Физика как найти давление тела формула

Давление

Известно, что человеку удобнее ходить по глубокому снегу на лыжах, так как при этом он меньше проваливается под снег. А разрезать предметы удобнее остро отточенным ножом. Причина этого – давление. В первом случае мы стремимся уменьшить давление на снег, а во втором случае, мы стараемся максимально увеличить давление.

Формула давления твердого тела

Рассмотрим твердое тело, например, кирпич. Пусть он лежит на горизонтальной поверхности и давит на нее своим весом (рис. 1).

Рис. 1. Твердое тело опирается на поверхность площадью S и давит на нее своим весом mg

На рисунке символом S обозначена нижнее основание тела – это площадь, на которую тело опирается (давит). Сила, с которой тело давит на поверхность – это сила тяжести mg.

Давление, которое твердое тело оказывает на поверхность, можно рассчитать так:

[ large boxed{ P = frac{F_{perp}}{S} }]

Примечание: Эта формула подходит для расчета давления твердых тел. Существует еще одна формула, с помощью которой рассчитывают давление жидкостей.

​( P left( text{Па}right) )​ – давление;

( F_{perp} left(H right) )  – сила, которая давит (сила давления). Эта сила располагается под прямым углом к поверхности;

( S left( text{м}^{2}right) ) – площадь, на которую давит сила.

Иногда в условии задачи указывают площадь в квадратных сантиметрах, или других единицах, отличающихся от основных единиц, принятых в СИ. Чтобы правильно рассчитать давление, нужно уметь переводить площадь в квадратные метры.

В системе СИ давление измеряется в Паскалях.

[ large 1 text{Па} = frac{1 H}{1 text{м}^{2}} ]

Поэтому, перед решением задач, нужно давление переводить в Паскали, если в условии встретятся другие единицы измерения давления.

В некоторых школьных задачах просят найти не давление, а силу давления. Нужно уметь их различать.

Сила давления, как и любая сила, измеряется в Ньютонах. Именно она давит на поверхность.

А давление — это дробь, в числителе расположена сила, которая давит, а в знаменателе — площадь поверхности, на которую давят. Давление измеряют в Паскалях.

Примечание: Давление – это сила, деленная на площадь. Сила должна располагаться перпендикулярно поверхности (рис. 2а).

Когда сила не перпендикулярна поверхности

Силу раскладываем на проекции, если она направлена к поверхности не под прямым углом (рис. 2б). Выберем часть силы, расположенную перпендикулярно поверхности. Именно эту часть силы и нужно подставлять в формулу для расчета давления.

Рис. 2. Если сила, которая давит на поверхность, направлена не под прямым углом к поверхности, раскладываем силу на проекции и выбираем часть, которая располагается к поверхности перпендикулярно

Оценка статьи:

Загрузка…

Давление, сила давления — Прилагая одну и ту же силу к предмету, можно получить разный результат в зависимости от того, на какую площадь эта сила распределена. Объясняют этот феномен в программе 7 класса физические термины «давление» и «сила давления».

• Давление — это величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности.
• Сила давления направлена перпендикулярно поверхности.
• Формула давления: p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.
• Единица измерения давления в СИ: паскаль (Па).1 Па = 1 Н/м 2 Понятно, что при одной и той же силе воздействия более высокое давление испытает та поверхность, площадь которой меньше.

Формулу для расчета силы давления вывести несложно: F = p × S В задачах по физике за 7 класс сила давления, как правило, равна весу тела.

Как найти давление в физике?

Давление. Единицы давления. — Человек на лыжах, и без них. 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.

1. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж.
2. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы.
3. 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.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево. Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует). Опыт.Результат действия данной силы зависит от того, какая сила действует на единицу площади поверхности. По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Опыт. Вторая иллюстрация. От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы. В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

• Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением,
• Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности: давление = сила / площадь,
• Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p, сила, действующая на поверхность, — F и площадь поверхности — S,

Тогда получим формулу: p = F/S Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление. За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м 2 перпендикулярно этой поверхности,

1. Единица давления — ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м 2 ).
2. В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем ( Па ).
3. Таким образом, 1 Па = 1 Н / м 2,
4. Используется также другие единицы давления: гектопаскаль ( гПа ) и килопаскаль ( кПа ).1 кПа = 1000 Па; 1 гПа = 100 Па; 1 Па = 0,001 кПа; 1 Па = 0,01 гПа.

