Как можно изменить давление твердого тела

Содержание:

Сила давления и единицы давления:

Вы уже знаете, что действие одного тела на другое характеризуют приложенной к нему силой. От чего зависит результат действия этой силы на тело?

Наблюдение 1. Из собственного опыта вы знаете, что очень тяжело идти по глубокому рыхлому снегу, поскольку ноги глубоко проваливаются в нём, а на лыжах передвигаться намного легче, так как проседание снеговой поверхности в этому случае значительно меньше. В обоих случаях вы действуете на снег с одинаковой силой, но площадь поверхности, на которую она распределяется в случае лыж значительно больше, чем в случае обуви, поэтому и деформация снега оказывается разной. Стоя на лыжах, выдавите на каждую единицу площади поверхности снега с силой, меньшей во столько раз, во сколько раз площадь поверхности лыж больше площади подошв обуви.

Наблюдение 2. Легковой автомобиль, в отличие от гусеничного трактора или болотохода, не может проехать по болотистой местности, хотя его вес намного меньше веса трактора. Рассмотрев колёса легкового автомобиля и гусеницы трактора, вы убеждаетесь в том, что площадь поверхности гусениц намного больше, чем колес.

Результат действия силы на поверхность зависит не , только от её значения, но и от площади той поверхности, перпендикулярно к которой она действует.

Убедимся в этом с помощью опытов.

Опыт 1. Заполним стеклянный сосуд песком. На песок поставим столик ножками вверх и на него — гирю массой 2 кг. Результат: столик почти не погрузился в песок (рис. 93, а). Поставим столик ножками на песок и на него — снова гирю массой 2 кг. Результат: ножки стола увязли в песке (рис. 93, б). Возьмём столик с острыми ножками. Поставим его ножками на песок, положив сверху ту же гирю массой 2 кг. Результат: заострённые ножки полностью погрузились в песок (рис. 93, в).

Опыт свидетельствует, что чем меньше площадь опоры столика, тем глубже он погружается в песок под действием одинаковой силы.

Опыт 2. Возьмём два столика. Площадь поверхности ножек одного столика вдвое больше, чем второго. Положим на столики груз, причем на столик с большей площадью поверхности ножек положим вдвое больший груз. Результат действия силы будет одинаковый.

В рассмотренных примерах имела значение сила, действующая перпендикулярно к поверхности тела. Такую силу называют силой давления.

Величину, которая определяется отношением значения силы давления к площади поверхности, на которую она действует, называют давлением.

Давление обозначают малой латинской буквой р. Итак, чтобы определить давление р, нужно силу F , действующую перпендикулярно к поверхности, поделить на площадь этой поверхности S, т. е.

Единицей давления является один паскаль (1 Па), она названа в честь французского учёного Блеза Паскаля. Давление 1 Па создаёт сила давления 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м², то есть 1 Па = = 1 .

На практике ещё используют кратные единицы давления: гектопаскаль (гПа), килопаскаль (кПа): 
Зная давление, можно определить силу давления, действующую на поверхность тела. Давление показывает, какая сила давления действует на единицу площади, поэтому эта сила давления равна произведению давления и площади поверхности:.

Всем хорошо известно, что во время шитья иглой швеи пользуются напёрстком. Иглу делают очень острой, чтобы умеренной силой пальцев создавать большое давление на ткань и прокалывать её. Но во время нажима пальца на иглу она с такой же силой давит на палец. Конец иглы со стороны ушка делают притуплённым, но во время работы давление на кожу пальца может быть очень большим, достаточным, чтобы ее поранить. Прочный металлический наперсток надежно защищает палец.

Почему подушка мягкая? Почему удобно лежать на перине или на надувном матрасе, а лежать на досках или твёрдой поверхности неудобно ? Оказывается, ощущение мягкости или твёрдости зависит не от свойства материала, а от значения давления на поверхность тела. Сделаем небольшие расчеты.

Будем считать, что масса взрослого человека составляет 60 кг, что равно весу приблизительно 600 Н, а поверхность тела — приблизительно 2 м². Если человек лежит в кровати на перине, которая прогибается и будто охватывает тело, с ней соприкасается приблизительно четверть всей поверхности его тела, т. е. 0,5 м² Расчёты по таким данным дают давление 1200 Па. А если человек ляжет на твердую поверхность, то площадь соприкосновения будет составлять около 0,01 м². Это соответствует давлению 60 000 Па, т. е. давление тела на твёрдую поверхность увеличится в 50 раз, отсюда и неудобства.

В разных областях современной техники приходится решать задачи получения высоких давлений, снижения давления или сохранения его в заданных границах. Проблема давления играет важную роль в транспорте. Дороги и железнодорожные пути должны надежно выдерживать давление разных транспортных средств. Этого достигают, уменьшая вес транспортных средств и увеличивая их площадь опоры. Колеса легкового автомобиля производят на дорогую давление около 300 кПа. Чтобы уменьшить давление на дорогу грузовых автомобилей, их делают многоосными, с колёсами большого диаметра, используют гусеницы. Так, давление, производимое трактором Т-130, вес которого — сотни тысяч ньютонов, равен 27 кПа. Это в 1,5 раза больше давления, которое оказывает на дорогу человек весом 600 Н.

С помощью чрезвычайно тонкого инструмента — жала — оса создаёт давление, соизмеримое с давлением во время взрыва (33 000 000 000 Па).

Кстати:

В Арктике и Антарктике на научных станциях пользуются такими транспортными средствами, как снегоходы «Пингвин» и «Харьковчанка». Снегоход «Харьковчанка» имеет дизельный двигатель мощностью 736 кВт и запас горючего на 1500 км. При массе 35 т он имеет гусеницы шириной 1 м, что даёт ему возможность преодолевать снежную целину, ледовые торосы, крутые склоны. Снегоход имеет утеплённую кабину площадью 25 м² с мощной отопительной системой, специальной герметичной обшивкой, позволяющей работать даже при морозах ниже — 70 ⁰С. В кабине есть спальные места, радиорубка, рабочая комната, кухня, сушилка, гардероб, санузел. Размеры снегохода: длина — 8,5 м, ширина — 3,5 м, высота — 4,2 м.

Пример №1

С какой целью под головку болта и гайку подкладывают широкие металлические кольца — шайбы, особенно когда скрепляют деревянные детали (рис. 94)?

Ответ: во избежание повреждений деталей уменьшают на них давление за счёт увеличения площади контактной поверхности.

Пример №2

Взрослый человек, у которого площадь подошв обуви равна 450 см², давит на пол с силой 700 Н. Определите давление человека на пол.

Дано:    

F = 700 Н 

S = 450 см² =  0,0450 м²

р — ?    

Решение:

Определим давление человека на пол по формуле:

Ответ: давление человека на пол равно 15 556 Па.

Давление жидкостей и газов и закон Паскаля

Опыт 1. Возьмём три цилиндрических сосуда: в один положим деревянный брусок, в другой насыпем какой-либо крупы или песку, а в третий нальём воды (рис. 96).

Деревянный брусок вследствие действия на него силы тяжести будет давить лишь на дно сосуда. Горох будет давить не только на дно, а и на стенки сосуда во всех точках касания горошин. Каждая горошина внутри сжата со всех сторон соседними горошинами и вследствие действия сил упругости сама будет давить во все стороны на горошины. Эти силы давления будут тем больше, чем глубже лежит горошина, т. е. чем больший слой гороха давит на неё сверху.

Вода, налитая в сосуд, вследствие большой подвижности молекул будет давить на дно и стенки сосуда. Каждая частица внутри воды будет сжата со всех сторон соседними частицами и вследствие упругости будет с такой же силой давить на соседние частицы. Эти силы будут тем больше, чем глубже будет находиться частица.

На рис. 97, а изображён прибор, который называют шаром Паскаля. Он имеет в разных местах поверхности маленькие отверстия. К нему присоединена трубка-цилиндр, в которую вставлен поршень. Если набрать в шар воды и нажать на поршень, то увидим, что струйки воды сквозь отверстия бьют во все стороны с одинаковой силой. Это объясняется тем, что поршень давит на поверхность жидкости в трубке. Частицы воды передают давление поршня другим частицам, которые лежат глубже. Таким способом давление поршня передаётся на все частицы воды в шаре. Вследствие этого часть воды выталкивается из шара в виде струек, бьющих изо всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то из всех отверстий шара начнут выходить струи дыма (рис. 97, б).

Это подтверждает, что и газы передают давление, оказываемое на них, во все стороны одинаково.

Давление, оказываемое на жидкость или газ внешними силами, передаётся жидкостью или газом одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называют законом Паскаля.

На законе Паскаля основывается действие шприца: давление пальца врача на поршень шприца передаётся без изменений жидкости, содержащейся в нём, и лекарство выходят через иглу шприца.

Опыт 2. В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой плёнкой, нальём воду (рис. 98, а). Дно трубки прогнётся. Значит, на дно действует сила давления воды. Чем больше наливаем воды, тем более прогибается плёнка. Но каждый раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке находится в равновесии, так как кроме силы тяжести на воду действует сила упругости резиновой плёнки.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в более широкий сосуд с водой. Видим, что по мере опускания трубки вниз резиновая плёнка постепенно распрямляется (рис. 98, б). Полное распрямление плёнки показывает, что давление на неё сверху и снизу одинаковое. Значит, в жидкости существует давление, направленное снизу вверх, и на этой глубине оно равно давлению, направленному сверху вниз.

