Определение давления производимого человеком

Предлагаем самое важное по теме: "определение давления производимого человеком" с комментариями профессиональных докторов. Мы постарались описать всю проблематику доступными словами. Если что-то не понятно или есть вопросы, то вы можете их оставить в специальном поле после статьи.

Домашняя лабораторная работа _ Определение давления, производимого человеком

Рекомендуется в качестве дополнительного задания для мотивированных учащихся

Просмотр содержимого документа
«Домашняя лабораторная работа _ Определение давления, производимого человеком»

Домашняя лабораторная работа №3

Определение давления, производимого человеком на пол.

Цель работы: определить давление человека на пол.

Оборудование и материалы: напольные весы, тетрадный лист в клетку.

Встать на тетрадный лист и обвести свою стопу.

Для определения площади своей стопы подсчитать число полных клеточек и отдельно – неполных клеточек. Число неполных клеточек уменьшить вдвое, к полученному результату прибавить число полных клеточек и умножить на площадь одной клетки. Вычислить площадь одной стопы.

[2]

Используя напольные весы, определить массу своего тела.

Используя формулу давления твердого тела, определите давление, производимое на пол (все величины должны быть выражены в системе СИ). Не забудьте, что человек стоит на двух ногах!

Сделать вывод о результатах работы. К работе приложите лист с контуром стопы.

Выполнил (-а) ученик(-ца) 7 «_» класса ____________________

Исследовательский проект «Исследование давления, производимое человеком на поверхность»

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fnsportal.ru%2Fsites%2Fdefault%2Ffiles%2Fpictures%2F2015%2F06%2F18%2Fpicture-463391-1434661140

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №2 г. Ершова

Исследовательский проект «Исследование давления, производимое человеком на поверхность»

Выполнил: Тяпкин Андрей ученик 7 «В» класса Руководитель проекта: учитель физики Е.В. Филиппова

  1. Введение
  2. Цели и задачи проекта; проблема исследования
  3. Теоретическое исследование
  4. Практическое исследование
  5. Заключение

Практическая значимость нашего исследования заключается в сформулированных способах повышения и понижения давления, которое производит человек (предмет) на поверхность. Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для самообразования учащихся.

Актуальность нашего исследования заключается в том, чтобы показать практическое применение в быту и производстве увеличение и уменьшение давления на опору, а также влияние площади подошвы обуви на организм человека.

Цель работы: Изучение и определение давления. Развитие умения и навыков решения физических задач, применения полученных теоретических знаний на практике, в конкретной ситуации.

Проблема исследования видится в необходимости определения давления человека (предмета) на опору и его применения в жизни человека (быту, производстве…).

1. Изучение литературы по данной проблеме.

2. Изучение формул для определения площади опоры и давления, производимого человеком на эту опору.

3. Вычисление давления человека на поверхность в зависимости от обуви.

4. Изучение способов уменьшения и увеличения давления.

5. Рассмотреть способы уменьшения и увеличения давления на конкретных примерах.

Объект исследования: давление, которое производит человек на опору.

Предмет исследования: определение давления человека (предмета) на опору и его применения в жизни человека (быту, производстве…).

Методы работы: изучение литературы, расчёты, сравнение и анализ, эксперимент.

Гипотеза исследования: если правильно рассчитать давление человека (предмета) на опору, то можно уменьшить или увеличить давление, а это необходимо для проведения каких-либо работ (экспериментов, опытов) в быту или производстве.

Что такое давление?

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но надев лыжи, он может идти почти, не проваливаясь в него. На лыжах или без них человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу P= F тяж = mg. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что разная площадь поверхности, на которую давит человек с лыжами и без них. Площадь поверхности лыжи почти в 20 раз больше поверхности 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.

Результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует.

Величина равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением и находится по формуле: p=F/S , где p – давление, Па; F – сила, действующая на поверхность, Н; S – площадь поверхности, м 2 .

Единица давления Па, названа в честь французского учёного Блеза Паскаля.

Способы увеличения и уменьшения давления

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление 60 кПа, т. е. всего в 2—3 раза больше, чем давление мальчика сой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется большую площадь. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, хотят ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивают или уменьшают. Например, для того чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Читайте так же:  Как быстро повысить низкое давление

Тяжелые машины, такие, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой создать большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как р площадь острия кнопки примерно 1 мм 2 , то давление, производимое ею, равно 50000кПа.