Пример, Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см 2, Запишем условие задачи и решим её. Дано : m = 45 кг, S = 300 см 2 ; p = ? В единицах СИ: S = 0,03 м 2 Решение: p = F / S, F = P, P = g·m, P = 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н, p = 450/0,03 Н / м 2 = 15000 Па = 15 кПа ‘Ответ’: p = 15000 Па = 15 кПа

Что называется давлением формула?

Давление твёрдого тела. Формула для вычисления давления твёрдого тела. Давление газа. Атмосферное давление. Гидростатическое давление внутри жидкости. Формула для вычисления давления внутри жидкости. Силу, действующую перпендикулярно поверхности какого-либо тела, принято называть силой давления,

Чему равна сила давления?

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.

Как найти давление с помощью массы и площади?

Зная свою массу и площадь ботинка,вычислите,какое давление вы производите при ходьбе и стоя на месте.Указание.Площадь опоры ботинка определите следующим образом.Поставте на лист клетчатой бумаги и обведите контур той части подошвы,на которую опираеться нога.Сосчитайте число полных квадратиков,попавших внутрь контура,и прибавте к нему половину числа неполных квадратиков,через которые прошла линия контура.Полученное число умножте на площадь одного кводратика(площадь квадратика 1/4см(в квадрате))и найдитеплощадь подошвы! НАДО НАПИСАТЬ ВЫВОД ПОСЛЕ ТОГО КАК ВСЕ ЭТО СДЕЛАЕШЬ УМОЛЯЮ РЕБЯТ ПОМОГИТЕ Пусть масса равна 50 кг.число полных квадратиков — 698.Число половинок — 56.Найдем площадь подошвы:(698+(56/2))*(1/4)=103,7 см²Переведем в систему СИ:S1=103,7 см² = 0,01037 м².Выражение, для определения давления тела на плоскость имеет вид:P=F/S, где F — сила давления на плоскость, S — площадь плоскости.В нашем случае сила давления, это вес:F=m*gПлощадь одной ноги:S1=0,01037 м²Площадь опоры, когда стоишь:S=2*S1После поставления этих выражений в формулу давления, получаем:Когда идешь, площадь опоры одна нога:P=m*g/(S1)=50*9,8/0,01037= 47251 Па.Когда стоишь, площадь опоры две ноги:P=m*g/(S)=50*9,8/(2*0,01037)= 23625,5 Па.

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Зная свою массу и площадь ботинка,вычислите,какое давление вы производите при ходьбе и стоя на месте.Указание.Площадь

Как найти давление все формулы?

Давление, сила давления — Прилагая одну и ту же силу к предмету, можно получить разный результат в зависимости от того, на какую площадь эта сила распределена. Объясняют этот феномен в программе 7 класса физические термины «давление» и «сила давления».

1. Давление — это величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности.
2. Сила давления направлена перпендикулярно поверхности.
3. Формула давления: p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.
4. Единица измерения давления в СИ: паскаль (Па).1 Па = 1 Н/м 2 Понятно, что при одной и той же силе воздействия более высокое давление испытает та поверхность, площадь которой меньше.

Формулу для расчета силы давления вывести несложно: F = p × S В задачах по физике за 7 класс сила давления, как правило, равна весу тела.

Что показывает давление Физика 7 класс?

Урок физики по теме «Давление».7-й класс Класс: 7 Цели урока:

• Образовательные:
  • продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе;
  • ввести новое понятие – давление;
  • рассмотреть характеристики давления (определение, формула, единицы измерения, способы измерения, способы изменения).
• Воспитательные: продолжить:
  • воспитывать у учащихся умение слушать ответ товарища;
  • формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.
• Развивающие: продолжить:
  • формирование умения высказывать умозаключения;
  • формирование умения выделять главное в прочитанном тексте;
  • формирование умения излагать прочитанное своими словами, логично, последовательно;
  • вырабатывать умение работать с демонстрационным оборудованием.

Оснащение урока:

• мультимедийный проектор;
• компьютер;
• экран;
• презентация;
• дощечка с вбитыми в неё гвоздями;
• гиря массой 1 кг;
• кювета с песком;
• манометр.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Постановка учебной проблемы.
4. Изучение нового материала.
5. Закрепление нового материала.
6. Подведение итогов урока.
7. Домашнее задание.
8. Рефлексия.

