что их плавучесть или подъемная сила меньше веса воды, которую они вытесняют.

Корпус судна предназначен для вытеснения или перемещения воды, вес которой превышает вес самого судна. Вес вытесненной воды — то есть ее масса, умноженная на ускорение, вызываемое силой тяжести, — равна подъемной силе, которую океан оказывает на корабль. Если корабль весит меньше вытесняемой им воды, он будет плавать; но если он весит больше, он утонет.

Факторы, задействованные в принципе Архимеда, зависят от плотности, силы тяжести и глубины, а не от давления. Однако чем больше глубина внутри жидкости, тем больше давление, которое оказывает давление на объект, погруженный в жидкость. Более того, общее давление на заданной глубине в жидкости частично связано как с плотностью, так и с гравитацией, составляющими выталкивающей силы.

ДАВЛЕНИЕ И ГЛУБИНА.

Давление, которое жидкость оказывает на дно своего контейнера, равно dgh, , где d — плотность, g — ускорение свободного падения и h — глубина контейнера.Для любой порции жидкости h равно ее глубине в контейнере, что означает, что
чем глубже, тем больше давление. Кроме того, общее давление внутри жидкости равно dgh + p _external,, где p _external — это давление, оказываемое на поверхность жидкости. В узле поршень-цилиндр это давление исходит от поршня, но в воде давление исходит от атмосферы.

В этом контексте океан можно рассматривать как своего рода «контейнер».»На ее поверхности воздух оказывает давление, направленное вниз, равное 1 атм. Плотность самой воды одинакова, как и ускорение силы тяжести вниз; единственная переменная, таким образом, — это ч, или расстояние под поверхностью. . В самых глубоких уголках океана давление невероятно велико — намного больше, чем может выдержать любой человек. Это огромное давление толкает вверх, сопротивляясь давлению объектов на его поверхность. вес должным образом распределен по корпусу, корабль увеличивает площадь до минимума и минимизирует силу, таким образом оказывая давление вниз на поверхность воды, которое меньше, чем давление самой воды вверх.Следовательно, он плавает.

Давление и человеческое тело

ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА.

«Монгольфье» использовали принцип плавучести не для того, чтобы плыть по воде, а для того, чтобы парить в небе на корабле легче воздуха. Детали этого достижения обсуждаются в другом месте в контексте плавучести; но тема полета легче воздуха предполагает другую концепцию, которая неоднократно упоминалась в этом эссе: давление воздуха.

Точно так же, как давление воды наибольшее на дне океана, давление воздуха наибольшее на поверхности Земли, которая, по сути, находится на дне «океана» воздуха.Давление воздуха и воды являются примерами гидростатического давления — давления, которое существует в любом месте тела жидкости из-за веса жидкости выше. В случае давления воздуха воздух тянется вниз силой гравитации Земли, и воздух вдоль поверхности имеет большее давление из-за веса (функция силы тяжести) воздуха над ним. Однако на больших высотах над поверхностью Земли сила тяжести уменьшается, и, следовательно, давление воздуха намного меньше.

Обычный опыт показывает, что тело человека подвергается значительному давлению.Учитывая значение атмосферного давления, обсуждавшееся ранее, если протянуть руку — предполагая, что поверхность составляет около 20 дюймов ² (0,129 м ²), — сила воздуха, находящегося на нем, составляет почти 300 фунтов (136 кг )! Как же тогда это
рука не раздавлена всей этой тяжестью? Причина в том, что само человеческое тело находится под давлением, а внутренняя часть тела оказывает давление, равное давлению воздуха.

РЕАГИРОВАНИЕ НА ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА.

Человеческое тело действительно приспособлено к нормальному атмосферному давлению в 1 атм, и если это внешнее давление изменяется, тело претерпевает изменения, которые могут быть вредными или даже фатальными.Незначительный пример этого — «хлопанье» в ушах, которое происходит, когда кто-то проезжает через горы или летит на самолете. С изменением высоты происходит изменение давления, а значит, и давление в ушах.