Это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) остро оттачивают. Острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. — все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Определим давление, которое мы производим при ходьбе и стоя на месте. Для этого нам потребуются напольные весы, чтобы определить массу нашего тела, а также необходимо вычислить площадь нашей подошвы обуви, в которой мы проводим эксперимент.

Площадь нашей подошвы обуви мы определим таким образом:

  1. Возьмем лист бумаги в клетку, поставим исследуемый ботинок на него и аккуратно обведём контур.
  2. Сосчитаем число полных клеток, попавших в контур (N 1 ). Затем сосчитаем число неполных клеток, попавших в контур (N 2 ).
  3. Произведём следующее вычисление N 1 + N 2 /2= N 3
  4. Полученное число N 3 умножим на площадь одной клетки (площадь квадратика на листе, взятом из школьной тетради, равна ¼ см 2 или 0,000025 м 2 ) и получим площадь подошвы.
  5. Воспользуемся формулой для нахождения давления p=F/S и определим, какое давление мы производим на поверхность, стоя на одной ноге, а если заменим S на 2S, то получим давление, которое мы производим на поверхность стоя на двух ногах.
  6. Силу тяжести находим по формуле F=mg, где g – ускорение свободного падения, постоянная величина, она равна g=9,8 Н/кг (при решении задач, эту величину принято округлять до 10 Н/кг).
  7. Чтобы наше исследование было более наглядным, мы определим давление, которое мы производим на поверхность в разной обуви.
  8. И для полноты эксперимента возьмём двух человек для исследования.
  9. Данныё измерений и вычислений оформим в виде таблицы:

Определение давления, производимого человеком при ходьбе и стоя

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fpandia.ru%2Fuser%2Fcontent%2Fuser%2F1349519%2Fphoto%2Ftb%2F1525653051rg2ak

« Определение давления, производимого человеком при ходьбе и стоя».

Фамилия, имя ученика ___________________
_________________________________________

Дата выполнения _________________________

Место для фотографии

2. Сила тяжести, действующая на опору F = … Н

3. Число квадратиков, попавших внутрь контура N = …

4. Площадь опоры одного ботинка S = … cм2= … м2

6. Давление при ходьбе P2= Па

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу

Как отличается давление на опору стоя и при ходьбе?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Как изменится давление, если встать на коньки?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Copyright © 2009-2018 Pandia. Все права защищены
Мнение редакции может не совпадать с мнениями авторов.
Автоответчик: +7 495 7950139 228504

Определение давления, оказываемого человеком на почву.

Цель работы: определить давление, оказываемое человеком на почву, стоя на одной ноге, на двух ногах, в состоянии лежа.

Приборы и материалы: миллиметровая бумага, линейка.

Содержание и метод выполнения работы.

Под действием силы тела деформируются. Иногда деформация такова, что приводит к разрушению поверхности взаимодействующих тел (разрушается лед при ходьбе по нему, появляются следы на снегу и песке и т.д.). Но действие силы может быть и таким, что разрушение поверхности происходить не будет. Например, человек на лыжах. Таким образом, разрушающее действие силы на тело определяется материалом поверхности, значением силы и площади, по которой распределена эта сила.

Отношение силы, действующее на поверхность, к площади поверхности называют давлением.

Единица давления, как и сама величина, является производной. За единицу давления Паскаль (Па) принято давление, вызываемое силой 1 Н, распределенной по поверхности площадью 1 м².

[3]

Чтобы лично вы, стоя на лыжах, производили давление около 1 Па, вам понадобятся «лыжи» площадью около 600 м².

Порядок выполнения работы.

1. Возьмите листок бумаги и очертите контуры вашей ноги.

2. Определите площадь вашей ноги по этому очертанию в сравнении с 1 см².

3. Используя весы, определите свою массу. Вычислите силу, с которой вы действуете на почву.

4. Рассчитайте давление, оказываемое вами на почву, если вы стоите на одной ноге, на двух ногах.

5. Результаты занесите в таблицу.

6. Сделайте вывод о давлении человека на землю при ходьбе, беге, в положении стоя на двух ногах.

Определение атмосферного давления.

Цель работы: определить атмосферное давление.

Приборы и материалы: барометр – анероид.

