­­Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Давление твердых тел

Воздействие силы на поверхность зависит не только от величины этой силы, но и от площади, к которой она приложена.
Давление = сила : площадь

Обработка видео...

Давлением называется физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
p - давление
F - сила, действующая на поверхность
S - площадь поверхности
Единица давления - ньютон на квадратный метр. В честь французкого учёного Блеза Паскаля она называется паскалем (Па).
Т.е. давление показывает какая сила, действует на единицу площади.
Чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

Давление жидкостей и газов

Газ тоже способен оказывать давление на стенки сосуда (и на помещённое в него тело), вызванное ударами молекул газа. Приэтом, газ оказывает одинаковое давление по всем направлениям.
Если температура газа и его масса остается нейзменной, то при уменьшении объёма газа его давление будет увеличиваться.
В закрытом сосуде давление газа будет увеличиваться при повышении температуры.
В отличие от твёрдых тел, отдельные слои и молекулы жидкости или газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Такая подвижность частиц газа или жидкости объясняет то, что давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях.
Однако, опыты показывают, что внутри жидкости существует давление и оно одинаково по всем направлениям, но только на одном уровне. С увеличением глубины погружения давление увеличивается.
Давление жидкости (газа) на дно и стенки сосуда зависит только от плотности жидкости (газа) и высоты столба жидкости (газа). При этом масса жидкости (газа) не влияет на давление, в этом и заключается гидростатический парадокс.
Гидростатическое давление

Обработка видео...

Гидростатический парадокс

Обработка видео...

Закон Паскаля и картезианский водолаз

Обработка видео...

Сообщающиеся сосуды. Атмосферное давление

В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково).
При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столбы жидкости с меньшей плотностью.
Сообщающиеся сосуды

Обработка видео...

Нашу Землю окружает воздушная оболочка, которая называется атмосферой. Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, то есть испытывают атмосферное давление. Мы с Вами подобно Спанч Бобу живем на дне, но не океана, а атмосферы.
Первый кому удалось измерить атмосферное давление был итальянский учёный Эванджелиста Торричелли в XVII веке, проделав нижеописанный опыт.
Торричелли наполнил ртутью стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца. Плотно закрыв открытый конец трубки, он её перевернул, опустил в чашку с ртутью и под ртутью открыл конец трубки. Часть ртути вылилась в чашку, а часть её осталась в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, оказалась равной примерно 760 мм. Над ртутью в трубке образовалось безвоздушное пространство.
Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно и будет равно атмосферному давлению.
На практике атмосферное давление можно измерять высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах).
Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.
Если атмосферное давление уменьшается, то столб ртути в трубке Торричелли понижается. 
Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли. 
1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
1013 гПа (гектопаскали) — это то же самое, что и 760 мм рт. ст.
Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (от греч. «барос» — тяжесть, «метрео» — измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью. Ртутные барометры наиболее точные приборы, поэтому ими оборудованы метеорологические станции и проверяется работа других видов барометров.
При небольших подъемах в среднем на каждые 12 м подъёма давление уменьшается на 1 мм рт. ст. ( на 133 Па)
Атмосферное давление и опыт Торричелли

Обработка видео...

Атмосферное давление и магдебургские полушария

Обработка видео...

Гидравлическая машина

Закон Паскаля позволяет объяснить действие гидравлической машины, действие которой основано на законах движения и равновесия жидкости.
Гидравлическую машину, служащую для прессования (сдавливания), называют гидравлическим прессом (от греч. «гидравликос» — водяной).
Основной частью гидравлического пресса служат два цилиндра разного диаметра, снабжённые поршнями и соединённые трубкой.
Пространство под поршнями и трубку заполняют жидкостью (обычно минеральным маслом).
Высоты столбов жидкости в обоих цилиндрах одинаковы, пока на поршни не действуют силы.
Обозначим силы, действующие на поршни, — F1 и F2, площади поршней — S1 и S2.
Тогда давление под малым поршнем
а под большим
Гидравлическая машина

Обработка видео...

По закону Паскаля, давление жидкостью передаётся по всем направлениям одинаково, поэтому p1 = p2. Подставив соответствующие значения, получим
Сила, действующая на больший поршень, во столько раз больше силы, действующей на малый поршень, во сколько раз площадь большего поршня больше площади малого.
Гидравлические прессы применяются там, где требуется большая сила. Например, для выжимания масла из семян на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. На металлургических заводах гидравлические прессы используют при изготовлении стальных валов машин, железнодорожных колёс и многих других изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу в десятки и сотни миллионов ньютонов.

Примеры решения задач

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Обработка видео...

Задачи "Давление"

Размер файла: 170.79 кб

Задачи к уроку

Скачать

 
Источники:
Пёрышкин А. В. Физика, 7 кл.: учебник. — М.: Дрофа, 2016. — 224 с.
Канал "GetAClass - Физика в опытах и экспериментах" (https://www.youtube.com/getaclassrus)
"ЯКласс" (https://www.yaklass.ru)
"FizMat" (http://fizmat.by)