• ХОД УРОКА
• 1. Организационный момент
• Учитель: Сегодня вам представиться возможность вместе со мной исследовать новую физическую величину, а какую вы поможете мне определить чуть позже.
• 2. Актуализация знаний (Слайды 1; 2)

• Что является причиной изменения скорости тела и (или) его деформации?
• От чего зависит результат действия силы на тело?
• Какой буквой латинского алфавита обозначается сила?
• Какова единица измерения силы в СИ?
• С помощью какого прибора можно измерить силу?
• Какова единица измерения длины в СИ?
• Какова единица измерения площади в СИ?
• Что такое вес тела?

3. Постановка учебной проблемы (Слайд 3) Учитель: Почему нам нравится кататься на лыжах и не нравится ходить в ботинках по глубокому снегу? Ученики: На лыжах мы не проваливаемся в снег так глубоко как в ботинках. Учитель: Почему же результат действия одной и той же силы – веса нашего тела оказывается различным? Ученики: Площадь опоры различная.

Учитель: Верно. Ведь площадь поверхности лыжи 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. Как вы думаете, возможно ли забить гвоздь в деревянный брус, ударяя молотком по его острию с такой же силой, как и по шляпке? Ученики: Нет.

Учитель: Почему? Ученики: Т.к. одна и та же сила удара распределяется по большей площади. Учитель: И на единицу площади поверхности дерева в первом случае действует сила во много раз меньшая, чем во втором. Учитель: Сравните модули сил в приведённых примерах? Ученики: Модули сил одинаковы.

Учитель: Сравните направления сил? Ученики: Направления сил одинаковы, перпендикулярны поверхности. Учитель: К чему приложены силы? Ученики: Во всех случаях силы приложены к опоре. Учитель: Сравните результаты действия сил? Ученики: Разные. Учитель: От чего же ещё зависит результат действия силы? Ученики: От площади поверхности, перпендикулярно которой она действует.

Учитель: Необходимо ввести физическую величину, которая характеризовала бы результат действия силы на площадь поверхности, перпендикулярно которой она действует. Как вы назвали бы такую величину? Стоя на лыжах, сидя на стуле, прикалывая кнопку к доске, какое действие мы на них оказываем? Ученики: Мы давим на эти тела.

1. Что характеризует?
2. Физический смысл (что показывает величина?).
3. Определение.
4. Обозначение.
5. Определительная формула.
6. Единица измерения в СИ.
7. Способы измерения.
8. Приборы для измерения.
9. Применение.

Учитель: Составим конспект. Что характеризует давление? Ученики: Давление характеризует зависимость результата действия силы от площади поверхности, перпендикулярно которой она действует. (Слайд 6) Учитель: Верно. Запишем это в конспект. Что показывает давление? Ученики: Давление показывает силу, приходящуюся на единицу площади поверхности, перпендикулярно которой она действует.

• Слайд 7) Учитель: Верно.
• Запишем это в конспект.
• Рассмотрим следующую задачу: Трактор весом 60000 Н имеет площадь обеих гусениц 2 м2,
• Определите давление, которое оказывает трактор на почву? (Слайд Ученики: Чтобы определить давление надо силу поделить на площадь опоры.
• Учитель: Верно, запишите этот ответ в конспект в виде схемы определения давления.

(Слайд 9) Давайте сформулируем это определение. (Слайд 10) Давление вещества обозначается латинской буквой «пэ». Как обозначается сила и площадь вы знаете. Составьте формулу для расчёта давления. (Слайд 11) Прочтите по буквам полученную формулу. Получите единицу измерения давления в СИ.

• Слайд 12) Откройте учебник на стр.101 и начиная с предпоследнего абзаца прочтите о том как иначе называется единица измерения давления и почему она так называется? 1Па – это давление, которое оказывает фольга размером 10 см на 10 см на горизонтальную поверхность (на ладонь).
• На следующей странице учебника найдите какие ещё применяются единицы измерения давления? (Слайд 13) Что означает р = 2Па ? Ученики: Это означает, что на поверхность площадью 1м 2 перпендикулярно ей действует сила 2Н.