Как отмечалось ранее, на больших высотах давление воздуха уменьшается, что затрудняет дыхание. Поскольку воздух представляет собой газ, его молекулы имеют тенденцию быть непривлекательными: другими словами, при низком давлении они имеют тенденцию удаляться друг от друга, и в результате человеку, находящемуся на большой высоте, трудно достать. достаточно воздуха в его или ее легкие.Бегуны, участвовавшие в Олимпийских играх 1968 года в Мехико, горном городке, должны были тренироваться на большой высоте, чтобы во время соревнований они могли дышать. Для бейсбольных команд, соревнующихся в Денвере, Колорадо (известном как «Майл-Хай-Сити»), этот недостаток дыхания компенсируется тем фактом, что пониженное давление и сопротивление позволяют бейсбольному мячу легче перемещаться по воздуху.

Если человек вырос в такой высокогорной среде, конечно, он или она привыкает дышать в условиях низкого давления воздуха.В перуанских Андах, например, люди проводят всю свою жизнь на высоте, более чем в два раза превышающей высоту Денвера, но человек из низкогорья должен посещать такие места только после принятия мер предосторожности. Конечно, на очень больших высотах человек не может дышать: поэтому кабины самолетов находятся под давлением. Большинство самолетов оснащены кислородными масками, которые падают с потолка, если внутри салона падает давление. Без этих масок все в каюте умерли бы.

КРОВЯНОЕ ДАВЛЕНИЕ.

Другой аспект давления и человеческого тела — артериальное давление. Так же, как зрение 20/20 является идеальным, врачи рекомендуют целевое артериальное давление «120 на 80» — но что это значит? При измерении кровяного давления у человека надувная манжета оборачивается вокруг плеча на том же уровне, что и сердце. В то же время стетоскоп помещается вдоль артерии в нижней части руки, чтобы контролировать звук кровотока. Манжета надувается, чтобы остановить кровоток, затем давление
выпускается до тех пор, пока кровь снова не начнет течь, создавая булькающий звук в стетоскопе.

Давление, необходимое для остановки кровотока, называется систолическим давлением, которое равно максимальному давлению, производимому сердцем. После того, как давление на манжету снижается до тех пор, пока кровь не начнет течь нормально, что отражается прекращением булькающего звука в стетоскопе, давление в артерии измеряется снова. Это диастолическое давление или давление, которое существует в артерии между ударами сердца. У здорового человека систолическое давление должно составлять 120 торр, а диастолическое — 80 торр.

ГДЕ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

«Атмосферное давление: сила, создаваемая весом воздуха» (веб-сайт). (7 апреля 2001 г.).

Байзер, Артур. Физика, 5 изд. Ридинг, Массачусетс: Аддисон-Уэсли, 1991.

«Кровяное давление» (веб-сайт). (7 апреля 2001 г.).

Кларк, Джон Оуэн Эдвард. Атмосфера. Нью-Йорк: Gloucester Press, 1992.

Кобб, Аллан Б. Супер научные проекты об океанах. Нью-Йорк: Розен, 2000.

«Физика подводного плавания: урок давления» (веб-сайт). (7 апреля 2001 г.).

Провенцо, Юджин Ф. и Астери Бейкер Провенцо. 47 Легкие классические эксперименты. Иллюстрации Питера А. Цорна младшего. Нью-Йорк: Dover Publications, 1989.

«Понимание атмосферного давления» USA Today (веб-сайт). (7 апреля 2001 г.).

Зубровски, Берни. Воздушные шары: создание надувных игрушек и эксперименты с ними. Иллюстрировано Роем Доти. Нью-Йорк: Morrow Junior Books, 1990.

КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

АТМОСФЕРА:

Мера давления, сокращенно «атм» и равная среднему давлению воздуха на уровне моря. В английских единицах это равно 14,7 фунта на квадратный дюйм, а в единицах СИ — 101300 паскалей.

БАРОМЕТР:

Прибор для измерения атмосферного давления.

ПЛАВУЧЕСТЬ:

Тенденция объекта, погруженного в жидкость, плавать.

FLUID:

Любое вещество, будь то газ или жидкость, которое соответствует форме его контейнера.

FLUID MECHANICS:

Исследование поведения газов и жидкостей в состоянии покоя и в движении.

ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ:

давление, которое существует в любом месте тела жидкости из-за веса жидкости выше.

PASCAL:

Основная система СИ или метрическая единица давления, сокращенно «Па» и равная 1 Н / м ².

ПРИНЦИП ПАСКАЛЯ:

Утверждение, сформулированное французским математиком и физиком Блезом Паскалем (1623–1662), которое утверждает, что внешнее давление, приложенное к жидкости, распространяется равномерно по всему телу этой жидкости.