Если выполнить опыт с трубкой, в которой резиновая плёнка закрывает боковое отверстие (рис. 99, а, б), то мы убедимся, что боковое давление жидкости на резиновую плёнку также будет одинаковым с обеих сторон.

Опыт 3. Сосуд, дно которого может отпадать, опускаем в банку с водой (рис. 100, а). Дно при этом плотно прижимается к краям сосуда давлением воды снизу вверх. Потом в сосуд осторожно нальём воды. Когда уровень воды в ней совпадёт с уровнем воды в банке, дно оторвётся от сосуда (рис. 100, б). В момент отрывания на дно давит сверху столб жидкости в сосуде, а снизу — столб воды, находящейся в банке. Эти давления одинаковы по значениям, однако дно отрывается от сосуда под действием силы тяжести.

Согласно закону Паскаля давление внутри жидкости на одном уровне одинаково во всех направлениях. Давление увеличивается с глубиной.

Давление жидкостей, обусловленное силой тяжести, называют гидростатическим.

А как рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда ?

Чтобы ответить на этот вопрос припомним, что для того, чтобы определить плотность вещества р, нужно массу тела m разделить на его объём V, т. е.: 

Единицей плотности в СИ является один килограмм на кубический метр .

Из формулы для плотности можно определить массу тела. Для этого нужно плотность вещества р умножить на объем тела V, т. е.:

Теперь возвратимся к рис. 98 в опыте 2. Рассчитаем давление, которое создаёт столбик жидкости высотой h на дно цилиндрического сосуда. Мы уже знаем, что давление р равно отношению силы давления F к площади поверхности S, на которую она действует:

В нашей задаче сила давления равно весу жидкости Р : 

где m — масса жидкости, которую можем определить через плотность жидкости и объём жидкости V :

Объём цилиндрического столба жидкости V равен произведению площади дна сосуда S и высоты уровня жидкости над дном h:  .

С учётом этих соотношений формула для давления приобретёт окончательный вид:

Видим, что гидростатическое давление на любой глубине внутри жидкости зависит только от ее плотности и высоты уровня h: оно равно произведению этих величин и постоянной .

Гидростатическое давление жидкости не зависит ни от формы сосуда, ни от массы жидкости в сосуде, ни от площади его дна. Согласно закону Паскаля это давление на одном уровне жидкости одинаково действует и на дно, и на стенки сосуда.

Кстати:

В 1648 г. Блез Паскаль провёл интересный опыт. Он вставил в закрытую деревянную бочку, наполненную водой, тонкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа, влил в эту трубку кварту

( 0,9 дм³) воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась на значительную высоту, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.

Пример №3

Чем объяснить, что вёдра в форме срезанного конуса очень распространены (рис. 101), хотя они менее устойчивы, и из них больше расплёскивается вода по сравнению с ведрами цилиндрической формы и такой же высоты? Кроме того, конусообразные ведра неудобно нести, так как приходится широко расставлять руки.

Ответ: оказывается, в большинстве случаев вёдра выходят из строя из-за того, что у них выпадает дно. Следовательно, прочность дна определяет долговечность ведра. В ведре конической формы площадь дна меньше, чем в ведре цилиндрической формы такой же вместимости, а потому сила давления на дно меньше. Это единственное преимущество конических ведер оправдывает все другие их недостатки.

Пример №4

Наибольшая глубина, на которой учёные с корабля «Витязь» выловили рыбу, составляет 7200 м. Какое давление создаёт вода на этой глубине?
Дано:

h = 7200м

=  1030 

= 9,81 

p = ?

Решение:

Давление создаваемое морской водой на глубине, определим по формуле: .

Подставив значения величин, получим:

.

Ответ: = 72, 75 МПа.

Давление и закон Архимеда

Почему жители севера для передвижения по снегу используют лыжи? Почему женщина, обутая летом в обувь на шпильках, оставляет на мягком асфальте заметные и глубокие следы? Зачем лезвия ножей время от времени натачивают? для чего у гвоздя есть острие? Попытаемся выяснить ответы на эти вопросы.

Давление твердых тел на поверхность и сила давления

Наблюдаем последствия действия силы: Одно из последствий действия силы — деформация тел, при этом чем большая сила действует на тело, тем больше будет деформация. Деформация зависит и от других факторов, в частности от площади поверхности, по которой распределяется действие силы.

В большинстве случаев чем больше площадь поверхности, на которую действует данная сила, тем меньше будет деформация. Проиллюстрируем это утверждение с помощью простого опыта: поставим деревянный брусок на снег сначала гранью меньшей площади, а затем — гранью большей площади (рис. 22.1).

В первом случае снег деформируется сильнее (брусок глубже провалится в снег), хотя в обоих случаях сила, действующая на снег со стороны бруска (то есть вес бруска), одинакова. Можно провести еще один опыт: нажмите с одинаковой небольшой силой на поверхность песка сначала раскрытой ладонью, а затем пальцем — и вы увидите, в каком случае глубина следа будет больше (рис. 22.2).

Определение давления

Для характеристики зависимости результата действия силы от площади поверхности, на которую действует эта сила, используют такое понятие, как давление.

Давление — это физическая величина, которая характеризует результат действия силы и равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности: где p — давление; F — сила давления — сила, действующая на поверхность перпендикулярно этой поверхности; S — площадь поверхности. Единица давления в СИ — паскаль (Па); названа в честь французского ученого Блеза Паскаля (рис. 22.3): [p]=Па. 1 Па — это давление, которое создает сила 1 Н, действуя перпендикулярно поверхности площадью 1 Па — небольшое давление (примерно такое давление оказывает на стол альбомный лист для рисования), поэтому чаще используют кратные единицы давления: гектопаскаль (1 гПа = 100 Па), килопаскаль (1 кПа = 1000 Па), мегапаскаль (1 МПа = 1 000 000 Па). Рассмотрите таблицу и подумайте, почему, например, гусеницы трактора оказывают на грунт намного меньшее давление, чем колеса легкового автомобиля.

Как можно увеличить или уменьшить давление

Из определения давления следует, что давление твердых тел можно изменить двумя способами. Первый способ: изменить силу, действующую на поверхность данной площади. С увеличением силы давление увеличивается; с уменьшением силы давление уменьшается. Второй способ: изменить площадь поверхности, на которую действует данная сила давления. Для увеличения давления площадь нужно уменьшить (именно поэтому натачивают инструменты — ножницы, ножи, шила и т. п.) (рис. 22.4). Для уменьшения давления площадь поверхности нужно увеличить. Рассмотрите рис. 22.5 и объясните, почему человек оказывает на снег большее давление, чем тяжелый вездеход.

Пример №5

Сравните давления, которые оказывают на поверхность снега юные спортсмены — турист и лыжник. Масса каждого из них вместе со снаряжением равна 63 кг. Площадь подошвы ботинка туриста — приблизительно , площадь лыжи — приблизительно . Анализ физической проблемы. Давление, которое оказывает каждый спортсмен, определяется силой давления и площадью, на которую он опирается. В обоих случаях сила давления —это вес спортсмена; он распределяется на две подошвы или две лыжи. Будем считать, что на обе подошвы (лыжи) нагрузка распределяется равномерно. Задачу будем решать в единицах СИ.

Дано:

,,,

Найти:

,

Решение:

По определению давления:

Здесь Подставив выражения для F и S в формулу давления, имеем: Проверим единицу, найдем значения искомых величин: для туриста:

для лыжника:

Анализ результатов. Давление, создаваемое туристом, приблизительно в 8,6 раза больше давления, создаваемого лыжником. Это реальный результат, ведь при равных силах большее давление создает та сила, которая действует на меньшую площадь.

Ответ:

Итоги:

Давление p — это физическая величина, которая характеризует результат действия силы и равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности: . Единица давления в СИ — паскаль . Для увеличения давления следует уменьшить площадь поверхности, на которую действует сила давления, или увеличить силу давления. Для уменьшения давления нужно увеличить площадь поверхности, на которую действует сила давления, или уменьшить силу давления.

Давление газов и жидкостей. Закон паскаля

Почему при надувании резинового воздушного шарика увеличивается его объем? ответ понятен: в шарике становится больше воздуха. а можно ли увеличить объем шарика без того, чтобы его надувать? Почему налитая в сосуд жидкость создает давление не только на дно сосуда, но и на его боковые поверхности? Почему водитель, нажимая на тормоз, может остановить тяжелый автомобиль? Попробуем «разгадать» эти загадки.

Почему газы создают давление

Положим слегка надутый завязанный воздушный шарик под колокол воздушного насоса (рис. 23.1, а). Если из­ под колокола откачивать воздух, объем шарика будет увеличиваться (рис. 23.1, б). Почему это происходит?

И снаружи шарика, и внутри него находится воздух (газ). Газ состоит из частиц (атомов и молекул), которые непрерывно движутся во всех направлениях и «бомбардируют» резиновую пленку, создавая на нее давление (рис. 23.2). Понятно, что сила удара одной частицы очень мала. Однако частиц в газе очень много — всего за 1 секунду количество их ударов по поверхности пленки таково, что для его записи требуется число с 23 нулями!