(Слайд 14) Учитель: Что означает р = 50Па? Ученики: Это означает, что на поверхность площадью 1м 2 перпендикулярно ей действует сила 50Н. Учитель: Предложите способ измерения давления, которое оказывает учебник физики на стол. Ученики: Надо измерить вес учебника динамометром, измерить линейкой длину сторон и вычислить площадь опоры.

Затем нужно по формуле рассчитать давление. Учитель: Верно, но сила давления – это не обязательно вес тела, так при прокалывании ткани иглой силой давления является мышечная сила кисти руки человека. Как же в общем случае описать способ измерения давления? Ученики: измерить: F динамометром; S с помощью линейки; вычислить: р по формуле.

(Слайд 15) Учитель: Верно. Так же давление в жидкости или газе можно измерить специальным прибором – манометром. Подробнее с устройством и принципом действия манометра вы познакомитесь на одном из ближайших уроков. (Слайд 16) Откройте стр.104 вашего учебника и в тексте §36 найдите: как можно увеличить или уменьшить давление и где это используется? (Слайды 17; 18; 19) (Проводится обсуждение по прочитанному материалу.) ОК-13: «Давление». Давление – это скалярная физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Обозначения:

1. p – давление, F – приложенная сила,
2. S – площадь поверхности (площадь опоры тела )

p = 2Па – это означает, что на поверхность площадью 1м 2 перпендикулярно ей действует сила 2Н. Способ измерения.

измерить:	F динамометром S с помощью линейки
вычислить:	р по формуле

ul>

Прибор для измерения.

Манометр

Применение.

Чтобы надо (иглы, зубы, клыки, когти, жала, ножи) Чтобы надо (лыжи, гусеницы, мокроступы) 5,Закрепление нового материала Учитель: Кто из вас сможет провести опыты, подтверждающие наши выводы? Набор необходимого оборудования перед вами: контейнер с песком, дощечка с вбитыми в неё 4-мя гвоздями, гиря, Ученики: Если поставить дощечку на песок шляпками вниз, то гвозди погрузятся в песок не так глубоко, как если бы мы поставили её на острые концы гвоздей.

Это доказывает, чтос уменьшением площади опоры давление увеличивается. Если поставить дощечку на песок шляпками вниз, и сверху поставить гирю, то гвозди глубже погрузятся в песок, чем в случае без гири. Это доказывает, что сувеличением силы давления (веса тела) давление тоже увеличивается. Учитель: Знаете ли вы, что: (Слайды 20; 21),

втыкая пальцем иглу или булавку в ткань, мы создаем давление около 100 000 000 Па, когда жалит оса, то она оказывает на кожу человека давление 30 000 000 000 Па, очень высокие давления существуют в глубинах небесных тел! Кто быстрее?! Решаем устно! (Слайды 22; 23) 1.

Что произойдет, если шарики в шариковых ручках будут делать меньшего размера? Почему? 2. Может ли быть человеку на каменном ложе так же комфортно, как и на пуховой перине? На твердых камнях возлегает И твердость оных презирает Для крепости великих сил, Считая их за мягкий ил.М.В.Ломоносов 3. Почему буря, которая летом валит живые деревья, часто не может свалить стоящее рядом сухое дерево без листьев, если оно не подгнило? Решаем письменно в тетрадях для решения задач: (Слайд 24) №1 Выразите в паскалях давление: 5гПа; 0,4кПа №2 Рысь весом 300 Н сидит на ветке дерева.

Какое давление она оказывает на ветку, если она занимает место площадью 0,05 м 2 ? 6. Подведение итогов урока (Слайд 25) 1. Что нового вы узнали сегодня на уроке? 2. Что показывает давление? 3. Назовите единицу измерения давления в СИ.4. Как можно увеличить или уменьшить давление? 7.

1. §§35; 36 (читать и учить опыты) ОК – 13 (к проговору),
2. №441; №442; №450

8. Рефлексия (Слайд 27) Учитель: Если вы поднимаете руки вверх – ответ «да», если опускаете вниз – «нет», если вы складываете руки на парте – «не знаю».1) Вы поняли новый материал? 2) Вы всё успели записать? 3) Вам было интересно? 4) Вы устали? Литература:

