Давление

Тема: Механические явления
7 класс

Знаменитая легенда о том, как нагой Архимед бежал по улице и кричал «Эврика!» («нашел!»), как раз повествует об открытии им того, что выталкивающая сила воды равна по модулю весу вытесненной им воды, объем которой равен объему погруженного в нее тела. Это открытие названо законом Архимеда.

В III веке до нашей эры царь древнегреческого города Сиракузы попросил проверить ученого Архимеда, из чистого ли золота сделал мастер ему корону. Проблема здесь вот в чем. Когда царь заказывал корону, он дал мастеру определенную массу золота. Когда мастер вернул золото в виде короны, то оно весило столько, сколько и масса данного золота. Но ведь мастер мог схитрить.

Тема: Механические явления
7 класс

Выталкивающую силу, или силу Архимеда, можно вычислить. Особенно легко это сделать для тела, стороны которого прямоугольники (прямоугольного параллелепипеда). Например, такую форму имеет брусок.

Поскольку боковые силы давления жидкости можно не учитывать, так как они взаимно уничтожаются (их равнодействующая равна нулю), то рассматриваются только силы давления воды, действующие на нижнюю и верхнюю поверхности. Если тело не полностью погружено в воду, то есть только сила давления воды, действующая снизу. Она единственная, которая создает выталкивающую силу.

Давление жидкости на глубине h определяется формулой:

p = ρgh

Сила давления определяется формулой:

F = pS

Тема: Механические явления
7 класс

В воде некоторые тела не тонут. Если попытаться их силой переместить в толщу воды, то они все-равно всплывут на поверхность. Другие тела погружаются в воду, но почему-то становятся легче.

В воздухе на тела действует сила тяжести. Она никуда не девается и в воде, оставаясь прежней. Но если кажется, что вес тела уменьшается, значит силе тяжести противодействует, то есть действует в противоположном направлении, еще какая-то сила. Это выталкивающая сила, или архимедова сила (сила Архимеда).

Выталкивающая сила возникает в любой жидкой или газовой среде. Однако в газах она намного меньше, чем в жидкостях, так как их плотность намного меньше. Поэтому при решении ряда задач выталкивающую силу газов не учитывают.

Тема: Механические явления
7 класс

С высотой атмосферное давление падает. Это связано с двумя причинами. Во-первых, чем выше мы находимся, тем меньше высота столба воздуха над нами, и, следовательно, меньший вес на нас давит. Во-вторых, с высотой плотность воздуха уменьшается, он становится более разреженным, то есть в нем меньше молекул газов, а следовательно он имеет меньшую массу и вес.

Тема: Механические явления
7 класс

Все знают, что можно пить напиток через трубочку. Нам кажется, что мы создаем силу тем, что дуем в себя, и под действием этой силы вода начинает течь. Однако это не так. Когда мы пьем через трубочку, то просто создаем отсутствие воздуха в трубке. На напиток в чашке давит воздух атмосферы, а в трубочке создается относительный вакуум, здесь на жидкость почти ничего не давит. Поэтому сила атмосферного давления как бы проталкивает напиток в трубку, в область с пониженным давлением.

Древние люди умели строить колодцы, хотя ничего не знали об атмосферном давлении. Они знали, что если поднимать поршень, то вода будет двигаться за ним. Но они не знали почему это происходит. Мыслитель того времени Аристотель высказал гипотезу, что просто «природа не терпит пустоты».

Тема: Механические явления
7 класс

Несмотря на то, что атмосфера — это газ, земное притяжение действует на нее также, как и на все другие тела на Земле. Воздух притягивается к Земле и не улетает в космос.

На других космических телах, более мелких, чем планета Земля, атмосферы может не быть, или она представляет собой очень разреженный газ. Так, например, обстоит дело на Луне, которая не может своей массой удержать молекулы газа.

Молекулы воздуха, как и любого газа, двигаются хаотично и очень быстро. Однако их скорости не достаточно, чтобы преодолеть земное притяжение и улететь. Для этого им надо развить скорость больше, чем 11 км/с. Это, так называемая, вторая космическая скорость Земли. На других космических телах она имеет иное значение. Чем больше тело, тем больше эта скорость.

Тема: Механические явления
7 класс

Природа давления жидкости, газа и твердого тела отличается. Хотя у давлений жидкости и газа различная природа, у их давлений есть один одинаковый эффект, отличающий их от твердых тел. Этот эффект, а точнее физическое явление, описывает закон Паскаля.

Закон Паскаля утверждает что, производимое внешними силами давление в какое-то место жидкости или газа, передается по жидкости или газу без изменения в любую точку. Этот закон был открыт Блезом Паскалем в XVII веке.

Тема: Механические явления
7 класс

Причина давления газов связана с хаотичным быстрым движением молекул. Из-за этого молекулы газа сталкиваются с поверхностями. Так как молекул много, то их множественные удары создают давление.

Газы занимают весь предоставленный им объем, так как их молекулы не связаны между собой. Понятно, что чем объем больше, тем количество молекул в единице объема будет меньше. Следовательно, меньше молекул будет ударять по поверхности, и, значит, давление газа будет меньше.

Таким образом давление и объем газа находятся в обратнопропорциональной зависимости: чем больше объем, тем меньше давление, и чем меньше объем, тем больше давление. При этом надо иметь в виду, что масса газа и температура считаются неизменными.

Тема: Механические явления
7 класс

Давление жидкости увеличивается с глубиной. Это связано с тем, что более высокие слои жидкости давят своим весом на ниже лежащие.

Понятно, что кроме того, что давление существует в толще жидкости, жидкость также давит на дно и стенки сосуда. Давление на дно соответствует давлению всего столба жидкости. А вот давление на стенки разное. Оно соответствует давлению жидкости на определенной глубине.

Давление жидкости на стенки связано с тем, что жидкость пытается растечься под действием силы тяжести, а стенки сосуда препятствуют этому возникающей в них силой упругости. Получается, что жидкость и стенки сосуда взаимно давят друг на друга.

Тема: Механические явления
7 класс

Когда одно тело давит на поверхность другого, то оно оказывает на него силу, т. е. силу давления. В свою очередь, тело, на которое давит другое тело, испытывает действие этой силы, т. е. давление.

Когда человек стоит на той или иной поверхности, то поверхность испытывает давление от веса человека (как известно, вес — это сила). Когда человек вбивает гвоздь в деревянную дверь, то дверь через гвоздь испытывает давление от силы ударов человека.

Из данных примеров можно сделать вывод, что сила давления направлена перпендикулярно поверхности, к которой прикладывается. У силы есть направление.

Подписаться на Давление