Общие вопросы

Формула давления в чем измеряется. Давление. Давление как физическая величина

Здравствуйте! Сегодня мы поговорим о такой физической величине и описываем ею явлении как давление. Я расскажу о том, откуда оно возникает, и какие внешние проявления давления вы можете наблюдать в жизни и в быту.

Давление как физическая величина

Физическая величина давление равна силе приходящейся на единицу площади. Вообще отношение силы, давления и площади можно выразить в виде вот такого мнемонического треугольника как на рисунке ниже.

Давление определяется как величина силы, действующей на единицу площади. Математическое уравнение для давления можно записать в виде. Хотя нормальная сила является величиной, давление является величиной. Другие единицы давления, такие как фунты на квадратный дюйм и бар, также широко используются.

Хороший пример того, как сила на небольшой площади может привести к очень сильному давлению, наблюдается в обуви женщин с высокими шипами на каблуках. На вас когда-либо наступала женщина, одетая в туфли на высоком каблуке? Было бы менее болезненно, если бы она были плоские башмаки, потому что подошвы больше и давление меньше.

сила-давление-площадь

Как мы видим из него

p=F/S,

S=F/p,

F=p*S.

Давление в физике измеряется в Паскалях (Па) и имеет размерность Н/кв. м. Как видно и из формулы и из определения самого давления, данная величина характеризует меру воздействия сил, приходящуюся на единицу площади.

В качестве примера - средний ботинок распределяет вес человека более чем на 20 квадратных дюймов. Вся материя состоит из мелких частиц, называемых атомами. Силы, которые существуют в жидкостях, вызваны массой и скоростью этих атомов, составляющих жидкость.

Давление твёрдых тел

Давление, оказываемое статической жидкостью, зависит только от глубины жидкости, от плотности жидкости и от ускорения силы тяжести. Атмосферное давление представляет собой силу на единицу площади, нанесенную на поверхность весом воздуха над этой поверхностью в атмосфере. В большинстве случаев атмосферное давление близко приближается к гидростатическому давлению, вызванному весом воздуха над точкой измерения. Атмосферное давление на уровне моря равно 760 мм высоты столба ртути. Давление паров - это давление, которое оказывает газ, находящийся в равновесии с твердым или жидким веществом, находящимся в закрытом контейнере.

И как видно из формулы, чтобы увеличить величину давления, нужно либо увеличить прилагаемую силу, либо уменьшить площадь, на которую приложена сила. Запомните пока это обстоятельство, т.к. оно нам пригодится для объяснения различных природных и бытовых явлений связанных с давлением.

Равновесное давление пара является показателем скорости испарения жидкости. Давление пара увеличивается с температурой. Давление паров является показателем скорости испарения жидкости. Единицы измерения давления пара: для давления паров используются несколько единиц: Паскали, тор, атмосферы и бар.

Исторически один торр должен был быть таким же, как один «миллиметр ртути». Кипячение происходит, когда жидкость нагревается до точки кипения. При этой температуре давление пара жидкости равно давлению, оказываемому на жидкость окружающим давлением окружающей среды.

Давление как явление природы

У меня для вас сразу вопрос на засыпку: может ли человек произвести с помощью только своих рук давление больше 1000 атмосфер? Как на странно, но ответ на этот вопрос: да может! А теперь докажем это утверждение расчетами.

Итак, одна атмосфера равна давлению в 100000 Па. Сила давления пальца человека на острое шило где-то 30 Н (можно и больше). Площадь острия шила составляет около 0,03 квадратных миллиметра. Т.е. это 0,00000003 кв. м. Разделим 30 Н на 0,00000003 кв. м. и получим 1000000000 Па. Или 10000 атм. Чудовищное давление, не правда ли?

Давление представляет собой скалярную величину, которая определяется как сила на единицу площади, где сила действует в направлении, перпендикулярном поверхности. Определить факторы, определяющие давление, оказываемое газом. Давление представляет собой скалярную величину, определяемую как сила на единицу площади. Давление относится только к силовой составляющей, перпендикулярной к поверхности, на которой она действует, поэтому, если сила действует под углом, для расчета давления необходимо использовать силовую составляющую в направлении, перпендикулярном поверхности. Давление, оказываемое на поверхность объектом, возрастает по мере увеличения массы объекта или уменьшения площади поверхности контакта. В качестве альтернативы оказываемое давление уменьшается по мере уменьшения массы объекта или увеличения площади поверхности контакта. Давление, создаваемое идеальными газами в замкнутых контейнерах, обусловлено средним числом столкновений молекул газа со стенками контейнера в единицу времени. Как таковое, давление зависит от количества газа, его температуры и объема контейнера. Идеальный газ: теоретический газ, характеризующийся случайным движением, отдельные молекулы которого не взаимодействуют друг с другом и являются химически инертными. кинетическая энергия: энергия, связанная с движущейся частицей или объектом, имеющим определенную массу. Давление является важной физической величиной - оно играет существенную роль в вопросах, от термодинамики до твердотельной и жидкостной механики.

Для сравнения я приведу некоторые данные:

Давление в автомобильных шинах – 2 атм.