1. Сборник задач по физике.7–9 кл.: пособие для общеобразоват. учреждений / В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. – 25-е изд. – М.: Просвещение, 2011. – 230 с.: ил.
2. Контрольные и самостоятельные работы по физике.7 класс: к учебнику А.В. Пёрышкина «Физика 7 класс» / О.И. Громцева. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство «Экзамен», 2013. – 109, с.
3. Сборник задач по физике: 7–9 кл.: к учебникам А.В. Пёрышкина и др. «Физика.7 класс», «Физика.8 класс», «Физика.9 класс» / А.В. Пёрышкин; Сост.Г.А. Лонцова. – 9-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательство «Экзамен», 2013. – 269, с.
4. Тематическое и поурочное планирование по физике: 7 класс: К учебнику
5. А.В. Перышкина «Физика.7 класс» / Р.Д. Минькова, Е.Н. Панаиоти. – 2-е изд.- М.: Издательство «Экзамен», 2004. – 127, с.: ил.
6. Физика.7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Пёрышкин, – 2-е изд., стереотип. – М. Дрофа, 2013. – 221, с.: ил.
7. Энциклопедия для детей. Биология. – 6-е изд., испр. / ред. коллегия: М. Аксёнова, Г. Вильчек и др. – М.: Мир энциклопедий Аванта+, Астрель, 2007. – 672 с.: ил.

Интернет-ресурсы: 1.2.5.04.2014 Читать подробнее: Урок физики по теме «Давление».7-й класс

Как перевести давление?

Таблица соотношений единиц измерения давления —

Единицы	бар	мбар	КПа	psi (фунт/дюйм 2 )	фут вод.ст.	дюйм вод.ст.	мм рт.ст.	дюйм рт.ст.	кг/см 2	атм
1 бар	—	1000	100	14,5038	33,4553	401,463	750,064	29,53	1,01972	0,98692
1 мбар	0,001	—	0,1	0,0145	0,03346	0,40146	0,75006	0,02953	0,00102	0,00099
1 КПа	0,01	10	—	0,14504	0,33455	4,01463	7,50064	0,2953	0,0102	0,00987
1 psi	0,06895	68,9476	6,89476	—	2,30666	27,6799	51,7151	2,03602	0,07031	0,06805
1 фут вод.ст.	0,02989	29,8907	2,98907	0,43353	—	12	22,4199	0,88267	0,03048	0,0295
1 дюйм вод.ст	0,00249	2,49089	0,24909	0,03613	0,08333	—	1,86833	0,07356	0,00254	0,00246
1 мм рт.ст.	0,00133	1,33322	0,13332	0,01934	0,0466	0,53524	—	0,03937	0,00136	0,00132
1 дюйм рт.ст.	0,03386	33,8639	3,38639	0,49115	1,13293	13,5951	25,4	—	0,03453	0,03342
1 кг/см 2	0,98067	980,665	98,0665	14,2233	32,8084	393,701	735,561	28,959	—	0,96784
1 атм	1,01325	1013,25	101,325	14,696	33,8985	406,782	760	29,9213	1,03323	—

Как пишется давление?

давление
СИ	Па
СГС	дин·см — 2
Примечания
скалярная величина

Как найти S в физике?

Чтобы сравнить большие и малые, широкие и узкие тела, используют единицы площади, Запомни, как выполняется переход от одних единиц к другим! 1 км 2 = 1000 м ⋅ 1000 м = 1000000 м 2 ; 1 см 2 = 0,01 м ⋅ 0,01 м = 0,0001 м 2 ; 1 дм 2 = 0,1 м ⋅ 0,1 м = 0,01 м 2 ; 1 мм 2 = 0,001 м ⋅ 0,001 м = 0,000001 м 2,1 м 2 = 1000 мм ⋅ 1000 мм = 1000000 мм 2 ; 1 м 2 = 100 см ⋅ 100 см = 10000 см 2 ; 1 м 2 = 10 дм ⋅ 10 дм = 100 дм 2 ; 1 м 2 = 0,001 км ⋅ 0,001 км = 0,000001 км 2, Вычисление площади поверхности тела Чтобы определить площадь тела, используют формулы: площадь прямоугольника (S) можно рассчитать, умножив длину прямоугольника на ширину прямоугольника. S = l 1 ⋅ l 2, Площадь треугольника S = ah 2, где (a) — сторона, (h) — высота, проведённая к данной стороне. Площадь круга S = π R 2 π ≈ 3,14, где (R) — радиус круга.

Что такое давление для чайников?

Давление – скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности. В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления – 1 Паскаль. Русское обозначение – Па, международное – Pa.