Поэтому общая сила, с которой ударяет такое огромное количество частиц, является значительной. Воздух внутри и снаружи шарика оказывает давление соответственно на внутреннюю и внешнюю поверхности резиновой пленки.

Если эти давления одинаковы, резиновая пленка не растягивается. А вот если давление внутри шарика становится больше внешнего давления, то шарик увеличивает свой объем. Надеемся, теперь вы сможете объяснить, почему воздушный шарик раздувается и тогда, когда мы его надуваем, и тогда, когда откачиваем воздух снаружи шарика.

• Заказать решение задач по физике

От чего зависит давление газов

Давление газа создается ударами его частиц, поэтому увеличение как количества ударов, так и силы ударов приводит к увеличению давления газа. Следовательно, давление газов можно увеличить двумя способами. Первый способ — увеличить плотность газа . Для этого можно добавить газ в сосуд (увеличить массу m газа), а можно уменьшить объем V самого сосуда (рис. 23.3)

Второй способ — увеличить температуру газа. Чем выше температура газа, тем быстрее движутся его частицы. Удары частиц о стенки сосуда становятся чаще, сила их ударов возрастает, и в результате давление газа в сосуде увеличивается. Соответственно уменьшение давления газа будет происходить при уменьшении плотности или температуры газа.

Исследование давления жидкостей

В отличие от твердых тел жидкости легко изменяют свою форму — они приобретают форму того сосуда, в котором находятся, другими словами, жидкости текучи. Именно поэтому жидкости оказывают давление и на дно, и на боковые стенки сосуда, в котором находятся (в отличие от твердых тел, которые оказывают давление только на ту часть поверхности, на которую опираются). Если в боковой стенке сосуда, заполненного жидкостью, сделать отверстия, то жидкость польется через них (рис. 23.4).

Следствием текучести жидкостей является также то, что на любое погруженное в жидкость тело жидкость давит со всех сторон.

Закон Паскаля

Благодаря своей текучести жидкость способна передавать давление по всему объему сосуда, в котором находится. Сделав иглой небольшие отверстия в полиэтиленовом пакете, наберем в пакет воду и завяжем. Нажмем на пакет — вода будет выливаться из всех отверстий (рис. 23.5).

Аналогичный эксперимент можно провести с воздухом или другим газом (рис. 23.6). Опираясь на подобные опыты, французский физик Б. Паскаль открыл закон, который сейчас называется закон Паскаля: давление, оказываемое на неподвижную жидкость, передается жидкостью одинаково во всех направлениях. То же самое можно сказать о газах.

Применяем закон Паскаля:

Свойство жидкостей и газов передавать давление во всех направлениях мы наблюдаем в повседневной жизни; это свойство широко используют в технике. Благодаря ему мы имеем возможность слышать, ведь воздух передает звук; работает наша сердечно­сосудистая система, ведь несмотря на то, что кровеносные сосуды имеют большое количество изгибов, давление, создаваемое сердцем, передается во все части тела. На законе Паскаля основана система торможения многих транспортных средств, действие домкратов, насосов и других гидравлических машин. Рассмотрим принцип действия гидравлических машин на примере гидравлического пресса, который применяют для прессования фанеры и картона, отжима растительных масел, изготовления деталей машин и механизмов и т. п.

Гидравлический пресс — это простейшая гидравлическая машина, которую используют для создания больших сил давления. Гидравлический пресс состоит из двух соединенных между собой цилиндров разного диаметра, заполненных рабочей жидкостью (чаще машинным маслом) и закрытых подвижными поршнями (см. рис. 23.7). Если к поршню меньшего цилиндра приложить силу (см. рис. 23.7, б), то эта сила создаст на поверхность жидкости некоторое дополнительное давление p: где — площадь меньшего поршня. Согласно закону Паскаля это дополнительное давление будет передаваться во все точки жидкости, заполняющей сообщающиеся цилиндры. Следовательно, жидкость начнет давить на поршень большего цилиндра с некоторой силой

где — площадь большего поршня; р — дополнительное давление.

Поскольку имеем: , то есть сила давления, которая действует со стороны жидкости на большой поршень, больше силы, которая действует на малый поршень, во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого: Отношение — это выигрыш в силе. Гидравлический пресс позволяет получить значительный выигрыш в силе: чем больше будут различаться между собой площади поршней, тем большим будет выигрыш в силе (рис. 23.7). По такому принципу работают и другие гидравлические инструменты и устройства. Так, гидравлический подъемник позволяет, приложив небольшую силу, поднять тяжелый автомобиль (рис. 23.8), гидравлический тормоз позволяет остановить автомобиль, приложив незначительную силу давления ноги, и т. д. Опираясь на рис. 23.8, попробуйте разобраться, как работает гидравлический подъемник.

Итоги:

Газ оказывает давление на поверхность в результате многочисленных ударов об эту поверхность частиц газа. Давление газа возрастает при увеличении плотности или температуры газа и уменьшается при уменьшении плотности или температуры газа. Вследствие своей текучести жидкость оказывает давление на дно и боковые стенки сосуда, а также на любое тело, погруженное в данную жидкость. Давление, оказываемое на неподвижную жидкость, передается этой жидкостью одинаково во всех направлениях (закон Паскаля). Свойство жидкостей передавать давление одинаково во всех направлениях положено в основу действия гидравлических машин. Сила, действующая со стороны жидкости на большой поршень гидравлической машины, больше силы, действующей на малый поршень, во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого:

Гидростатическое давление

На рис. 24.1 изображен современник Блеза Паскаля, стоящий на кожаной подушке, заполненной водой. с подушкой соединена открытая сверху трубка — ее исследователь держит в руках. Почему доска, на которой стоит человек, не сжимает подушку полностью и не вытесняет через трубку всю воду наружу?

Получаем формулу для расчета:

Гидростатического давления Вы уже знаете, что в результате притяжения к Земле и благодаря собственной текучести жидкость оказывает давление как на дно, так и на стенки сосуда, в котором содержится. Жидкость оказывает давление и на любое погруженное в нее тело. Давление неподвижной жидкости называют гидростатическим давлением.

Определим гидростатическое давление на дно сосуда. Чтобы упростить расчеты, возьмем цилиндрический сосуд с площадью дна S. Пусть в сосуд налита жидкость плотностью ρ, а высота столба жидкости в сосуде — h (рис. 24.2).

Чтобы вычислить давление, которое создает жидкость на дно сосуда, следует силу F, действующую на дно, разделить на площадь S дна: В данном случае сила F, создающая давление на дно сосуда, — это вес P жидкости. Поскольку жидкость в сосуде неподвижна, вес жидкости равен произведению массы m жидкости на ускорение свободного падения g: Массу жидкости найдем через объем и плотность жидкости: m=ρ ;V объем налитой в сосуд жидкости — через высоту h столба жидкости и площадь S дна сосуда: V= Sh. Следовательно, массу жидкости можно найти по формуле: Подставив последовательно выражения для F и m в формулу давления, получим: Итак, имеем формулу для расчета гидростатического давления — давления, которое создает неподвижная жидкость: Как видим, гидростатическое давление зависит только от плотности жидкости и высоты столба жидкости в сосуде.

Проводим исследования и делаем выводы:

Зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости впервые продемонстрировал Блез Паскаль. Взяв бочку, до краев заполненную водой, исследователь герметично закрыл ее крышкой со вставленной длинной тонкой трубкой. Поднявшись на балкон второго этажа жилого дома, Паскаль вылил в трубку всего один стакан воды. Вода заполнила всю трубку и создала на стенки и дно бочки такое огромное давление, что в боковых стенках бочки появились щели (рис. 24.3).

Обратите внимание! Согласно закону Паскаля давление жидкости передается во всех направлениях, а значит, по формуле можно также определить давление, которое создает слой жидкости высотой h на любое тело, погруженное в эту жидкость на данную глубину, а также давление на стенки сосуда. Из закона Паскаля и формулы гидростатического давления также следует, что давление внутри неподвижной однородной жидкости на одном уровне* одинаково. Рассмотрите рис. 24.4. Казалось бы, давление воды на дне подводной пещеры меньше, чем на дне открытого моря. Однако, если бы это действительно было так, вследствие большего давления вода из моря хлынула бы в пещеру. Но этого не происходит.

Пример №6

На дне бассейна расположено круглое отверстие, закрытое пробкой радиусом 5 см. Какую силу нужно приложить к пробке, чтобы вынуть ее из отверстия, если высота воды в бассейне 2 м? Массой пробки и силой трения между пробкой и отверстием пренебречь. Анализ физической проблемы. Вынуть пробку мешает сила давления воды в бассейне. Массу пробки и силу трения учитывать не нужно, поэтому сила, необходимая для того, чтобы вынуть пробку из отверстия, по значению должна быть не меньше, чем сила гидростатического давления воды на пробку: (см. рисунок).

Уровнем называют любую горизонтальную поверхность.