Давление в камере бензинового двигателя – 10 атм.

Давление в камере дизеля – 20 атм.

Давление в паровом котле – 40 атм.

Правда тут есть одно НО. В приведенных примерах давление внутри этих устройств распределено по ВСЕ рабочей площади этих устройств, а вот в приведенном нами примере все это чудовищное давление сосредоточено на кончике шила (0,03 кв. мм).

В качестве скалярной физической величины давление определяется как сила на единицу площади, приложенная перпендикулярно к поверхности, к которой она применяется. Давление может быть выражено в нескольких единицах в зависимости от контекста использования.

Единицы, уравнения и представления

Другие важные единицы давления включают фунт на квадратный дюйм и стандартную атмосферу. Элементарное математическое выражение для давления определяется. Любой объект, который имеет вес, независимо от того, находится ли он в покое или нет, оказывает давление на поверхность, с которой он контактирует.

Данные вычисления объясняют, почему острыми иголками и ножами можно проткнуть или разрезать довольно прочные предметы. Тогда как с тупыми иголками и ножами это сделать проблематично.

Но это мы все говорили о высоких давлениях. А вот иногда нужно наоборот давление уменьшить. Вы наверно сами уже догадались, как это сделать. Конечно же, увеличить площадь соприкосновения сил. Как пример такого увеличения площади, для уменьшения давления можно привести лыжи, болотные «мокроступы», гусеницы трактора и даже обыкновенный мягкий матрас.

Величина давления, оказываемого объектом на данной поверхности, равна его весу, действующему в направлении, перпендикулярном этой поверхности, деленной на общую площадь поверхности контакта между объектом и поверхностью. показывает графические представления и соответствующие математические выражения для случая, когда сила действует перпендикулярно поверхности контакта, а также случай, когда сила действует под углом θ относительно поверхности. Представление давления. На этом изображении изображены графические представления и соответствующие математические выражения для случая, когда сила действует перпендикулярно поверхности контакта, а также случай, когда сила действует под углом θ относительно поверхности.

Вы скажете, а причем тут матрас? А вы пробовали когда-нибудь спать на ровном и жестком полу? Так вот обычный матрас увеличивает площадь соприкосновения тела с поверхностью и поэтому лежать на нем мягко. А вот на ровном полу мы касаемся его лишь небольшими участками тела, и как следствие давление на эти части приходится значительно большее. Вот именно поэтому на ровной поверхности можно себе чего-нибудь «отлежать».

Давление как функция поверхности

Поскольку давление зависит только от силы, действующей перпендикулярно к поверхности, на которую он наносится, только сила, перпендикулярная поверхности, способствует давлению, оказываемому этой силой на эту поверхность. Давление может быть увеличено либо увеличением силы, либо уменьшением площади, либо может быть уменьшено на противоположное, либо уменьшая силу, либо увеличивая площадь. иллюстрирует эту концепцию.

Давление как функция поверхности: давление может быть увеличено либо увеличением силы, либо уменьшением площади, либо может быть уменьшено на противоположное, либо уменьшая силу, либо увеличивая площадь. Хорошей иллюстрацией этого является то, что острый нож гораздо эффективнее для резки, чем тупой нож. Такая же сила, применяемая острым ножом с меньшей площадью контакта, будет оказывать гораздо большее давление, чем тупой нож, имеющий значительно большую площадь контакта. Точно так же человек, стоящий на одной ноге на батуте, вызывает большее смещение батута, чем тот же человек, стоящий на одном и том же батуте, используя две ноги - не потому, что человек оказывает большую силу при стоянии на одной ноге, а потому, что площадь на который прилагается к этой силе, уменьшается, тем самым увеличивая давление на батут.

Когда какое-либо тело стоит на опоре, оно своим весом действует на эту опору. А имеет ли значение, как расположить это тело на опоре? Будет ли оно лежать на большей или на меньшей своей грани? Именно это нам и предстоит изучить сегодня на уроке (Рис. 1).

Рис. 1. Одна и та же сила (вес тела) может быть распределена по разной площади

Альтернативно, объект, имеющий вес, больший, чем другой объект с той же размерностью и площадью контакта с данной поверхностью, будет оказывать большее давление на эту поверхность из-за увеличения силы. Наконец, при рассмотрении заданной силы постоянной величины, действующей на постоянную площадь данной поверхности, давление, оказываемое этой силой на эту поверхность, будет тем больше, чем больше угол этой силы при ее воздействии на поверхность, достигая максимума, когда эта сила действует перпендикулярно поверхности.

Так же, как твердое вещество оказывает давление на поверхность, на которой он находится в контакте, жидкости и газы также оказывают давление на поверхности и объекты, с которыми они контактируют. Давление, создаваемое идеальным газом на закрытом контейнере, в котором оно ограничено, лучше всего анализировать на молекулярном уровне. Молекулы газа в газовом баллоне перемещаются случайным образом по всему объему контейнера, прикладывая усилие к стенкам контейнера при столкновении. Взяв общую среднюю силу всех столкновений молекул газа, заключенных в контейнер за единицу времени, позволяет правильно измерить эффективную силу молекул газа на стенках контейнера.