ДАВЛЕНИЕ:

Отношение силы к площади поверхности, когда сила прикладывается в направлении, перпендикулярном этой поверхности.Формула для давления ( p ): p = F / A , где F — сила, а A — площадь поверхности.

Воздух — Мир науки

Цели

Опишите характеристики воздуха.
Объясните, как работает давление воздуха.
Обсудите, как давление воздуха влияет на нашу повседневную жизнь.

Материалы

Фон

Нас постоянно окружает множество крошечных и невидимых частиц воздуха. Мы часто думаем о воздухе как о чем-то легком и невесомом. На самом деле воздух — это газ, который занимает пространство и имеет массу (вес). Поскольку между молекулами воздуха много «пустого» пространства, воздух можно сжать, чтобы он поместился в меньший объем.

Воздух не только имеет массу, но и оказывает давление.Частицы воздуха толкаются во всех направлениях, и возникающая сила называется давлением воздуха.

В то время как давление воздуха может относиться к давлению воздуха в замкнутом пространстве (автомобильная шина или футбольный мяч), атмосферное давление конкретно относится к давлению воздуха, создаваемому молекулами воздуха над заданной точкой в атмосфере Земли. Чем ближе мы подходим к Земле, тем выше атмосферное давление из-за веса частиц воздуха над нами. Вот почему на вершине горы давление воздуха меньше, чем на уровне моря.Вес воздуха выше сжимает частицы воздуха у поверхности Земли, создавая более высокую плотность частиц. Инструмент, используемый для измерения атмосферного давления, называется барометром. Вы не можете использовать барометр для измерения давления воздуха внутри шины, футбольного мяча или надувного матраса.

Когда мы прыгаем в бассейн, мы чувствуем, как вода давит на нас со всех сторон. Эта сила известна как давление воды. Чем глубже вы погрузитесь, тем большее давление вы почувствуете.Это потому, что вес воды на вас пытается сжать вас.

Чтобы помочь нам визуализировать давление воздуха, представьте, что мы живем на дне воздушного океана. На уровне моря давление воздуха выше, чем на вершине горы, поскольку на вас давит больше воздуха.

Насколько тяжел этот воздух?
Куб воздуха 1 метр на сторону имеет массу 1 килограмм. Толщина атмосферы Земли составляет около 480 километров. Это означает, что на поверхности Земли нас толкает 480 километров воздуха.Это 1700 килограммов на каждую нашу голову (что примерно соответствует весу самца бегемота!).

Так почему бы нам не сплющить такое давление воздуха?
У нас есть воздух и жидкости внутри вашего тела, которые оказывают давление вовне, нейтрализуя атмосферное давление вокруг нас. Это гарантирует, что наши тела не разрушатся под тяжестью окружающего нас воздуха.

Одна из наиболее важных концепций, которые следует помнить при использовании этого устройства, заключается в том, что воздух всегда течет из места с высоким давлением в место с низким давлением.Воздух совершит удивительные подвиги, чтобы добраться из области высокого давления в область низкого давления, включая толкание и подъем вещей на своем пути. Воздух, перетекающий из области высокого давления в область низкого давления, часто ощущается как ветер.

Чтобы помочь учащимся запомнить направление воздушного потока, они могут использовать фразу «ветер дует от высокого к низкому».

В этих упражнениях учащиеся узнают, как изменения атмосферного давления влияют на множество различных факторов, включая погодные условия, нашу дыхательную систему и подъемную силу, необходимую для самолетов.

Словарь

Давление воздуха — Сила частиц воздуха относительно поверхности.
Атмосферное давление — атмосферное давление атмосферы Земли над заданной точкой.
Принцип Бернулли — Чем быстрее течет жидкость (воздух), тем меньшее давление она создает.
Сжатие — Чтобы сжать вместе.
Плотность — Масса на единицу объема (или количество частиц воздуха в определенном месте).
Диафрагма — тонкий круглый лист мышц под грудной клеткой, который сокращается и расширяется, увеличивая или уменьшая объем грудной полости.
Выдох — Удаление воздуха из легких.
Расширение — Распространение.
Сила — Толчок или притяжение, которое может заставить объект с массой изменить свою скорость, направление или форму.
Вдыхание — Поступление воздуха в легкие.
Подъемник — движение вверх, создаваемое под крыльями при движении самолета вперед.
Дыхательная система — Часть нашего тела, которая позволяет нам дышать (состоящая из легких, дыхательных путей и мышц).
Объем — Объем пространства, занимаемого веществом.
Wind — поток воздуха из системы высокого давления в систему низкого давления.