Содержание и метод выполнения работы.

Как известно, атмосфера- это воздушная оболочка Земли. Атмосфера состоит условно из следующих слоев: тропосфера, стратосфера, термосфера и ионосфера. Атмосфера удерживается около Земли силой тяготения и оказывает давление на все тела, которые в ней находятся.

Прибор для измерения атмосферного давления носит название барометр. Единицей атмосферного давления служат мм.рт. ст или Па. 1 мм.рт.ст = 133.3 Па

Читайте так же:  Отозваны таблетки от давления

В нашей работеизмерение производится при помощи барометра – анероида. Прибор располагается горизонтально. Атмосферное давление измеряется в паскалях (Па), миллибарах (мб), и миллиметрах ртутного столба (мм.рт.ст). Величины связаны между собой следующим образом:

1 мм.рт.ст. = 1,33 мб

1 мм.рт.ст. = 133 Па

Нормальным атмосферным давлением на уровне моря считается давление 760 мм.рт.ст. Для каждой местности нормальное давление свое, т.к в зависимости от высоты изменяется давление (при повышении высоты на 10,5 метров давление понижается на 1 мм.рт.ст.)

Повышенное или пониженное давление определяет атмосферный фронт. Пониженное давление – признак циклонального фронта, повышенное антициклонального. Циклон – приток воздуха, связанный с областью пониженного давления; антициклон – отток воздуха, связанный с областью повышенного давления. Наличие того или иного фронта позволяет прогнозировать погоду местности.

Порядок выполнения работы.

1. Выберите объекты исследования, 3-4 контрольных точки (лес, низина, опушка, ручей и т.д.)

2. Подготовьте барометр – анероид к работе.

3. Измерьте атмосферное давление в первой контрольной точке. Повторите измерения в радиусе 10-12 м 3-4 раза.

4. Вычислите среднее значение атмосферного давления в этой точке.

Домашние лабораторные работы по физике для учащихся 7-го класса

Разделы: Физика

Перечень и последовательность работ соответствует программе ФГОС.

ДЛР-1

Тема: определение средней скорости движения человека.

Цель: используя формулу скорости, определить быстроту движения человека.

Оборудование: мобильный телефон, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить длину своего шага.
2. Пройти по всей квартире, считая количество шагов.
3. Используя секундомер мобильного телефона, определить время своего движения.
4. Используя формулу скорости, определить быстроту движения (все величины должны быть выражены в системе СИ).
5. Сделать вывод о результатах работы.

ДЛР-2

Тема: определение плотности молока.

Цель: проверить качество продукта, сравнивая значение табличной плотности вещества с экспериментальной.

Оборудование: пакет молока, таблица плотности вещества, линейка.

Ход работы:

1. Измерить массу пакета молока, воспользовавшись контрольными весами в магазине (на пакете должен быть маркировочный талон).
2. Линейкой определить размеры пакета: длину, ширину, высоту, – перевести данные измерения в систему СИ и вычислить объем пакета.
3. Используя формулу, рассчитать плотность молока в пакете.
4. Сравнить полученные данные с табличным значением плотности.
5. Сделать вывод о результатах работы.

ДЛР-3

Тема: определение веса пакета молока.

Цель: используя значение табличной плотности вещества, рассчитать вес пакета молока.

Оборудование: пакет молока, таблица плотности вещества, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить размеры пакета: длину, ширину, высоту,- перевести данные измерения в систему СИ и вычислить объем пакета.
2. Используя значение табличной плотности молока, определить массу пакета.
3. По формуле определить вес пакета.
4. Изобразить графически линейные размеры пакета и его вес (два чертежа).
5. Сделать вывод о результатах работы.

ДЛР-4

Видео (кликните для воспроизведения).

Тема: определение давления, производимого человеком на пол.

Цель: используя формулу, определить давление человека на пол.

Оборудование: напольные весы, тетрадный лист в клетку.

Ход работы:

1. Встать на тетрадный лист и обвести свою стопу.
2. Для определения площади своей стопы подсчитать число полных клеточек и отдельно – неполных клеточек. Число неполных клеточек уменьшить вдвое, к полученному результату прибавить число полных клеточек, сумму разделить на четыре. Это и есть площадь одной стопы.
3. Используя напольные весы, определить массу своего тела.
4. Используя формулу давления твердого тела, определите давление, производимое на пол (все величины должны быть выражены в системе СИ). Не забудьте, что человек стоит на двух ногах!
5. Сделать вывод о результатах работы. К работе приложите лист с контуром стопы.