В чем измеряется давление?

Единицы измерения давления

	Паскаль (Pa, Па)	Фунт-сила на квадратный дюйм (psi)
1 ат	98066,5	14,223
1 атм	101325	14,696
1 мм рт. ст.	133,322	0,019337
1 мм вод. ст.	9,80665	1,4223⋅10 — 3

Как найти массу с помощью давления?

Тело давит на поверхность с силой в 30Н. Найти массу тела.

Чтобы найти массу тела через его давление на поверхность, будем использовать формулу: F = P = m * g, откуда выразим: m = F / g.Постоянные и переменные: F — сила давления на поверхность со стороны рассматриваемого тела (F = 30 Н); g — ускорение свободного падения (g ≈ 10 м/с 2 ).Вычисление: m = F / g = 30 / 10 = 3 кг.Ответ: На поверхность давит тело массой 3 кг.

Знаешь ответ? Как написать хороший ответ? Будьте внимательны!

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Тело давит на поверхность с силой в 30Н. Найти массу тела.

Как найти давление если известна площадь?

Как найти площадь, если известны сила и давление? Определение давления Р говорит, что давление это сила F приложенная к единицы площади S, на которую она действует. Для того чтобы найти давление Р, надо силу F разделить на площадь S. Запишем это формулой Р = F / S. Выразим площадь S из формулы S = F / Р.Ответ: S = F / Р Знаешь ответ? Как написать хороший ответ? Будьте внимательны!

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Как найти площадь, если известны сила и давление?

Как найти высоту в физике давление?

Как найти высоту, зная давление, плотность. Если в данном случае речь идёт о высоте столба какой-либо жидкости, то из формулы давления p=ρ*g*h можно выразить искомую высоту: h=p/(ρ*g). Ответ: р/(ρ*g) Знаешь ответ? Как написать хороший ответ? Будьте внимательны!

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Как найти высоту, зная давление, плотность.

Как найти V в физике?

Формула скорости пути времени и их единицы измерения Скорость при равномерном движении показывает какой путь прошло тело за единицу времени.Скорость обозначается — v.Единица измерения — м/с (метров в секунду)Формула v=S/t, где S — путь пройденный телом, t — время, за которое тело прошло путь.Путь — это расстояние, которое преодолело тело.Путь обозначается — S.Единица измерения — метры.Формула S=v*t, где v- скорость тела, t — время, за которое тело прошло путь.Время.Время обозначается — t.Единица измерения — секунды.

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Формула скорости пути времени и их единицы измерения

Как высчитывать давление?

Давление — это отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление — величина скалярная.

Как найти давление в физике 10 класс?

Урок 15. основы гидромеханики — Физика — 10 класс — Российская электронная школа

• ВАЖНО!
• Силой давления называется сила, действующая перпендикулярно некоторой поверхности.
• Результатом действия силы давления является давление.
• Отношение модуля силы давления F к площади поверхности S, на которую эта сила действует, называется давлением:
• $p = frac $.
• Закон Паскаля: силы давления в данной точке покоящейся в ИСО жидкости (газа) действуют во всех направлениях одинаково.
• Гидростатическое давление
• Давление жидкости на некоторой глубине определяется по формуле
• $p = p_ + rho gh$;
• где $p_ $ – атмосферное давление; $rho$ – плотность жидкости; $g$ – ускорение свободного падения; $h$ – глубина.
• Атмосферное давление – это давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность.

Нормальное или среднее значение атмосферного давления равно 760 мм ртутного столба, что соответствует 101325 Па.Т.е.1 мм рт. ст. = 133,322 Па.

1. Зависимость атмосферного давления от высоты имеет сложный вид из-за сжимаемости воздуха (в отличие от жидкостей).
2. Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости.
3. $F_ = rho_ж cdot g cdot V_m$,
4. где $rho_ж$ – плотность жидкости; $g$ – ускорение свободного падения; $V_m$ – объём погружённой в жидкость части тела.

Как найти V в физике?

Формула скорости пути времени и их единицы измерения Скорость при равномерном движении показывает какой путь прошло тело за единицу времени.Скорость обозначается — v.Единица измерения — м/с (метров в секунду)Формула v=S/t, где S — путь пройденный телом, t — время, за которое тело прошло путь.Путь — это расстояние, которое преодолело тело.Путь обозначается — S.Единица измерения — метры.Формула S=v*t, где v- скорость тела, t — время, за которое тело прошло путь.Время.Время обозначается — t.Единица измерения — секунды.

