1. Давление
Вопрос: кто оказывает большее давление на поверхность — слон или девочка в туфельках на высоких каблуках?
Масса слона — \(4000\) кг, масса девочки — \(50\) кг.
Ответ на этот вопрос может вызвать удивление. Давление зависит не только от массы тела.
Давление — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности, перпендикулярно этой поверхности.
В международной системе единиц давление измеряют в ньютонах на квадратный метр, или в паскалях: 1 Па = 1 Н м 2 ; давление = сила площадь p = F S .
Силу, которая действует на тело перпендикулярно его поверхности, называют силой давления. Часто в задачах сила давления равна весу тела.
При равной силе можно получить разное давление, так как оно зависит от площади поверхности; чем меньше площадь, тем больше давление.
Единицей давления является Па (паскаль). \(1\) Па — небольшое давление. Поэтому используются:
гектопаскали, \(1\) гПа \(=\) \(100\) Па;
килопаскали, \(1\) кПа \(=\) \(1000\) Па;
мегапаскали, \(1\) МПа \(=\) \(1000000\) Па;
гигапаскали, \(1\) ГПа \(=\) \(1000000000\) Па.
решим задачу про слона и девочку.
Чтобы определить давление, необходимо ещё знать соответствующую площадь, на которую оказывается давление.
Площадь следа слона приблизительно равна \(200\) см 2 , так как слон стоит на четырёх ногах, это число умножаем на \(4\).
Площадь дамской туфельки, которая соприкасается с поверхностью, приблизительно равна \(10\) см 2 (девочка стоит на одной ноге).
Силой, которая действует на соответствующую площадь, в обоих случаях является вес тела.
m с = 4000 кг S с = 800 см 2 m д = 50 кг S д = 10 см 2 g ≈ 10 м / с 2 ___________ сравнить p
= 0,08 м 2 = 0,001 м 2
Ответ: слон и девочка оказывают одинаковое давление на поверхность.
В быту необходимо как снижать давление, так и увеличивать его.
Чтобы было легче резать ножом или ножницами, надо их затачивать, тогда уменьшается площадь поверхности, на которую воздействует сила, и увеличивается давление.
Иголки — остроконечные, так как легче шить острой иглой.
Зимой используются лыжи, чтобы увеличить площадь поверхности, на которую действует сила, и уменьшить давление на снег. В результате человек на лыжах проваливается в снег значительно меньше, чем этот же человек, но без лыж. Гусеницы бульдозера, трактора и т. п. снижают давление тяжёлой техники на землю.
Физика (7 класс)/Давление
По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.
С давних времен люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю. Для воздухоплавания
вначале использовали воздушные шары, которые наполняли или нагретым воздухом, или водородом либо гелием.
Для того, чтобы воздушный шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила (выталкивающая) FА, действующая на шар, была больше силы тяжести Fтяж, т. е. FА > Fтяж.
По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается (FА = gρV), так как плотность верхних слоев атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывается специальный балласт (груз) и этим облегчает шар. В конце концов шар достигает своей своей предельной высоты подъема. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускается часть газа.
В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается только под действием ветра, поэтому он называется аэростатом (от греч аэр — воздух, стато — стоящий). Для исследования верхних слоев атмосферы, стратосферы еще не так давно применялись огромные воздушные шары — стратостаты.
До того как научились строить большие самолеты для перевозки по воздуху пассажиров и грузов, применялись управляемые аэростаты — дирижабли. Они имеют удлиненную форму, под корпусом подвешивается гондола с двигателем, который приводит в движение пропеллер.
Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять и некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому для того, чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу.
Пусть, например, в воздух запущен шар объемом 40 м 3 , наполненный гелием. Масса гелия, заполняющая оболочку шара, будет равна:
mГе = ρГе·V = 0,1890 кг/м 3 · 40 м 3 = 7,2 кг,
а его вес равен:
PГе = g·mГе ; PГе = 9,8 Н/кг · 7,2 кг = 71 Н.