Дано:

,,,

найти:

Решение:

По определению давления:

Здесь — гидростатическое давление; — площадь круга. Подставив выражения для p и S в формулу для получим:

Так как окончательно имеем: Проверим единицу, найдем значение искомой величины:

Ответ: следует приложить силу не менее чем 157 Н.

Итоги:

В результате притяжения к Земле жидкости создают давление на дно и стенки сосудов, а также на любое погруженное в них тело. Давление p неподвижной жидкости называют гидростатическим давлением — оно зависит только от плотности ρ жидкости и высоты h столба жидкости. Гидростатическое давление вычисляют по формуле . Давление внутри неподвижной однородной жидкости на одном уровне одинаково.

Атмосферное давление и его измерение. Барометры

Когда мы делаем глоток чая, то вряд ли размышляем над физикой этого процесса. При этом глотание, как и многие другие процессы, происходит благодаря давлению воздуха вокруг нас — атмосферному давлению. откроем для себя некоторые важные свойства атмосферного давления и научимся его измерять.

Что такое атмосфера

Вы хорошо знаете, что наша планета Земля окружена воздушной оболочкой, которую называют атмосферой (в переводе с греческого — «пар» и «сфера») (рис. 25.1). Почему же существует воздушная оболочка Земли? Воздух состоит из молекул и атомов. Молекулы и атомы имеют массу, поэтому они притягиваются к Земле благодаря действию силы тяжести. Все огромное количество молекул газов, составляющих атмосферу, находится в непрерывном хаотическом движении — они все время сталкиваются, отскакивают друг от друга, изменяют значение и направление скорости своего движения… Именно поэтому они не «падают» на Землю, а находятся в пространстве вблизи нее.

По подсчетам, атмосфера Земли имеет массу около . Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы давят на нижние, поэтому воздушный слой непосредственно у поверхности Земли сжат больше и, согласно закону Паскаля, создает давление на поверхность Земли и на все тела вблизи нее. Это и есть атмосферное давление p(атм .) Атмосферное давление обусловливает существование всасывания — поднятия жидкости за поршнем (в насосах, шприцах и т. п.) (рис. 25.2). Если поднимать поршень, то атмосферное давление, действуя на свободную поверхность жидкости в сосуде, будет нагнетать жидкость вверх, в пустоту под поршнем. Со стороны все выглядит так, будто жидкость поднимается за поршнем сама по себе.

Кстати, долгое время поднятие жидкости за поршнем, движущимся вверх, приводилось как одно из доказательств известного принципа Аристотеля «Природа боится пустоты». Однако в середине XVII в. при строительстве фонтанов во Флоренции столкнулись с непонятным явлением: оказалось, что вода, которая всасывается насосами, не поднимается выше 10,3 м (рис. 25.3). Галилео Галилей предложил разобраться в этом своим ученикам — Эванджелисте Торричелли (1608–1647) и Винченцо Вивиани (1622–1703). Разбираясь с данной проблемой, Э. Торричелли впервые доказал существование атмосферного давления.

Измерение атмосферное давления

Для удобства проведения опытов Э. Торричелли догадался заменить воду жидкостью с намного большей плотностью. Стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, ученый доверху наполнил ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие, он перевернул трубку, опустил ее в чашу с ртутью и открыл отверстие — часть жидкости из трубки вылилась в чашу. В трубке остался столб ртути высотой приблизительно 760 мм, а над ртутью образовалась пустота (рис. 25.4). Проведя множество опытов, Торричелли установил: высота столба ртути, остающейся в трубке (760 мм), не зависит ни от длины трубки, ни от ее диаметра, — эта высота немного изменяется только в зависимости от погоды.

Торричелли сумел также объяснить, почему высота столба ртути имеет именно такую высоту. Однородная жидкость в трубке и чаше неподвижна. Значит, согласно закону Паскаля давление на поверхность ртути со стороны атмосферы и гидростатическое давление столба ртути в трубке одинаковы. То есть давление столба ртути высотой 760 мм равно атмосферному давлению.давление, которое создает столб ртути высотой 760 мм, называют нормальным атмосферным давлением: В данном случае в качестве единицы атмосферного давления взят один миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Выразим нормальное атмосферное давление в единицах СИ — паскалях. Из материала 4 вы знаете, что гидростатическое давление вычисляют по формуле: p=ρ hg. Учитывая, что плотность ртути , а высота столба ртути h = 0,76 м, имеем: Обратите внимание: выражая атмосферное давление в паскалях, для расчетов следует брать В физике и технике также используют внесистемную единицу атмосферного давления — физическую атмосферу (1 атм). Одна физическая атмосфера равна нормальному атмосферному давлению: 1атм ≈100кПа.

Конструкция барометра-анероида

Если к трубке Торричелли присоединить вертикальную шкалу (линейку), то получим простейший барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Действие такого барометра основано на том, что столб жидкости прекращает подниматься (опускаться) как только гидростатическое давление столба жидкости становится равным атмосферному давлению. Барометр Торричелли — достаточно точный прибор, однако большой размер, ядовитые пары ртути и стеклянная трубка делают его неудобным для повседневного использования. Сейчас широко применяют барометры анероиды — приборы для измерения атмосферного давления, работающие без помощи жидкости (рис. 25.5). Главная часть барометра­анероида — легкая и упругая пустая металлическая коробочка 1 с гофрированной (ребристой) поверхностью. Воздух в коробочке находится при сниженном давлении. К стенке коробочки прикреплена стрелка 2, насаженная на ось 3. Конец стрелки передвигается по шкале 4, раз­меченной в миллиметрах ртутного столба или паскалях. Все детали барометра размещены в корпусе, передняя часть которого закрыта стеклом. Изменение атмосферного давления вызывает изменение силы, сжимающей стенки коробочки. Соответственно изменяется изгиб стенок коробочки. Изгиб стенок передается стрелке и вызывает ее движение.

Барометры­ анероиды более удобны в использовании, чем ртутные приборы: они легкие, компактные и безопасные.

Определение зависимости атмосферного давления от погоды и высоты

Наблюдая за барометром, можно легко прогнозировать изменение погоды. Например, перед ненастьем атмосферное давление обычно падает. Показания барометра зависят не только от погоды, а и от высоты над уровнем моря. Чем выше место наблюдения над уровнем моря, тем меньше атмосферное давление. Вблизи поверхности Земли через каждые 11 м высоты атмосферное давление уменьшается приблизительно на 1 мм рт. ст. Поскольку атмосферное давление зависит от высоты, барометр можно проградуировать таким образом, чтобы по давлению воздуха определять высоту. Так был изобретен альтиметр — прибор для измерения высоты (рис. 25.6).

Итоги:

Воздух имеет массу. Из­-за притяжения Земли верхние слои атмосферы (воздушной оболочки Земли) давят на нижние. Давление воздуха на поверхность Земли и на все тела вблизи нее называют атмосферным давлением. Точное измерение атмосферного давления обеспечивает ртутный барометр (барометр Торричелли). Давление столба ртути высотой — это нормальное атмосферное давление. На практике используют барометры ­анероиды благодаря их удобству, небольшим размерам и безопасности. С помощью барометров можно прогнозировать изменение погоды и определять высоту: атмосферное давление уменьшается перед ненастьем, а также с высотой.

Способы
уменьшения и увеличения давления

«Ох,
нелегкая это работа –

вездеходы
катать по болотам»

Дмитрий Зыков

В
данной теме речь пойдёт о практической пользе уменьшения или увеличения
давления.

Давление
– это отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой
поверхности. Давление измеряется в Н/м². Такая
единица была названа Па (паскалем) в честь ученого Блеза Паскаля. Таким
образом, давление в 1 Па – это давление, которое производит сила в 1 Н,
действующая на поверхность площадью 1 м².

Возникает
вопрос о том, как можно контролировать (то есть, увеличивать, или уменьшать)
давление? На этот вопрос нетрудно ответить, если посмотреть на формулу, по
которой вычисляется давление.

Для
увеличения давления необходимо либо увеличить силу, либо уменьшить площадь.
И, наоборот, для уменьшения давления нужно либо уменьшить силу, либо
увеличить площадь.

В
этом можно убедиться на ряде примеров. Если идти по снегу на лыжах, то человек
не проваливается, хотя без лыж, его ноги будут утопать в снегу. В этом случае,
сила, действующая на поверхность (то есть вес), остается неизменной. Но вот
площадь лыж значительно больше ступни, поэтому в лыжах человек оказывает на
снег меньшее давление, чем без лыж. Люди используют уменьшение или
увеличение давления очень часто. Шины грузовых автомобилей значительно шире,
чем шины легковых автомобилей. Это делается не только для большей устойчивости,
но и для уменьшения давления. В особенности это важно для автомобилей,
предназначенных для езды в пустыне или по бездорожью.

Даже
такие тяжелые машины, как танк или трактор не оказывают на почву значительно
большее давление, чем взрослый человек. Дело в том, что площадь гусеницы
танка во много раз превышает площадь ступни человека. Таким образом, танк
нередко может пройти по той болотистой местности, по которой не пройдет
человек.

Передвигаясь
в подобного рода местностях, люди нередко используют так называемые мокроступы.