Копировать с других сайтов запрещено. Стикеры и подарки за такие ответы не начисляются. Используй свои знания. :)Публикуются только развернутые объяснения. Ответ не может быть меньше 50 символов!

Читать подробнее: Формула скорости пути времени и их единицы измерения

Как в физике обозначается давление?

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 сентября 2021 года; проверки требуют 5 правок,

давление
Размерность	L −1 MT −2
Единицы измерения
СИ	Па
СГС	дин · см -2
Примечания
скалярная величина

Давле́ние на поверхность — интенсивная физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади : Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы, действующей на данную поверхность, к её площади : Давле́ние сплошной среды — скалярная интенсивная физическая величина ; характеризует состояние среды и является диагональной компонентой тензора напряжений, В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды не зависит от ориентации. Для обозначения давления обычно используется символ — от лат. pressūra «давление». В соответствии с рекомендациями ИЮПАК давление в классической механике рекомендуется обозначать как, менее рекомендуемо обозначение, Осмотическое давление часто обозначается буквой π, Давление идеального газа (вообще говоря, системы пренебрежимо мало взаимодействующих частиц) на стенку ищется как 0}2p_ ,dj_ }»> где — проекция импульса на ось сближения со стенкой, а — аналогичная проекция вектора плотности потока, для которого (размерность пространства, вообще говоря, зависит от задачи) где — концентрация, — функция распределения вероятности. В частности, при распределении Максвелла, интеграл легко берётся и получается:,

Точные науки

Единица измерения давления в физике и химии — буква «Р» (перевод на латинский — «pressūra). Если наблюдается равновесие внутри и снаружи стенок цилиндра, показатель обозначается «П». По международной системе используются Паскали. Используя формулу давления жидкости и силу, можно прийти к выводу, что 1 Па=1 Н/ 1 кв. м. Так как единица мала, применять её в расчётах сложно.

Из таблицы стандартных конвертеров в физике чаще используются обозначения:

1. Бары. 1 Бар=105 Па.
2. Торры либо мм ртутного столба (1 торр равен 133 Па).
3. Мм вод. столба.

Для определения давления используется сила и площадь: Р = mg / S. Существует зависимость величины от объёма и массы. Для показателя характерно следующее свойство: чем меньше площадь, тем большая сила оказывается на тело. Если давление не изменяется, но увеличивается S, тогда искомый показатель уменьшается.

Главные формулы

При изменении условия агрегатного состояния вещества наблюдаются отличные друг от друга свойства. С учётом этого принципа определяется способ вычисления Р. Для гидростатического состояния используется формула: Р = pgh, где:

• р — плотность;
• g — ускорение;
• h — высота.

Гидростатика применяется к газам. Исключение — вычисление АД. Это объясняется разностью высот и плотностей воздушных масс. От глубины погружения предмета либо объекта зависит значение Р вещества. Так как сила F вычисляется путём умножения m на g, а масса воды — p на V, идеальным вариантом для расчёта давления считается выражение: P = pVg / S. Формула применяется на онлайн-ресурсах, где можно решать задачи по физике и химии.

Если площадь записать в виде S= V/h, тогда Р= pgh. Давление в воде либо иной жидкости вычисляется с учётом изменения верхнего слоя. Это приводит к образованию другого Р. Чтобы найти абсолютную силу, используется формула:

Р = Р0 + 2QH, где:

• Р0 — давление неизменяемого слоя;
• Q — поверхность натяжения жидкого вещества;
• H — среднее значение.

Последний показатель должен сообщаться между первыми двумя, поэтому он считается усреднённым. Для определения значения используются радиусы кривизны: ½ (1/R1+ 1/R2). Каждый вид газа оказывает особенное парциальное давление. Для идеального состояния характерна сумма Р каждого отдельного компонента смеси. Частая ошибка, которую допускают школьники при вычислении давления воздуха — применение только кислорода. Но воздух представлен в виде различных газов:

• аргон;
• азот.