Выталкивающая же сила (архимедова), действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объемом 40 м 3 , т. е.
FА = g·ρвоздV; FА = 9,8 Н/кг · 1,3 кг/м 3 · 40 м 3 = 520 Н.
Значит, этот шар может поднять груз весом 520 Н — 71 Н = 449 Н. Это и есть его подъемная сила.
Шар такого же объема, но наполненный водородом, может поднять груз 479 Н. Значит, подъемная сила его больше, чем шара, наполненного гелием. Но все же чаще используют гелий, так как он не горит и поэтому безопаснее. Водород же горючий газ.
Гораздо проще осуществить подъем и спуск шара, наполненного горячим воздухом. Для этого под отверстием, находящимся в нижней части шара, располагается горелка. При помощи газовой горелки можно регулировать температуру воздуха внутри шара, а значит, его плотность и выталкивающую силу. Чтобы шар поднялся выше, достаточно сильнее нагреть воздух в нем, увеличив пламя горелки. При уменьшении пламени горелки температура воздуха в шаре уменьшается, и шар опускается вниз.
Можно подобрать такую температуру шара, при которой вес шара и кабины будет равен выталкивающей силе. Тогда шар повиснет в воздухе, и с него будет легко проводить наблюдения.
По мере развития науки происходили и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Появилась возможность использования новых оболочек для аэростатов, которые стали прочными, морозоустойчивыми и легкими.
Достижения в области радиотехники, электроники, автоматики позволили сконструировать беспилотные аэростаты. Эти аэростаты используются для изучения воздушных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях атмосферы.
Ссылки
Как переводить давление в систему СИ
Для описания давления используют различные единицы измерения. Формулы, записанные в учебниках физики, используют систему измерений СИ. Чтобы с помощью этих формул получить правильный ответ, давление нужно переводить в Паскали.
Примечание: Давление можно измерять в физических атмосферах (атм.), миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.), метрах водяного столба (м. вод. ст.), Паскалях. Встречаются, так же, другие единицы измерения, например, техническая атмосфера (ат. или техн. ат).
Как связаны различные единицы давления
Между единицами измерения давления есть связь, ее можно выразить так:
\[ \large \boxed < \begin1 \left(\text \right) = 760 \left(\text\right) \\ 1 \left(\text \right) = 10,332 \left(\text\right) \\ 1 \left(\text \right) = 101325 \left(\text\right) \end > \]
Левые части выражений равны. Приравнивая их правые части, можно получить соотношения между различными единицами измерения.
Примечание: При решении некоторых задач для перевода физических атмосфер в Паскали, удобно вместо точного значения использовать приближенное:
Сколько паскалей содержится в 1 мм. рт. ст.
\[ \large 760 \left(\text\right) = 101325 \left(\text\right) \]
Разделим обе части выражения на число 760, получим:
Сколько паскалей содержится в 1 м. вод. ст.
Выпишем правые части, содержащие метры водяного столба и Паскали:
\[ \large 10,332 \left(\text\right) = 101325 \left(\text\right) \]
Теперь обе части выражения разделим на число 10,332 и получим:
Сколько миллиметров ртутного столба содержится в 1 м. вод. ст.
\[ \large 10,332 \left(\text\right) = 760 \left(\text\right) \]
После этого, обе части разделим на число 10,332:
Пересчитываем давление на примере
Однородное тело (рис. 1) массой 25 кг опирается на горизонтальную площадь 0,2 кв. м. Выразить давление этого тела в Паскалях, физических атмосферах, миллиметрах ртутного и метрах водяного столба.
Рис. 1. Однородное массивное тело опирается на горизонтальную поверхность, площадь опоры известна
Решение:
1). Рассчитаем вес тела — силу, с которой тело действует на опору. Эта сила направлена перпендикулярно опоре.
\[ \large m \cdot g = 25 \cdot 10 \left(H \right) \]
\( g \) – ускорение свободного падения, примем его приближенно равным 10 м. деленным на секунду в квадрате.
\[ \large mg = 250 \left(H \right) \]
2). Теперь рассчитаем давление твердого тела в Паскалях.
\[ \large P = 1250 \left(\text\right) \]
Переведем полученное число Паскалей в миллиметры ртутного столба.