За
счет увеличения площади, эта обувь из пластика или резины позволяет передвигаться
по заболоченным местностям, не проваливаясь в грязь и трясину. Раньше
мокроступы изготавливались из древесины наподобие лаптей. Во время Великой
Отечественной Войны, такие мокроступы были использованы в ходе проведения
знаменитой операции «Багратион». Совершенно неожиданно для немецкого
командования, несколько советских армий и корпусов ударили в тыл немецкой
группы армий «Центр», пройдя через болота, которые немцы считали непроходимыми.
В результате этой крупномасштабной операции было завершено освобождение
Белоруссии, и советские войска вошли в Польшу.

Также
нередко возникает необходимость в увеличении давления. Это, как правило,
нужно для колющих и режущих инструментов, таких, как ножи, ножницы, бритвы и
так далее. Острые лезвия имеют очень маленькую площадь поверхности,
поэтому, даже небольшим усилием можно создать большое давление. Например, играя
в дартс, игроки бросают дротики с небольшой силой, но при попадании в мишень
они создают давление, которое может в несколько десятков раз превышать давление
гусеничного трактора на почву.

Подобные
примеры нередко встречаются и в природе – это зубы, когти или клювы животных.

За
счет того, что они имеют малую площадь поверхности и способны развивать
значительное усилие, создается огромное давление. Например, оса
действует своим жалом на кожу человека с силой всего в 10 мкН. Однако
площадь жала осы настолько мала, что и это усилие создает давление в
миллиарды паскалей.

Давление
также учитывается в строительстве. Например, при возведении
зданий, увеличивают площадь нижней части фундамента, чтобы грунт мог
выдержать давление, создаваемое зданием. При строительстве мостов, нагрузку
также стараются распределить, делая больше опор.

Приведем
еще пару интересных примеров. Известно, что давление под водой увеличивается по
мере погружения на большую глубину. Это происходит из-за увеличения силы
давления воды, поскольку чем глубже погружаться, тем большее
количество воды давит на аквалангиста, то есть, увеличивается сила
давления. Именно по этой причине, различные подводные обитатели не могут
опускаться ниже определенных глубин (или, наоборот, подниматься выше
определенных глубин).

Упражнения.

Задача
1.
Если человек и гусеничный трактор оказывают одинаковое давление на почву, то
почему трактор, наехав на кирпич, сломает его, а человек, встав на кирпич, не
повредит ему?

Решение:

Человек
и трактор давят на почву одинаково.

p_т = p_ч

Это
происходит, потому что отношение веса трактора к площади его гусениц равно
отношению веса человека к площади его ступней.

P_Т / S_Г = P_Ч / S_С

Однако
когда трактор наезжает на кирпич, следует брать в расчет не площадь гусениц
трактора, а площадь кирпича, на которую трактор действует всем своим весом.
Естественно, при этом развивается многократно большее давление, чем под
действием веса человека. Если же выложить трактору полосу из кирпичей, то его
вес распределится равномерно по нескольким кирпичам и давление уменьшится.

p_т ≠ p_ч

P_Т / S_Г ≠ P_Ч / S_С

Задача
2.
На обочине стоит припаркованный автомобиль. Площадь части шины, соприкасающейся
с дорожным покрытием, равна 0,07 м². Рядом стоит точно такой же
автомобиль, с более широкими шинами, так что площадь части шины, соприкасающейся
с дорожным покрытием, равна 0,077 м². Во сколько раз давление,
оказываемое первым автомобилем на почву, больше, чем давление, оказываемое
вторым автомобилем?

Основные
выводы:

–
Давление – это физическая величина, равная отношению силы, действующей
перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

–
Для увеличения давления на опору, необходимо либо увеличить силу, либо
уменьшить площадь опоры.

–
Для уменьшения давления на опору, необходимо, либо уменьшить силу, либо
увеличить площадь опоры.

–
Уменьшение и увеличение давления часто используется людьми на практике.

Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту

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.

А теперь подтвердим этот вывод опытами, как настоящие физики

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.

Затем перевернем конструкцию так, чтобы «шляпки» гвоздей оказались сверху и также поставим на доску гирю. Теперь конструкция потонет в песке.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия силы

Во всех примерах мы говорили о действии силы, перпендикулярной поверхности. Чтобы охарактеризовать это действие, вводят величину «давление».

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

Еще больше задачек — на онлайн-курсах по физике для 9 класса в школе Skysmart.

Почему нам довольно трудно идти по рыхлому снегу так, чтобы не провалиться, однако на лыжах можно спокойно катиться по его поверхности?

На данном уроке мы ответим на этот вопрос и на многие другие, познакомимся с новой величиной в физике и рассмотрим ее свойства.

Что такое давление?

Так почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег?
Этого не происходит по одной простой причине: площадь поверхности лыжи примерно в двадцать раз больше, чем у обычной подошвы (рисунок 1).

Так и искусный йог может спокойно сидеть на гвоздях (рисунок 2). Ведь в сидячем положении площадь соприкосновения тела с ковриком из гвоздей больше, чем у двух ступней.

Оказывается, результат действия силы зависит не только от величины этой силы, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует. Поэтому в физике ввели новую величину, которую назвали давлением. 

Давление — это величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности:
$p = frac{F}{S}$,
где $F$ — сила, действующая на поверхность, $S$ — площадь этой поверхности, а $p$ — искомое давление.

Рассмотрим давление на еще одном примере. Если мы положим деревянный брусок на доску, лежащую на двух опорах (рисунок 3), горизонтально, то доска не прогнется. А если мы поставим его вертикально? Тогда уменьшится площадь соприкосновения. Значит, увеличится и давление. Доска прогнется.

Единицы измерения давления

Какие вы знаете единицы давления?
Мы уже знаем, что единица измерения силы — ньютон, а единица измерения площади — $м^2$. Тогда из формулы $p = frac{F}{S}$ получается, что единица измерения давления — $frac{Н}{м^2}$. 

В честь французского ученого Блеза Паскаля (рисунок 4) ее и назвали паскалем:

$1 space Па = 1 frac{Н}{м^2}$.

Также часто используются и другие единицы давления: гектопаскаль ($гПа$) и килопаскаль ($кПа$).

$1 space кПа = 1000 space Па$,
$1 space Па = 0.001 space кПа$.

$1 space гПа = 100 space Па$,
$1 space Па = 0.01 space гПа$.

Пример задачи

Найдите давление, c которым ваза с цветами давит на стол, если площадь ее дна — $100 space см^2$ , а масса — $2 space кг$. Ускорение свободного падения принять за $10 frac{Н}{кг}$ .

$p — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Как можно изменить давление?

Не всегда людям удобно большое давление. Как же быть, если сила, с которой массивный объект действует на какую-либо поверхность, оказывается слишком велика?

Мы всегда можем изменить площадь соприкосновения этого объекта с поверхностью, тем самым изменив и само давление.

Например, шины грузовых машин делают несколько шире, чем у легковых (рисунок 5). Так, площадь соприкосновения грузовой машины с дорогой будет больше, а давление станет меньше. 

Лезвия ножниц и ножей делают острее (рисунок 6), тем самым уменьшая площадь соприкосновения и увеличивая давление. Поэтому даже при прикладывании маленькой силы мы с легкостью можем разрезать даже твердые и большие предметы.

На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры?
Например, можно взять пластилин, глину или другое достаточно легко деформирующееся тело и надавить на него сначала одним пальцем, а потом целым кулаком.

Регулируя свою силу так, чтобы в двух случаях она была примерно одинаковой, вы сможете увидеть, что в первом случае пластилин деформируется гораздо сильнее (ямка получилась гораздо глубже), чем во втором.

То же самое можно проделать и с вашей ладошкой: надавить на нее большим пальцем будет больнее, чем целым кулаком, хотя кажется, что все должно быть с точностью до наоборот.

Упражнения

Показать ответ

Скрыть

$p — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Дано:
$m = 6610 space кг$
$S = 1.4 space м^2$
$g = 10 frac{Н}{кг}$
$p_м = 15 space кПа$

$p — ?$
$frac{p}{p_м} — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

$p — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

$p — ?$
$frac{p_м}{p} — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Когда мы перевернули бутылку, мы уменьшили площадь ее поверхности, которая оказывает давление на песок ($p = frac{F}{S}$). Вес бутылки при этом не изменился ($F = P = gm$). Таким образом мы увеличили давление — бутылка глубже ушла в песок.

Урок Способы уменьшения
и увеличения давления.

Цель урока:  формировать
знания о зависимости давления твёрдых тел от веса тела и площади опоры.

Методические
цели урока:

Образовательные:
сформировать умение находить давление в разных случаях; сравнивать
давление в разных практических ситуациях; обосновывать необходимость увеличения
или уменьшения давления.

Развивающие: развивать
исследовательские способности учащихся; умение делать выводы по результатам
эксперимента; развитие
речи, мышления; способность наблюдать, выделять существенные признаки объектов,
выдвигать гипотезы, строить план эксперимента.

Воспитательные:
формировать познавательный интерес, логическое мышление, формировать
познавательную мотивацию осознанием ученика своей значимости в образовательном
процессе; показать
ценность научных знаний для формирования личностной компетентности учащихся.

Тип
урока:
урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Ход урока

1.Организационный этап

Приветствие учителя. Подготовка учащихся
к работе на уроке: готовность класса и оборудования. Проверка наличия
учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.