Другие ресурсы

Мир науки | YouTube | Авиашоу

Как работает материал | Уши и дайвинг

Дети науки дома | Давление и температура воздуха

Детские научные эксперименты | Давление воздуха

НАСА | Что заставляет самолет взлетать?

Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики | Как дела у Fly

Силы и Давление | S-cool, сайт доработки

Подумайте об этих двух ситуациях:

Вставка канцелярской кнопки в заостренный конец стены по направлению к стене.
Вставить канцелярскую булавку в заостренный конец стены по направлению к большому пальцу.

Два похожих действия с двумя очень разными результатами.

Причина этого — разница в давлении. Предполагая, что применяется одна и та же сила, в каждом случае будет различное давление, действующее на большой палец. На первой диаграмме большой палец нажимает на большую площадь , так что сила распространяется на , а давление низкое. На второй диаграмме сила сосредоточена на небольшой площади , поэтому давление намного выше .

Если сила приложена к меньшей площади поверхности, вы получите большее давление.

Давление можно рассчитать по следующей формуле:

Сила будет в ньютонах, Н.

Площадь будет в м ² или в см ².

Если площадь указана в м ², тогда давление будет измеряться в паскалях или Н / м ². Если площадь указана в см ², тогда давление будет в Н / см ².

Пример:

На столе стоит кусок сыра весом 20N. Это кусок кубической формы площадью 10см ².

Какое давление он оказывает на стол?

Ответ:

Примечание: Не забудьте про единицы измерения!

Когда дело доходит до давления в жидкостях, следует помнить 3 правила:

1.Давление увеличивается с глубиной

Вы когда-нибудь замечали, что когда вы ныряете на дно бассейна, у вас начинают болеть уши? Чем дальше ныряешь, тем больнее.

Это связано с тем, что давление в жидкости увеличивается по мере того, как вы опускаетесь ниже поверхности жидкости.

Типичный пример на экзаменах — это банка, полная воды с отверстиями по бокам. Обратите внимание на то, что чем дальше в яму, тем быстрее выходит вода, потому что тем выше давление в этой части банки.

Вот еще несколько распространенных примеров. Вы можете их объяснить?

Вода из крана внизу выходит быстрее, чем из крана наверху.
Стены плотины внизу должны быть толще, чем вверху.

Эти идеи всегда присутствуют в любом фильме, в котором есть подводная лодка. Вы можете гарантировать, что на каком-то этапе фильма подводная лодка зайдет слишком глубоко! Раздастся сигнал тревоги, люди начнут потеть, будут нервничать, субмарина будет кричать и стонать.Иногда вода врывается внутрь, и субмарина «взрывается» (то есть взрывается внутрь, а не наружу).

Это связано с тем, что давление воды за пределами подводной лодки увеличивается по мере того, как подводная лодка погружается все глубже и глубже, пока структура лодки не станет достаточно прочной, чтобы сопротивляться, и она раздавится.

2. Давление действует одинаково во всех направлениях

Для иллюстрации:

Возьмите полиэтиленовый пакет.
Залейте воду.
Завяжите узел сверху.
Сожмите его.
Тогда проткните пакет булавкой!

Вода везде! И в этом суть.
Вода из отверстий в верхней части мешка течет вверх.
Вода из отверстий сбоку мешка течет боком.
Вода из отверстий на дне мешка течет вниз.

Это показывает, что давление в воде (которое заставляет воду брызгать из мешка) действует во всех направлениях , а не только вниз!

Есть еще один пример, который помогает это объяснить.Помните, когда вы плаваете на дне бассейна и у вас болят уши. Неважно, что вы делаете с головой — поворачиваете влево, вправо, крутите вверх или вниз — уши болят точно так же. Вода обрушивается на них одинаково со всех сторон, а не только вниз.

3. Давление передается через жидкости

Жидкости нельзя раздавливать. Мы говорим, что они «несжимаемые».

Наполните шприц водой. Положите большой палец на сопло и нажмите на поршень.Он не двинется. Вода в шприце не сжимается.

Проделайте то же самое со шприцем, полным воздуха, и вы легко сможете его раздавить. Воздух сжимаемый.

