|
|
25. Давление. Единицы давления. 25 Давление. Единицы давления
25 Давление. Единицы давления.
Пробежать по мягкому, недавно выпавшему снегу нелегкая задача. Ноги то и дело проваливаются. Но совсем другое дело — лыжная прогулка. Мы перестали проваливаться. Что же изменилось? Ведь сила, с которой мы действовали на снег, осталась прежней, наш вес не изменился.
Различия очевидны — площади поверхностей, на которые мы давим, отличаются. Площадь поверхности лыж в несколько раз больше площади поверхности подошвы обуви.
Собираясь разрезать веревку, мы начинаем выбирать подходящий инструмент. Чем бы вы воспользовались — ножом для разделки мяса или столовым ножом? И почему?
Конечно, ножом для разделки мяса, так как он намного острее, то есть его остриё имеет очень маленькую площадь, в отличие от безопасного столового ножа.
Если все же сделать разрезы и одним и вторым ножом — результат будет разный, несмотря на одинаковую силу, с которой мы будем действовать.
|
Заметим, что результат действия силы будет зависеть не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует.
|
Убедимся в этом, проведя несколько опытов.
|
Возьмем доску с вбитыми по краям гвоздями.
Поставим на песок шляпками гвоздей вниз. Наверх поместим гирю. Шляпки гвоздей слегка углубились в песок.
Перевернем подставку остриями вниз и снова поместим наверх гирю, при этом площадь опоры стала значительно меньше.
Несмотря на то, что сила, с которой груз действовал на песок, осталась прежняя, гвозди значительно углубились в поверхность песка.
|
Рассчитав, какая сила будет действовать на единичную площадь поверхности, мы сможем найти результат действия силы.
Заметим, что во всех случаях, которые были рассмотрены ранее, силы действовали только перпендикулярно поверхности, то есть под углом девяносто градусов.
Силу, которую прикладывают к какой-либо поверхности, называют силой давления.
|
Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.
|
Чтобы определить давление, необходимо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности.
Запишем формулу, по которой рассчитывается давление. Она имеет следующий вид:
 ,
где p – давление,
F – сила давления,
S – площадь поверхности.
Найдем единицу силы давления. Для этого подставим уже известные единицы в формулу:
Единица силы — Ньютон, основная единица длины — метр, соответственно, основная единица площади — квадратный метр. Ньютон на метр квадратный – это единица давления называется Паскалем (Па).
Она названа в честь французского ученого Блеза Паскаля, занимавшегося исследованием атмосферного давления.
Используются также другие единицы давления: гектопаскалъ (гПа), килопаскаль (кПа) и мегапаскаль(МПа).
1 кПа = 1000 Па 1 Па = 0,001 кПа
1 гПа = 100 Па 1 Па = 0,01 гПа
1 МПа=1000000Па
Обратите внимание, что при одинаковой площади опоры, увеличив модуль силы давления, увеличится и величина давления. И наоборот.
При одной и той же силе давление увеличивается, когда площадь опоры уменьшается. И наоборот.
Этим и объясняется, почему остро заточенным ножом легко разрезать хлеб, мясо и овощи, а шило без проблем прокалывает даже толстую кожу. И именно поэтому человеку на лыжах проще удержаться на снегу.
|
Рассмотрим практические примеры:
Трактор и человек оказывают на землю, практически одинаковое давление. Почему же тогда человек может стоять на кирпиче, а трактор его раздавит?
Слабое давление трактора на землю, осуществляется за счет большой площади гусениц.
При одинаковых площадях соприкосновения большее давление окажет тело, действующее с большей силой, очевидно, что вес трактора значительно больше.
|
Как вы думаете, почему у лопаты верхний край, на который надавливают ногой, изогнут?
Увеличивая площадь опоры, мы тем самым, уменьшаем давление на подошву обуви.
|
Решим задачу.
Определить давление гусеничного трактора массой 12 т на грунт, если площадь обеих гусениц 2,4  .
Запишем это условие кратко.
Масса трактора 12 тонн, переведем в единицы системы СИ. Умножив на тысячу, мы получили 12000 килограммов. Найдем давление.
Запишем формулу для нахождения давления твердых тел.
|
Так как сила, которая оказывает давление на грунт, и есть вес тела, то найдем его, используя формулу пэ равно эм гэ. Подставив числовые значения в формулу, найдем силу давления. Она равна 120000 Ньютонов. Разделив уже известную силу на площадь опоры, равную 2,4 квадратных метров, мы нашли давление, оказываемое трактором на грунт. Оно составило 50000 Паскалей или 50 килоПаскалей.
Дано:
|
СИ
|
Решение:
|
m=12т
S=2,4
|
12000кг
|
,
 ,
 ,
|
Найти:
p - ?
|
|
Ответ: 50кПа
|
| |
|
|
Скачать 96 Kb.