2.
Повторение изученного материала

Проверка письменного домашнего задания

Упр14

№ 1.Выразите в паскалях (кПа) давление:5г
Па;  0,02;  0,4к Па;  10.

5гПа=500Па

0,02==200Па=0,2кПа

0,4кПа=400Па

10==100000Па=100кПа

№ 2

№ 3

3.Этап актуализации
знаний

Фронтальный опрос

1.    
Что такое сила? Сила – мера взаимодействия
тел.

2.    
В каких единицах измеряется сила?

3.    
Перечислите признаки действия силы на тело.

4.    
Укажите название прибора для определения силы.

5.    
От чего зависит результат действия силы на тело?
От модуля  силы (числового значения); от направления  действия
силы; от точки приложения; от площади опоры.

6.    
Что такое давление?

7.    
Что называют силой давления? Какая её главная особенность? Сила
давления перпендикулярна поверхности, на которую она действует.

8.    
По какой формуле рассчитывают давление? Какой буквой обозначают
давление?

9.    
От каких величин зависит давление?

10. Какие
единицы давления вы знаете?

11. Записать
формулу для вычисления площади опоры.

12. Записать
формулу для вычисления силы, действующей перпендикулярно поверхности.

4.
Этап  постановки целей и задач урока

Проблемная
ситуация.

На уроках по
основам безопасности жизнедеятельности вы изучаете как надо вести в
экстремальных ситуациях: при пожаре, наводнении, зимой вблизи водоёмов и рек.
Обратимся к сюжету, подготовленному сотрудниками МЧС.

В данном сюжете
сотрудники МЧС для спасения человека использовали такие приспособления как
доски, лестницы, лыжи, щиты. На чем основан способ спасения человека,
провалившегося под лед, предложенный сотрудниками МЧС? Данный способ
спасения человека, провалившегося под лед, основан на уменьшении давления на
лед путем увеличения площади опоры.

А вот посмотрите
ещё один сюжет: в этом случае, для того чтобы выбраться самостоятельно из
полыньи, советуют использовать приспособления с остро заточенными стержнями. Такое
приспособление создаёт большое давление на лёд, при этом оно глубоко
погружается в лёд, чтобы человек мог удержаться на поверхности льда.

Два сюжета
рассказали нам  о двух способах спасения человека из полыньи: в первом –
уменьшали давление на лёд, а во втором – наоборот, увеличивали, но результат –
человек  может спасти свою жизнь.   

—      
Как
вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?

Цель, которую мы
ставим сегодня перед собой: как можно регулировать давление твёрдого
тела на опору, т.е. какие существуют способы уменьшения и увеличения давления; выяснить
значение, которое имеет давление одного тела на другое в природе, быту, технике; сравнивать
давление в разных практических ситуациях; обосновывать необходимость увеличения
или уменьшения давления.

Откройте свои
рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Способы увеличения и уменьшения давления».

5. Этап
усвоение новых знаний и способов действий

Используя данные
задач, практически обоснуем способ спасения человека, провалившегося под лёд. Задание
выполняются по вариантам.

Рассчитайте
давление, которое оказывает человек, лёжа на снегу или льду, если его масса 50
кг, а площадь поверхности, на которую он опирается 0,6м².

Рассчитайте
давление, которое оказывает человек, стоя на снегу или льду, если его масса 50
кг, а площадь поверхности, на которую он опирается 380см².

Из этих расчётов
видно, что  чем площадь поверхности больше, тем давление, которое производит
человек меньше. Если найти отношение давления, то получится результат в
16 раз давление человека стоящего на льду больше, чем в положении лёжа.
Таким образом, когда проводят спасательные действия, и спасатели, и попавший
под лёд человек стараются увеличить площадь любыми подручными средствами, чтобы
уменьшить давление на лёд.

Зимой, где
действует ледовая переправа, ставят знаки о допустимой нагрузке по этой ледовой
дороге. Сообщения о ледовой дороге.

Максимальная нагрузка: для колёсного
транспорта – 8 т;

для гусеничного транспорта –
12 т.

—      
Почему
в сообщении о ледовой дороге допустимая нагрузка на поверхность льда для
колёсного транспорта меньше, чем для гусеничного?  Площадь
поверхности, на которую действует колёсный транспорт меньше, чем у гусеничного
транспорта.

Интересные факты,
связанные с давлением:

1. давление гусеничного
трактора массой 6,7 тонны на почву составляет 47000 Па;

2. втыкая пальцами иглу или булавку в
ткань, мы создаем давление около 100 000 000 Па;

3. когда жалит оса, то она оказывает на
кожу человека давление 30 000 000 000 Па.

Данные примеры
показывают, что в зависимости от того, какое давление нужно получить – большое
или малое – площадь опоры уменьшают или увеличивают. Рассмотрим примеры
использования больших площадей опоры для уменьшения давления в технике.

—      
Прочитайте
текст, выберите примеры, в которых говорится о способах уменьшения давления и
увеличения давления. Работа по вариантам.

В живой природе
мы встречаемся с примерами уменьшения и увеличения давления.

Свои колючки ёж
использует не только для защиты. Очень любопытное зрелище представляет собой
ёжик, несущий на колючках яблоки. Наблюдения показывают, что для этого он
катается по куче яблок, пока не наколет хотя бы несколько.

По такому же
принципу устроены острые зубы и клыки хищников, клювы и лапы птиц. Эти
приспособления не только врага устрашат, но и пищу добывать помогают. Моржи,
например, своими огромными бивнями раскапывают на морском дне моллюсков. Львица
острыми клыками способна мгновенно умертвить свою жертву, а остальные зубы как
острые ножницы, отрезающих куски мяса.

Острые копыта лося
глубоко рассечены и могут расходиться в стороны. Кожистая перепонка между
пальцами не дает ногам проваливаться в топях. Этому же способствуют и боковые
копытца. Лоси могут пробираться даже через зыбкую поверхность лесных
болот: они вытягивают передние ноги горизонтально вперед, а брюхом прикасаются
к земле. Отталкиваясь задними ногами, лось скользит в таком положении по
болоту, пока не выберется на более устойчивый грунт.

Но еще более
своеобразным приспособлением обладает перепончатопалый геккон из песчаной
пустыни Намиб в Южной Африке. У него есть перепонки между пальцами ног, однако
не для плавания, а для хождения по песку. Любое существо, обитающее на бархане
или в нем, должно решать немало сложных задач. Удерживаться на очень горячей
сыпучей поверхности, не проваливаясь, достаточно трудно. И у ряда животных на
лапах и ногах появились специальные приспособления. У одного намибского геккона
есть перепонки между пальцами, как у лягушки. У другого лапы окружает длинная
тонкая бахрома, которая точно так же распределяет вес животного на большей
площади, и оно бегает по поверхности песков, почти ее не проламывая и потому не
скользя.

Лианам, лопухам,
череде колючки нужны для того, чтобы цепляться. Прицепившись к чему-либо, они
переносятся на дальние территории, где и распространяются. Укол шипами весьма
болезнен. Поэтому при работе с колючими растениями в саду следует относиться к
ним осторожно и не забывать про перчатки.

Строительство
высотных зданий предполагает, что грунт выдерживает давление, которое здание
оказывает на него своим весом. Так, при возведении Останкинской телебашни в
Москве, высота которой 533 метра, а масса 51 400 тонн,
строительство через год после начала было остановлено из-за опасений, что грунт
не выдержит нагрузку. После почти двухлетних расчётов и изучения грунта
фундамент под башню пришлось увеличить в размерах. Теперь площадь фундамента
башни составляет 1 940 м², а его масса – 40 % от
массы всего сооружения.

Основным
свойством танка является его способность двигаться по местности. Это
достигается гусеничным ходом и определяет тактические свойства.
Способность двигаться по местности определяют термином вездеходность, одним из
свойств которого подразумевают возможность двигаться по мягкому грунту,
несмотря на большой вес. Объясняется это тем, что при гусеничном ходе
вес танка распределяется на большую площадь и относительное давление на грунт
можно сделать очень малым, а именно — менее 49кПа, можно довести его до 34,3кПа,
что меньше давления ноги человека. Поэтому танк, несмотря на свой большой вес,
может двигаться всюду, где может пройти человек.

Создание
искусственных кристаллов происходит под высоким давлением. При высоких
давлениях достигают существенных изменений свойств вещества. Например, стальная
проволока, получаемая под давлением 20 ГПа (20 миллиардов паскаль), оказывается
во много раз прочнее проволоки, полученной обычным методом протяжки.

Выберите из
предложенных примеров изменения давления, и запишите в два столбика случаи
увеличения и уменьшения давления:

Когти, клювы птиц

Лыжи

Широкие шины автомобилей

Зубы, клыки животных

Гусеницы танков

Гвозди, кнопки

Фундамент здания

Топор

Гусеницы вездеходов, тракторов

Иголки, спицы

Шайбы под гайки

Шпалы под рельсы

Нож

Шасси самолётов

Шило

Кусачки, ножницы

Шипы, колючки растений

Жало осы, пчелы, комара

         6. Этап обобщения и закрепления 
нового  материала   

1. Выполнение практической работы

2.Тест

1. В
каких единицах измеряется давление?