Тот факт, что вы не можете сжимать жидкости, чрезвычайно полезен. Это означает, что давление может передаваться через жидкости.

Пример — вы соединяете два шприца трубкой, а затем наполняете их водой. Вдавите один поршень — другой выйдет. Это потому, что передает давление от одного плунжера к другому.

Используется в гидравлике .

Гидравлика

Все гидравлические системы работают, потому что давление во всей системе одинаково.

Действительно хороший пример — тормозная система автомобиля . Вы должны знать все об этом для сдачи экзаменов.

Подумайте об этом. Если вы едете на автомобиле по автомагистрали, вы можете довольно быстро остановить его, осторожно нажав на педаль тормоза.

А теперь альтернатива.Вы едете на машине по автомагистрали и решаете остановиться. Итак, вы открываете дверь и, используя ту же силу, что и выше, осторожно нажимаете ногой на асфальт.

(P.S: Если вам нужно что-то сказать — не пробуйте !!!)

Вы не удивитесь, узнав, что машина не останавливается так быстро. И вы портите свои кроссовки!

Так как же машина превратит небольшое усилие, которое вы прикладываете к педали тормоза, в огромное усилие, необходимое для того, чтобы остановить мчащийся автомобиль?

Если вы посмотрите на диаграмму выше, вы увидите, что тормозной цилиндр у педали (главного цилиндра), которую нажимает водитель, очень узкий.

А вот цилиндры у тормозов (рабочие цилиндры) очень широкие.

Это означает, что они прикладывают гораздо большую силу.

Почему?

Потому что давление в жидкости везде одинаковое. Таким образом, если площадь рабочих цилиндров больше, прикладываемая сила также должна быть больше.

Это легче увидеть на примере.

Если вы толкаете главный цилиндр с силой 12 Н, и он имеет площадь 3 см ².

Используя уравнение:

Это означает, что давление в главном цилиндре должно быть:

Теперь, поскольку давление во всей системе одинаково, это означает, что давление в ведомых поршнях также должно быть 4 Н / см ².

Если рабочие цилиндры имеют площадь 12 см ², используя уравнение:

Сила = Давление x площадь
Сила = 4 x 12
Сила = 48 Н

( Примечание: Давление осталось прежним.)

Хотя газы сжимаемы (мягкие), они создают давление из-за отскока частиц газа от предметов. Давление, которое воздух оказывает на поверхность Земли, составляет около 100 000 Па. К счастью, наши тела эволюционировали, чтобы справляться с этим давлением, иначе мы были бы раздавлены.

На приведенной ниже диаграмме показано, как частицы газа оказывают большее давление при сжатии газа.

В обоих цилиндрах одинаковое количество частиц, и оба набора частиц движутся с одинаковой скоростью.

Обратите внимание, что частицы в маленьком цилиндре чаще сталкиваются со стенками — потому что у частиц меньше расстояния, чтобы пройти от верха до низа цилиндра.

Теперь помните, что давление вызывают столкновения — чем больше столкновений, тем больше давление . Таким образом, тот факт, что в маленьком контейнере больше столкновений, означает, что давление в маленьком контейнере выше.

Закон Бойля

Диаграмма выше объясняет, почему изменение объема пробы газа изменяет давление газа. Закон Бойля — это способ вычисления того, насколько изменяется давление при изменении объема.

Ученый восемнадцатого века по имени Роберт Бойль обнаружил, что для фиксированной массы газа давление x объем газа остается неизменным.

Другими словами, когда вы сжимаете газ, его давление будет расти, а его объем уменьшится.

Важное замечание: Для этого температура и масса газа должны оставаться неизменными!

Мы можем записать это как:

давление x объем = постоянный

или

P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂

где:

P ₁ — давление газа на старте,

В ₁ объем газа на старте и

P ₂ и V ₂ давление и объем газа в конце.

Это говорит нам, что если мы удвоим давление газа, его объем уменьшится вдвое. Если уменьшить давление вдвое, объем увеличится вдвое.

Пример:

Представьте воздушный шар, наполненный воздухом. Давление воздуха 10 Н / см ², а его объем 300 см ³.

Вы раздавливаете воздушный шар до 200 см ³ без выхода воздуха.

Какое давление воздуха внутри воздушного шара?

Ответ:

Запишите формулу:

P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂

( Помните: P ₁ — давление в начале, V ₁ — объем в начале и т. Д.)