ДЛР-5

Тема: проверка явления гидростатического парадокса.

Цель: используя общую формулу давления, определить давление жидкости на дно сосуда.

Оборудование: мерный сосуд, стакан с высокими стенками, ваза, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить высоту налитой жидкости в стакан и вазу; она должна быть одинаковой.
2. Определить массу жидкости в стакане и вазе; для этого воспользуйтесь мерным сосудом.
3. Определите площади дна стакана и вазы; для этого измерьте линейкой диаметр дна и воспользуйтесь формулой площади круга.
4. Используя общую формулу давления, определите давление воды на дно в стакане и вазе (все величины должны быть выражены в системе СИ).
5. Ход эксперимента проиллюстрируйте рисунком.
6. Сделать вывод о результатах работы.

ДЛР-6

Тема: определение плотности человеческого тела.

Цель: используя закон Архимеда и формулу расчета плотности, определить плотность человеческого тела.

Оборудование: литровая банка, напольные весы.

Ход работы:

1. Наполнить ванну водой, по краю пометить уровень воды.
2. Погрузиться в ванну. Уровень жидкости при этом увеличится. По краю сделать пометку.
3. Используя литровую банку, определите свой объем: он равен разности объемов, помеченных по краю ванны. Переведите полученный результат в систему СИ.
4. Используя напольные весы, определите свою массу.
5. По формуле определите плотность своего тела.
6. Сделать вывод о результатах работы.

ДЛР-7

Тема: определение Архимедовой силы.

Цель: используя закон Архимеда, определить выталкивающую силу, действующую со стороны жидкости на человеческое тело.

[1]

Оборудование: литровая банка, ванна.

Ход работы:

1. Наполнить ванну водой, по краю пометить уровень воды.
2. Погрузиться в ванну. Уровень жидкости при этом увеличится. По краю сделать пометку.
3. Используя литровую банку, определите свой объем: он равен разности объемов, помеченных по краю ванны. Переведите полученный результат в систему СИ.
4. Используя закон Архимеда, определите выталкивающее действие жидкости.
5. Проиллюстрируйте произведенный эксперимент, указав вектор силы Архимеда.
6. Сделайте вывод по результатам работы.

Читайте так же:  Таблетки от давления заканчивающиеся

ДЛР-8

Тема: определение условий плавания тела.

Цель: используя закон Архимеда, определить местонахождение своего тела в жидкости.

Оборудование: литровая банка, напольные весы, ванна.

Ход работы:

1. Наполнить ванну водой, по краю пометить уровень воды.
2. Погрузиться в ванну. Уровень жидкости при этом увеличится. По краю сделать пометку.
3. Используя литровую банку, определите свой объем: он равен разности объемов, помеченных по краю ванны. Переведите полученный результат в систему СИ.
4. Используя закон Архимеда, определите выталкивающее действие жидкости.
5. С помощью напольных весов измерьте свою массу и рассчитайте свой вес.
6. Сравните свой вес с величиной Архимедовой силы и определите местонахождение своего тела в жидкости.
7. Проиллюстрируйте произведенный эксперимент, указав вектора веса и силы Архимеда.
8. Сделайте вывод по результатам работы.

ДЛР-9

Тема: определение работы по преодолению силы тяжести.

Цель: используя формулу работы, определить физическую нагрузку человека при совершении прыжка.

Оборудование: напольные весы, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить высоту своего прыжка.
2. С помощью напольных весов определить свою массу.
3. Используя формулу, определить работу, необходимую для совершения прыжка (все величины должны быть выражены в системе СИ).
4. Сделать вывод о результатах работы.

ДЛР-10

Тема: определение скорости приземления.

Цель: используя формулы кинетической и потенциальной энергии, закон сохранения энергии, определить скорость приземления при совершении прыжка.

Оборудование: напольные весы, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить высоту стула, с которого будет производиться прыжок.
2. С помощью напольных весов определить свою массу.
3. Используя формулы кинетической и потенциальной энергии, закон сохранения энергии, вывести формулу для расчета скорости приземления при совершении прыжка и выполнить необходимые расчеты (все величины должны быть выражены в системе СИ).
4. Сделать вывод о результатах работы.

