Давление твёрдых тел

Материал из Vladimir

Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Давление твёрдых тел

1.Что такое давление?

Представьте, что вы отправились на лыжную прогулку. Лыжи скользят по снегу, оставляя совсем неглубокий след. Что произойдёт, если снять лыжи? Конечно, вы сразу провалитесь в снег. Давайте разберёмся, почему это происходит. Вес, т.е сила, с которой человек давит на снег, осталась такой же. А что изменилось? Только площадь опоры (сравните подошвы ботинок и лыжи). Значит, можно предположить, что результат действия силы зависит не только от самой силы - точки приложения, направления, модуля - но и от площади соприкосновения.

Лыжники.jpg

Чтобы проверить это, проведём эксперимент. Возьмите поролоновую губку и кусок мыла. Поставим мыло на губку самой большой стороной. Обратите внимание на деформацию губки. А теперь переверните мыло на ребро. Что изменилось? Теперь мы можем сделать вывод:результат действия силы зависит и от самой силы, и от площади её воздействия. Следовательно, нужна физическая величина, учитывающая оба фактора. Эта величина называется давлением. Отношение силы F к площади поверхности S при условии, что сила действует перпендикулярно поверхности, называется давлением.

p = F/S

Единицы измерения давления вычисляем по формуле: 1 Н/кв.м = 1 Па (паскаль).Единица измерения названа в честь известного учёного Блеза Паскаля. Кроме основных единиц, используют также и приставки:

1 кПа = 1000 Па, 1 МПа = 1 000 000 Па

Подумайте, используют ли приставки "милли", "микро"? Почему?

2. Способы увеличения и уменьшения давления.

Сначала ответим на вопрос: а для чего это нужно? Вы видели, какие следы оставляют тяжёлые машины, трактора на земле? Такие глубокие колеи возникают как раз из- за высокого давления. Значит, в таких случаях его нужно снижать. Так как давление зависит от силы и площади, изменять его можно, меняя эти величины.

Как изменить давление.jpg

Зачем увеличивать давление? Попробуйте тупым ножом порезать хлеб. Чем тупой нож отличается от острого?Конечно,площадью лезвия и создаваемым давлением. Поэтому все режущие и колющие инструменты должны быть очень острыми.

3. Давление в живой природе.

Об этом можно прочитать здесь: [1]

4. Давление в технике

Давление необходимо учитывать и в машиностроении, и в архитектуре, и на транспорте.Выше уже говорилось о машинах,деформирующих 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 (см.таблицу),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, а следовательно и создаваемое давление тоже меньше.

Механизм Давление, в кПа
Гусеничные тракторы(болотные) с уширенными гусеницами 20 -30
Гусеничные тракторы 40 -50
Колёса легкового автомобиля 230 -300
Колёса железнодорожного вагона на рельсы 300 000

5. Решение задач на расчёт давления.

  • 1) На полу находится кирпич размерами: высота -5 см,ширина - 10 см,длина - 20 см. Его масса 2 кг.Какое давление оказывает кирпич на пол, находясь в трёх различных положениях?
  • 2) Какова длина лыж, если стоящий на них человек массой 80 кг оказывает на снег давление 2,5 кПа? Ширина лыжи 8 см.
  • 3) Какое давление на почву оказывает гусеничный трактор , если масса трактора 3,2 т, а площадь одной гусеницы 0,8 кв.м?

6. Экспериментальные задания.

  • 1) Определите давление стакана с чаем на стол. Изменится ли давление, если чай выпить? Во сколько раз?
  • 2) Во сколько раз изменится давление учебника физики на стол, если его поставить на ребро? а если учебник по физике заменить на историю?

7.Просто интересные задачи.

  • 1)Разведчик должен пересечь реку по тонкому льду. Придумайте устройство, уменьшающее риск переправы.
  • 2)Почему рельсы не кладут прямо на землю?
  • 3) Почему острой бритвой нечаянно порезаться легче, чем ножом?
  • 4)На деревянную стенку надавили с силой в 200 Н сначала ладонью, потом с такой же силой шилом. Силы равны по величине, почему же результат различный?

:Литература:

    1. Камин А.Л.Физика. Развивающее обучение. 7 класс. Ростов-на-Дону, Феникс. 2003 г.
    2. Генденштейн Л.Э. и др. Задачи по физике для основной школы с решениями.Москва,Илекса.2005 г.
    3. В статье использованы рисунки сайта www.fizika.ru