Вставьте номера:

10 x 300 = P ₂ x 200

Измените уравнение, чтобы получить:

т.

P ₂ = 15 Н / см ².

Помните: Температура и масса газа должны оставаться неизменными, чтобы это работало!

Закон Паскаля — обзор

Закон Паскаля

Давление в замкнутой жидкости можно считать равномерным во всей практической системе. Могут быть небольшие различия, возникающие из-за давления напора на разной высоте, но, как правило, они будут незначительными по сравнению с рабочим давлением системы. Это равенство давления известно как закон Паскаля, и показано на рисунке 1.9, где к поршню площадью 2 см приложена сила 5 кг f. ². Это создает давление 2,5 кгс · см ^-2 в каждой точке жидкости, которое действует с равной силой на единицу площади на стенках системы.

Рисунок 1.9. Давление в закрытой жидкости

Предположим, что основание левого резервуара имеет размер 0,1 × 0,1 м, чтобы получить общую площадь 100 см ². Суммарная сила, действующая на основание, составит 250 кгс. Если верхняя часть правого резервуара имеет размер 1 м × 1.5 м развивается удивительно большая сила, направленная вверх — 37 500 кгс. Учтите, что размер соединительной трубы не имеет значения. Этот принцип объясняет, почему можно срезать дно бутылки, приложив небольшое усилие к пробке, как показано на рис. 1.9b.

Приложенная сила создает давление, определяемое выражением:

(1.8) p = fa

Сила, действующая на основание:

(1.9) F = P × A

, из которого может быть получено:

(1,10) F = f × Aa

Выражение 1.10 показывает замкнутую жидкость, которую можно использовать для увеличения силы. На рис. 1.10 груз массой 2000 кг находится на поршне площадью 500 см ² (радиус около 12 см). Меньший поршень имеет площадь 2 см ². Приложенная сила f определяется по формуле:

Рисунок 1.10. Механическое преимущество

(1,11) f = 2000 × 2500 = 8 кг f

вызовет подъем 2000 кг груза. Утверждается, что механическое преимущество составляет 250.

Однако энергия должна быть сохранена. Чтобы проиллюстрировать это, предположим, что левый поршень опускается на 100 см (один метр).Поскольку мы предположили, что жидкость несжимаема, объем жидкости 200 см ² переносится из левого цилиндра в правый цилиндр, в результате чего нагрузка увеличивается всего на 0,4 см. Итак, несмотря на то, что у нас есть увеличение силы 250, у нас есть уменьшение движения на тот же фактор. Поскольку работа определяется произведением силы и пройденного расстояния, сила увеличивается, а пройденное расстояние сокращается во столько же раз, что обеспечивает сохранение энергии. Действие на рисунке 1.10, таким образом, аналогична механическим системам на рис. 1.11, которые также обладают механическими преимуществами.

Рисунок 1.11. Примеры механического преимущества, когда малая входная сила f создает большую выходную силу F

Принцип рисунка 1.10 широко используется там, где требуется большая сила при небольшом перемещении. Типичными примерами являются зажимы, прессы, гидравлические домкраты и приводные механизмы автомобильных тормозов и сцеплений.

Следует отметить, что давление, скажем, в цилиндре определяется исключительно нагрузкой и площадью поршня в установившемся состоянии и не зависит от скорости поршня после достижения постоянной скорости.Взаимосвязь между силой, давлением, потоком и скоростью проиллюстрирована на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12. Взаимосвязь между силой, давлением, потоком и скоростью

На рисунке 1.12a жидкость подается в цилиндр со скоростью Q см ³ с ^-1. Когда впускной клапан открывается впервые, наблюдается скачок давления по мере ускорения нагрузки, но затем давление возвращается к постоянному значению P = F / A кгс · см ⁻², где A — площадь поршня. в см ² и F измеряется в кг f.Нагрузка возрастает со скоростью V = Q / A см · с ⁻¹, и скорость, очевидно, можно контролировать, регулируя расход Q.

На рисунке 1.12b впускной клапан был закрыт, а выпускной клапан открыт, позволяя R см ⁻³ с ⁻¹ для вытекания из цилиндра. Снова наблюдается скачок давления (на этот раз отрицательный), когда нагрузка ускоряется вниз, но давление возвращается к P = F / A, когда достигается установившаяся скорость V = R / A см · с ^-1.