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F1%2F15%2FChelovek_na_lyzhah_i_bez.jpg%2F220px-Chelovek_na_lyzhah_i_bez

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

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).

Этот вывод подтверждают физические опыты.

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2Fd%2Fde%2FOpyt_s_gvozdyami_i_doskoy_v_peske.jpg%2F220px-Opyt_s_gvozdyami_i_doskoy_v_peske

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. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F2%2F27%2FOpyt_s_gvozdyami_i_doskoy_v_peske_2.jpg%2F220px-Opyt_s_gvozdyami_i_doskoy_v_peske_2

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:

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.

Единица давления – ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м 2 ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

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

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

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 – 50 кПа, т. е. всего в 2 – 3 раза больше, чем давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

Читайте так же:  Нормальное давление ртутного столба для человека

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм 2 , то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м 2 = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. – все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F4%2F41%2FMolekuly_besporyadochno_dvizhutsya.jpg%2F180px-Molekuly_besporyadochno_dvizhutsya

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F7%2F73%2FOpyt_s_rezinovym_sharikom.jpg%2F150px-Opyt_s_rezinovym_sharikom

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см 2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F6%2F6d%2FStalniye_ballony_dlya_gaza.jpg%2F150px-Stalniye_ballony_dlya_gaza

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда – давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Читайте так же:  Как ведет себя ребенок при внутричерепном давлении

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются.

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F1%2F17%2FPeredacha_davleniya.jpg%2F160px-Peredacha_davleniya

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2Fa%2Fa7%2FOpys_s_davleniyem_na_vodu.jpg%2F130px-Opys_s_davleniyem_na_vodu

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F4%2F49%2FOpyt_s_davleniyem_na_gaz.jpg%2F130px-Opyt_s_davleniyem_na_gaz

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а изображен сосуд, в котором содержится газ (или жидкость). Частицы равномерно распределены по всему сосуду. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного переместиться внутрь и сжать газ (жидкость), находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы (молекулы) расположатся в этом месте более плотно, чем прежде(рис, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям. Вследствие этого их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис, в). Поэтому давление газа всюду возрастет. Значит, добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости. Так, если давление на газ (жидкость) около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа или жидкости давление станет больше прежнего на столько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называется законом Паскаля.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке изображен полый шар, имеющий в различных местах небольшие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить одинаковые струйки дыма. Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Изображение - Определение давления производимого человеком proxy?url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikiversity%2Fru%2Fthumb%2F4%2F4e%2FOpyt_s_vodoy_i_trubkoy.jpg%2F170px-Opyt_s_vodoy_i_trubkoy

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому, каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости дно трубки прогнется.

Видео (кликните для воспроизведения).

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается. Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости растянутой резиновой пленки.

Источники


  1. Окороков, А. Н. Диагностика болезней внутренних органов. Том 9. Диагностика болезней сердца и сосудов / А.Н. Окороков. – М.: Медицинская литература, 2005. – 416 c.

  2. Кушаковский, М. С. Гипертоническая болезнь / М.С. Кушаковский. – М.: Сотис-Мед, 2010. – 320 c.

  3. Е.А. Романова Гипертония / Е.А. Романова. – М.: АСТ, 2007. – 128 c.
  4. Фогельсон, Л. И. Болезни сердца и сосудов. Часть вторая: моногр. / Л.И. Фогельсон. – М.: Трест “Медучпособие”, 1998. – 360 c.
  5. Минкин, Р. Б. Болезни сердечно-сосудистой системы: моногр. / Р.Б. Минкин. – М.: Акация, 2013. – 274 c.
Изображение - Определение давления производимого человеком 34534645735234
Автор статьи: Иван Воронков

Позвольте представиться – Иван. Более 8 лет занимаюсь работаю семейным врачом. Считая себя профессионалом, хочу научить всех посетителей сайта решать разнообразные задачи. Все данные для сайта собраны и тщательно переработаны с целью донести как можно доступнее всю необходимую информацию. Перед применением описанного на сайте всегда необходима консультация с профессионалами.

Обо мнеОбратная связь
Оцените статью:
Оценка 4.9 проголосовавших: 8

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here