А)
Н.          Б) Па.         В) м².

2.
Чем…площадь опоры, тем… давление, производимое одной и той же силой на эту
опору?

А)
больше; меньше.      Б) больше; больше.       В) меньше; меньше.

3.
Давление тела на поверхность зависит …

А) от
модуля силы и площади поверхности, перпендикулярно которой он действует; 
Б) от модуля силы и не зависит от площади поверхности, на которую действует
сила;
В) от площади поверхности, перпендикулярно которой действует сила.

4.
Выразите в Па давление 10 кПа?

А)
10000Па.                  Б) 100Па.            В) 1000Па.

5.
Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к
площади этой поверхности называется…

А)
силой давления.       Б) давлением.      В)  весом тела.

6. Тело
весом 120Н имеет площадь опоры 0,02 м². Определите давление тела на
опору?

А) 2,4
Па.             Б) 6000 Па.                   В) 240 Па.

7. Как
изменится давление книги на стол, если поставить ее на ребро?

А) не
изменится. Б) уменьшится. В) увеличится.

8. Коробка
весом 60 Н оказывает на опору давление 0,5 кПа. Какую площадь опоры имеет ящик?

А)
0,12 м².            Б) 12 м².               В)
1,2 м².

7.Контроль и
самопроверка знаний

Использование
презентации: вывести правильные ответы.

Проверка (Слайд,
по щелчку появляются правильные ответы)

Учитель:
Ответы вам предлагаются, и вы сами можете оценить свою работу:

·        
0 ошибок – 5

·        
1-2 ошибки – 4

·        
3-4 ошибки – 3

·        
5-6 ошибок – 2

8. Рефлексия

—      
Что
вам понравилось на сегодняшнем уроке?

—      
Что
не понравилось?

—      
Достигли
ли Вы тех целей, которые поставили в начале урока?

—      
 А
теперь давайте выставим оценки.

Домашнее задание: § 34,
упр. 13, Л.№ 459*  

Физкультминутка  
1. Как изменилось ваше давление, когда вы встали?

2. Увеличьте давление на пол в 2 раза!

3. А теперь еще больше!

4. Покажите, как должен держать руки
пострадавший?

5. Покажите, как должен ползти к нему
спасатель?

Дидактическая цель: создать условия для осознания и осмысления новой учебной информации и способов её получения средствами проблемно-исследовательского метода, практико-ориентированного обучения.

Тип учебного занятия: усвоения новых знаний.

Метод обучения: проблемный, частично-поисковый, исследовательский с применением ИК технологии.

Формы организации учебно-познавательной деятельности учащихся: фронтальная, индивидуальная, коллективная.

Цели урока:

Образовательные:

• формировать умение находить давление в разных случаях;
• сравнивать давление в разных практических ситуациях;
• обосновывать необходимость увеличения или уменьшения давления.

Развивающие:

• развитие познавательной активности учащихся, их критического мышления, умения самостоятельно формулировать выводы,
• расширение кругозора учащихся,
• развитие речи,
• закрепление умения правильно оформлять и решать задачи,
• умение выдвигать гипотезу и обосновывать логику доказательства своего предположения.

Воспитательные:

• воспитание чувства взаимопонимания и взаимопомощи при решении задач и выполнении экспериментального задания;
• воспитание ответственного отношения к учебе, трудолюбия.

Задачи урока

• Научить решать расчётные задачи по формулам p = F/S , F = pS, S = F/p и качественные задачи;
• Уметь пользоваться формулами;
• Отрабатывать навыки перевода значения давления, силы, площади из дополнительных единиц измерения в СИ;
• Отрабатывать практические навыки в работе с физическим оборудованием;
• Проанализировать реальные ситуации способов уменьшения и увеличения давления на опору
• Уметь, используя жизненный опыт, обосновывать необходимость увеличения или уменьшения давления. Найти практическое применение уменьшению и увеличению давления.

Формируемые умения: работать с приборами, наблюдать, анализировать и сравнивать результаты опытов, делать выводы.

Предполагаемый результат: учащиеся должны знать способы изменения давления и уметь приводить примеры увеличения и уменьшения давления в технике и природе.

Место урока в учебном плане. Тема “Способы уменьшения и увеличения давления” рассматривается в разделе “Давление твердых тел, жидкостей и газов”. Эта тема в разделе вторая после «Давление. Единицы давления» и является наиболее интересной для учащихся, т.к. прослеживается тесная связь изучаемого материала с жизнью и техникой. Основное содержание изучаемого материала задают учебная программа и обязательный минимум содержания образования по физике.

Оборудование: деревянные бруски, динамометры, линейки, компьютер, проектор, экран, презентация с фотографиями, тесты для контроля знаний в 4-х вариантах.

План урока.

I. Организационный момент.

II. Мотивация, актуализация, целеполагание.

III. Изучение нового материала (первичное усвоение материала).

IV. Осознание и осмысление учебного материала.

V. Первичное закрепление учебного материала. Тест.

VI. Подведение итогов.

VII. Домашнее задание

VIII. Рефлексия.

Ход урока

Эпиграф к уроку:

Незнающие пусть научатся, а знающие вспомнят еще раз. (Античный афоризм)

I. Организационный момент

II. Мотивация. Актуализация. Целеполагание

Как помочь человеку, провалившемуся под лёд? Почему боксёры ведут бой в перчатках? Как правильно уложить вещи в рюкзаке, собираясь в турпоход? (Показать боксёрские перчатки, напёрсток, рюкзак). Сегодня мы с вами научимся находить ответы на эти и многие другие вопросы.

На предыдущем занятии мы с вами изучали теорию на тему давление твёрдых тел. Настало время теорию применить на практике. Запишите тему урока. “Способы уменьшения и увеличения давления”. Сформулируем цели (постараться самим):

• научиться решать задачи по теме “Давление твёрдых тел”;
• рассмотреть и выяснить способы изменения давления в быту, технике, природе.

Обратите внимание, ребята, на эпиграф к нашему уроку: Незнающие пусть научатся, а знающие вспомнят еще раз. Вот и мы сначала повторим основные понятия прошлой темы.

Фронтальный опрос (актуализация)

1. Что называется давлением (с места отвечает ученик)?
2. Написать формулу для определения давления и сделать ее анализ (назвать физические величины, входящие в формулу, их единицы; вывести формулы для физических величин, стоящих справа от знака равенства). (У доски работает ученик по желанию.)

III. Изучение нового материала

Сейчас ребята, у которых на столах располагается оборудование (деревянные бруски, динамометры и карточки с заданием), выполнят экспериментальное задание согласно указаниям в карточке.

Учащиеся используют карточки с указаниями к выполнению задания, деревянные бруски, динамометры и линейки, лежащие на столах.

Карточка:

Остальным учащимся предлагается устная работа с таблицей (заранее приготовлена на доске), заполним пустые ячейки (в таблице они отмечены красным цветом). (Фронтальная работа на применение написанных на доске формул, заполняет таблицу учитель).

Заполнив таблицу, анализируем её:

1. Какие особенности в данной таблице можно заметить? (Ответ. В первых 4-х строках сила одинакова, а нижних строках площадь одинаковая).
2. Рассмотрим первые 4 строки. Вы правильно заметили, что сила, действующая на опору одинакова. А что можно сказать о давлении? (Ответ. Давление разное).
3. Почему? (Ответ. Площадь опоры разная).
4. Какую зависимость можно выявить? (Ответ. Если сила не меняется, то чем меньше площадь опоры, тем больше давление).
5. Как в математике называют такую зависимость? (Ответ. Обратно пропорциональная).
6. Проанализируем нижнюю часть таблицы. (Ответ. Если площадь не меняется, то чем больше сила, тем больше давление. Такая зависимость называется прямо пропорциональной).

А сейчас послушаем сообщения учащихся, выполняющих экспериментальное задание. (Учащиеся сообщают о том, что давление, производимое бруском на стол, зависит от площади грани, на которую он опирается).

Итак, ребята, мы с вами разными путями (экспериментальным и аналитическим) пришли к одному и тому же выводу. Запишем его в тетрадь: для того, чтобы уменьшить давление тела, необходимо увеличить площадь опоры, для того, чтобы увеличить давление — необходимо уменьшить площадь опоры. (Сделаем схематические рисунки):

• Чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору. (под рисунками делают записи в тетрадях)

Динамическая пауза. А сейчас мы проведем еще одно наблюдение. Встаньте прямо, расправили плечи, повторим изученные нами ранее физические величины: длина (руки в стороны), время (посмотрели на часы), скорость (как будто бежим), сила (согнули бицепсы), масса (поднимаем штангу), опустили руки. Прикрыли глаза и подушечками указательных пальцев слегка надавите на глаза. Открыли глаза и посмотрели в даль. Повторить еще раз. Опять выпрямились. Встали на правую ногу. На левую. Сели.

IV. Осознание и осмысление учебного материала

Решение качественных задач.

1. Вы только что стояли на двух ногах и на одной. Одинаковое ли вы производили давление на пол?
2. Изменилось ли ваше давление на пол после поднятия рук?
3. А зачем мы нажимали на глазные яблоки? (Ответ. Надавливанием на веко мы стимулировали кровообращение в глазной мышце и активизировали ее деятельность).