Для нахождения давления воздушных масс используется формула P=P1+P2+P3…

Виды величины

Давление может быть различным (избыточным, барометрическим). Абсолютное понятие характерно для вещества либо объекта, на которое не оказывают влияния иные газы. Показатель измеряется в Паскалях. Он вычисляется по следующему калькулятору: нормальное Р = Р2 + Р3 или Р = Р2 — Р4.

Начало отсчёта идёт от планеты Земля, силы внутри сосуда, из которого удалён воздух. Величина используется во многих термодинамических формулах. Для определения гравитации используется понятие барометрическое либо атмосферное давление. Оно изменяется с учётом температуры атмосферы, времени, высоты.

В норме показатель равняется 760 мм рт. ст., при этом температура должна соответствовать нулю по Цельсию. Чем выше находится объект от Земли, тем ниже оказывается на него давление. Значение уменьшается на 100 Па через каждый восьмой километр.

В горах вода закипает быстрее, чем в домашних условиях: давление воздействует на температуру кипения. Если оно снижается, уменьшается t. Зависимость сохраняется и в обратном порядке. На подобном свойстве функционируют некоторые кухонные приборы: скороварка, автоклав. При повышении номинального Р внутри поднимается температура.

Для расчётов применяется стандартная формула, где используются переменные:

• плотность воздушных масс вблизи уровня Земли;
• высота;
• ускорение;
• температура;
• молярная масса.

Если количество частиц задано в молях, используется формула с постоянной величиной К. При проведении расчётов учитывается вероятность изменения температуры, что связано со сменой погоды, набором высоты, географической широтой. Если из атмосферного Р вычесть измеренное, получится избыточная сила. С учётом результата изменяется название показателя:

• положительный — манометрический;
• отрицательный — вакуумметрический.

Последнее значение не может превышать барометрический уровень. Разница давлений в разных точках называется дифференциальным явлением. Его используют, чтобы определить Р на определённом оборудовании. Такое понятие используется в нефтедобывающей отрасли.

Решение задач

В задачах по физике формулы давления могут выглядеть по-разному. Задача первая: нужно найти Р, оказываемое телом на судно и грунт под водой, когда водолаз находится в движении. Человек весит со снаряжением на суше 180 кг. Площадь стопы равняется 360 кв. см. Сила, с которой человек воздействует на судно равно 180/360 = 0.5 (кгс/см). Используя таблицу, величину можно перевести в Па. Получится 49 кПа. На грунт под водой оказывается сила в 2,46 кПа.

Пример 2: нужно вычислить абсолютное Р воды, если глубина равна 150 м, сила — 765, а масса тела — 1,024 кгс/л. Решение: P = 765/735,6+1,024×150/10=16.4.

Пример 3: ёмкость баллона равна 40 л, давление в нём 150 кгс/см². Нужно найти V свободных воздушных масс. Решение: начальное Р вычисляется следующим образом: 150+1 = 151 кгс/кв.см. Начальное V равно 40 литров. Свободное V вычисляется p1xнач V/p2=6.04 куб. м. Аналогичным способом решаются задачи, где нужно найти Р любой жидкости, твёрдого объекта, газового вещества.

Измерительные приборы

Можно сэкономить время на расчётах, воспользовавшись специальными приборами, функционирующими путём определения давления в соответствующей среде, что схоже с манометром. Их отличия между собой заключаются в инструкции по эксплуатации, сфере использования, точности, области применения.

Чтобы определить АД, понадобится манометр типа барометра. Для определения разряжения (Па меньше атмосферного) понадобится иная разновидность аппарата — вакуумметр. У человека показатель определяется с помощью сфигмоманометра. Большинство пациентов называют такое оборудование неинвазивным тонометром.

Подобные приборы классифицируются на следующие подвиды:

• ртутные механические;
• полуавтоматические;
• автоматические цифровые.

Их погрешность зависит от материалов, используемых в процессе производства и области измерения. Некоторые устройства одновременно измеряют давление и пульс. Они работают автоматически от батареек. За счёт наличия цифрового табло легко узнать результат. Более точными считаются механические.

Чтобы определить Р, понадобится надеть манжет на правую руку больного. Зажав механизм, производится накачка груши. Максимальный и минимальный пределы начинаются с появления, а затем с исчезновения характерного стука. Постепенно механизм ослабляется. Для получения точных данных потребуется опыт работы с механическим тонометром и внимательность. Если наблюдаются колебания давления в воздухе, понадобится дифнамометр либо манометр.

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.