Для этого составим выражение связи выбранных единиц измерения:
\[ \large 101325 \left(\text\right) = 760 \left(\text\right) \]
Разделим обе части его на число 101325, получим:
Умножим обе части выражения на количество Паскалей:
\[ \large 1250 \left(\text\right) = 1250 \cdot 7,5 \cdot 10^ \left(\text\right) \]
\[ \large P = 9,38 \left(\text\right) \]
3). Теперь Паскали переведем в метры водяного столба.
Свяжем выбранные единицы измерения:
\[ \large 101325 \left(\text\right) = 10,332 \left(\text\right) \]
Чтобы получить слева 1 Паскаль, обе части выражения разделим на число 101325:
Затем обе части выражения умножим на количество Паскалей:
\[ \large 1250 \left(\text\right) = 1250 \cdot 1,02 \cdot 10^ \left(\text\right) \]
\[ \large P = 0,13 \left(\text\right) \]
4). Переведем Паскали в физические атмосферы, связав выбранные единицы измерения:
\[ \large 101325 \left(\text\right) = 1 \left(\text \right) \]
Обе части разделим на 101325:
\[ \large \boxed< 1 \left(\text\right) = 9,87 \cdot 10^ \left(\text \right) >\]
Умножим левую и правую части выражения на 1250 Паскалей:
\[ \large 1250 \left(\text\right) = 1250 \cdot 9,87 \cdot 10^ \left(\text \right) \]
\[ \large P = 12,34 \cdot 10^ \left(\text \right) \]
Ответ:
\[ \large \begin 1250 \left(\text\right) \\ 12,34 \cdot 10^ \left(\text \right) \\ 0,13 \left(\text\right) \\ 9,38 \left(\text\right) \end \]
Выводы
Давление легко переводить из одних единиц измерения в другие, используя связь между выбранными единицами измерения.
Рабочий лист по физике 7 класс — Давление. Единицы давления
Рабочий лист по физике для 7 класса для изучения, закрепления или повторения темы «Давление. Единицы давления». Присутствуют задания на перевод единиц в Паскали, теоретические задания, экспериментальная задача, теоретические вопросы
Краткое описание рабочего листа
Рабочий лист по физике для 7 класса для изучения, закрепления или повторения темы «Давление. Единицы давления». Присутствуют задания на перевод единиц в Паскали, теоретические задания, экспериментальная задача, теоретические вопросы
Рабочие листы автора
Покупателей: 98
Рабочий лист по теме «равноускоренное движение» состоит из 6 заданий, расположенных на двух страницах. Содержит задан.
Рабочий лист для закрепления понимания графического представления изопроцессов, происходящих с идеальным газом. Нужно.
Похожие рабочие листы
Рабочий лист предназначен для самостоятельной работы обучающихся на уроке или дома по теме «Силы». Ученики изучат сил.
Рабочий лист разработан для самостоятельной работы ученика, но может быть использован и учителем в ходе урока или при.
Комментарии
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
0 комментариев
Подходите к обучению креативно!
Методические материалы и рабочие листы — это надёжные помощники учителей, родителей и репетиторов. Все пособия созданы опытными преподавателями и подходят как для индивидуальных, так и для групповых занятий.
Рабочие листы — это новый удобный способ увлечь детей темой урока, помочь им закрепить пройденное и проверить знания. Они содержат увлекательные и необычные задания и дополнительные материалы по теме урока.
У нас на сайте есть рабочие листы, ориентированные на учеников 1-11 классов и дошкольников. Выбирайте, скачивайте и проводите занятия, на которые дети будут ходить с удовольствием!
9 скачиваний
Скачать рабочий лист
Настоящий рабочий лист опубликован пользователем Семахин Сергей Андреевич. Инфоурок является информационным посредником
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.