Стоя в классе, вы были способны менять давление, производимое вашим телом на пол. А приходилось ли вам в жизни сталкиваться с ситуациями, когда специально увеличивали или уменьшали давление подобным образом в технике и быту? (Учащиеся приводят примеры, наблюдаемые ими в жизни).

Качественные задачи

1. Почему у тракторов, вездеходов делают широкие гусеницы? А почему на гусеницах есть острые выступы? Почему не разрешено ездить по асфальту на гусеничных тракторах?
2. Почему собирая крыжовник, очень легко уколоться или поцарапаться?
3. Почему острым ножом резать легче, чем тупым?

Сейчас, ребята мы посмотрим, как природа вооружила живой мир для создания большого давления небольшим усилием (После ответов учащихся осуществляется просмотр презентации «Способы уменьшения и увеличения давления»).

К презентации (дополнительный текст, проговаривается учителем во время показа презентации):

• Здание имеет большой вес. При широком основании оно будет производить меньшее давление на грунт (слайд-фотография фундамента здания)
• Останкинская башня опирается на фундамент десятью «ножками», оказывая давление ≈7 МПа. Такое же давление оказывают 20 спортсменов-конькобежцев, массой 80 кг каждый. При сильном ветре давление на основание башни становится больше на 2700 кПа (слайд – фотография Останкинская башня).
• Железнодорожные рельсы укладывают на шпалы. Нижнюю часть рельса делают более широкой (слайд – фотография железная дорога, рельсы на шпалах).
• Тяжёлые машины – трактор, танк, болотоход – имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдёт человек, а также грузовые автомобили с широкими шинами легко передвигаются по пустыне (слайд – фотография колёса грузовика, гусеницы танка).
• При скреплении различных деталей винтами, болтами под гайки подкладывают широкое металлическое кольцо – шайбу, тем самым уменьшается давление на скреплённые детали (слайд – фотография гайки, шайбы).
• У массивных животных – слона, бегемота – площадь опоры большая (слайд – фотография бегемота, слона, их ног).
• Заяц-беляк передвигается даже по очень рыхлому снегу (слайд – фотография заяц-беляк)
• У парнокопытных животных копыта раздвоены, а у лося между половинками есть перепонка, раздвигая копыта, лось увеличивает площадь опоры и глубоко не проваливается, и может сравнительно легко бегать по топким болотам, где другие большие животные вязнут. У верблюда на ногах не копыта, а пальцы, покрытые мозолями. Они не скользят и не проваливаются в песок (слайд – фотография верблюда, копыта, верблюда).
• Беркут – самый крупный из орлов (размах крыльев около 2 м). Крупный, загнутый крючком клюв с острыми режущими краями может вспарывать самую крепкую шкуру животных, рвать добычу на части. Но всё же главное оружие беркута – лапы с крупными , острыми, чуть ли не стальными когтями, которыми царь птиц хватает, удерживает и умерщвляет свою добычу (слайд – фотография клюв беркута, медицинский шприц с иглой, иглы)
• Рыси и медведи хорошо лазают по деревьям, благодаря цепким когтям (слайд – фотография медведя, рыси, когти медведя).
• Иглы дикобраза – опасное оружие. Попадая в тело жертвы, они за счёт зазубрин могут в сутки на дюйм продвинуться внутрь организма, если их вовремя не удалить (слайд – фотография иглы дикобраза, зубы крокодила, зубы пираньи)
• Маленькая пчёлка способна прокусить своим острым жалом толстую шкуру животных. Зазубринки на жале препятствуют его вытаскиванию и, потеряв жало, пчела погибает, спасая семью (слайд – фотография жало осы).
• Шипы, иглы, пилы, ножи, ножницы и др. даже при помощи малой силы создают большое давление (слайд – фотография шипы и колючки растений).

Можем ли мы теперь ответить на вопросы, прозвучавшие в начале урока?

Дополнительные задачи к уроку: (если позволяет время)

1. Алёша ходил с мамой за покупками. Сумка была тяжёлой, и её ручки больно врезались в ладонь. Тогда Алёша подложил под ручки сложенный лист бумаги, и нести покупки сразу стало удобнее. Как объяснить это явление? (Алёша уменьшил давление ручек на ладонь, увеличив с помощью бумаги площадь их соприкосновения).
2. При варке сосиска лопается вдоль, а не поперёк. Почему? (Площадь сечения сосиски вдоль S₁ больше, чем поперёк S₂. А сила давления F = P • S. Так как S₁>S₂, то F₁>F₂. Сила давления на продольное сечение F₁ больше, чем на поперечное сечение F2. Поэтому сосиска треснет вдоль, а не поперёк.
3. Почему буря, которая валит живые деревья летом, часто не может свалить рядом стоящее сухое дерево, если оно не подгнило? (Сила, с которой ветер действует на крону дерева при одинаковом давлении, зависит от площади её поверхности. У живого дерева она больше. Поэтому буря свалит живое дерево раньше, чем сухое).
4. Почему боксёры ведут бой в перчатках?
5. Когда вы производите большее давление – босиком или в обуви? А что произойдёт, если вы наступите на камень, стекло? Почему давление так возрастает, что можно проткнуть подошву?
6. Зачем у лопаты верхний край, на который надавливают ногой, изогнут?
7. Какое простейшее приспособление можно соорудить из веток, чтобы безопаснее перейти болото?
8. Какими должны быть ботинки путешественника и почему? Что поможет путешественнику в горах? (Подошвы ботинок должны быть резиновыми и рельефными (больше коэффициент трения). Ботинки должны быть свободными, чтобы можно было вложить войлочную стельку и надеть шерстяной носок, что, во-первых, уменьшает давление на стопу в отдельных ее точках при ходьбе по острым камням, т.к. при этом деформируется сначала подошва, потом стелька и носок, а уже затем стопа, а во-вторых, способствует удержанию тепла, т.к. войлок и шерсть обладают плохой теплопроводностью. Кроме того, у ботинок должна быть широкая подошва, тогда площадь опоры, а, следовательно, и устойчивость человека увеличивается. Ведь обувь должна быть не только удобной, но и обеспечивать безопасность в трудных переходах. В горах путешественнику поможет палка с острым концом – альпеншток).
9. Почему у рюкзака широкие лямки? Как надо укладывать рюкзак и почему? (Широкие лямки обеспечивают большую площадь опоры груза, при этом давление становится меньше. Это соответствует формуле давления p = F/S. Рюкзак надо укладывать так, чтобы на спину приходились мягкие, гладкие, ровные поверхности. Выступы имеют малую площадь опоры, и давление в местах выступов возрастает).

Решение расчётной задачи. (Один ученик решает у доски, остальные на местах)

Задача. Известно, что индийские йоги могут спать на утыканной гвоздями острием вверх доске. Человеческая кожа может выдержать давление 3 МПа. Площадь острия каждого гвоздя 0,1 мм2. Оцените, из скольких гвоздей должно быть ложе, чтобы ваш одноклассник, массой 45 кг, мог проделать такой же трюк.

Ответ: 1500 штук.

V. Контроль знаний

Учащиеся выполняют тест.

VI. Подведение итогов

VII. Домашнее задание

§ 34, ответить на вопросы,

Б. Привести примеры животных и растений, реализующих способы увеличения и уменьшения давления для обеспечения своей жизнедеятельности.

П. Составить свою задачу по теме «Давление».

У. Домашние экспериментальные задания (по выбору):

1. Задание 6 (1) на стр. 82. Определите давление собственного тела на пол. Массу тела измерьте с помощью напольных весов, а площадь подошвы ботинка (туфли) – с помощью клетчатой бумаги.
2. Определите давление табурета на пол. Массу табурета измерьте с помощью бытовых весов, а площадь ножки табурета – с помощью миллиметровой бумаги.
3. На столе лежат два деревянных кубика с длинами ребер 2 см и 4 см. Одинаковое ли давление оказывают кубики на поверхность стола? А если отличается, то во сколько раз? (Больший кубик оказывает вдвое большее давление).
4. Известно, что по тонкому льду можно быстро перебежать неширокую речку. Однако, если это делать медленно, то лед провалится. Означает ли это, что давление, оказываемое человеком на поверхность льда, в каждом из случаев разное? (Нет, давление в обоих случаях одинаковое).

VIII. Рефлексия

Наш урок подходит к завершению. В той атмосфере, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, насколько внутренне комфортно ощущал себя на этом уроке каждый из вас, все вместе как класс, и понравилось ли вам то дело, которым мы с вами сегодня занимались.

Перед вами рисунок, где вы должны нарисовать тот уровень, который соответствовал вашему настроению:

(карточки на столах у каждого учащегося)

(Рисуют в тетрадях ответы на рефлексивный механизм.)

Решать задачки можно вечно,
Вселенная ведь бесконечна.
Спасибо всем вам за урок,
А главное, чтоб был он впрок.

Всем спасибо за урок!

Содержание:

• § 1  Давление. Единицы измерения давления
• § 2  От чего зависит давление
• § 3  Примеры увеличения и уменьшения давления
• § 4  Краткие итоги по теме урока