Еще один пример. Давайте попробуем отрезать кусочек хлеба двумя разными ножами. Почему при одной же силе, которую мы прикладываем к каждому ножу, получается разный результат? Один нож режет хлеб плохо, он больше ломает его, а другой - идеально (Рис. 2).

Учитывая, что контейнер действует как ограничивающая поверхность для этой чистой силы, молекулы газа оказывают давление на контейнер. Для такого идеального газа, заключенного в жесткий контейнер, давление, создаваемое молекулами газа, может быть рассчитано с использованием закона идеального газа.

Давление в жидкостях

Давление, оказываемое газом, может быть увеличено за счет: увеличения числа столкновений молекул газа в единицу времени за счет увеличения количества молекул газа; увеличивая кинетическую энергию газа за счет увеличения температуры; или уменьшения объема контейнера. предлагает представление закона идеального газа, а также влияние изменения параметров уравнения на давление газа. Другим распространенным типом давления является то, что оказывает статическое жидкое или гидростатическое давление. Гидростатическое давление наиболее легко решается путем обработки жидкости как непрерывного распределения вещества и может рассматриваться как показатель энергии на единицу объема или плотность энергии.

Рис. 2. Разные ножи по-разному режут хлеб

Все дело в том, насколько хорошо заточена режущая кромка лезвия этих ножей. Чем тоньше режущая кромка, тем нож режет лучше.

Что значит лучше? Это значит, что в обоих случаях мы оказывали одну и ту же силу, но результат действия этой силы был разным. Все дело в том, что площадь, по которой распределена эта сила, была разной.

Изменение давления с глубиной

Далее мы обсудим гидростатическое давление в других разделах. Давление идеального газа: это изображение представляет собой закон идеального газа, а также влияние изменения параметров уравнения на давление газа. Давление в статических жидкостях зависит от свойств жидкости, ускорения силы тяжести и глубины внутри жидкости.

Давление как физическая величина

Определить факторы, определяющие давление, оказываемое статическими жидкостями и газами. Гидростатическое давление относится к давлению, оказываемому жидкостью в любой точке пространства внутри этой жидкости, предполагая, что жидкость является несжимаемой и покоящейся. Давление внутри жидкости зависит только от плотности жидкости, ускорения силы тяжести и глубины внутри жидкости. Давление, оказываемое такой статической жидкостью, растет линейно с увеличением глубины. Давление в газе зависит от температуры газа, массы одной молекулы газа, ускорения силы тяжести и высоты в газе. Несжимаемый: не может быть сжат или сжат. статическое равновесие: физическое состояние, в котором все компоненты системы находятся в состоянии покоя, а чистая сила равна нулю по всей системе. Давление определяется простейшими терминами как сила на единицу площади.

Каждый из вас может привести огромное количество примеров из собственного жизненного опыта. Это ситуация, когда мы стоим на рыхлом снегу на лыжах или просто на ногах. В одном случае мы не будем проваливаться, в другом - глубоко погрязнем в снегу. Острая игла будет прокалывать ткань лучше, чем игла с затупленным концом (Рис. 3).

Однако при работе с давлениями, оказываемыми газами и жидкостями, наиболее удобно приближаться к давлению как мера энергии на единицу объема с помощью определения работы. Поскольку для газов и жидкостей сила, действующая на систему, способствующую давлению, не действует на определенную точку или конкретную поверхность, а скорее как распределение силы, более адекватным является анализ давления как меры энергии на единицу объема. Для неподвижных жидкостей и газов давление жидкости или газа в любой точке среды называется гидростатическим давлением.

Рис. 3. Острая и затупленная иглы по-разному прокалывают ткань

Все это свидетельствует о том, что изменение площади, по которой распределена одна и та же сила, приводит к тому, что результат действия этой силы оказывается различным.

В нашем обсуждении постоянно участвуют такие физические величины:

· сила, действующая перпендикулярно некоторой поверхности (стола, батона хлеба, снега и т. д.);

· площадь, по которой эта сила распределена (площадь грани бруска режущей кромки ножа, лыж).

Чем больше величина силы (обозначим ее символом F ) и чем меньше площадь поверхности, по которой она распределена (обозначим ее символом S ), тем больше результат действия этой силы. Следовательно, результат действия силы на некоторую поверхность зависит не от самих этих величин, а от их отношения . Это отношение называется давлением и обозначается латинской буквой р (от слова pressure - давление).

Рис. 4. Эта формула представляет собой определение новой физической величины - давления

Давлением называется физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно некоторой поверхности, к площади этой поверхности (Рис. 4).

Сила, действующая перпендикулярно некоторой поверхности, называется силой давления.

Роль силы давления может выполнять вес тела или любая другая сила упругости.

В системе СИ сила измеряется в ньютонах, площадь - в квадратных метрах. Таким образом, давление измеряется в ньютонах на квадратный метр. Эта единица давления имеет особое название - паскаль (Рис. 6), в честь французского ученого Блеза Паскаля (Рис. 5).

Рис. 5. Блез Паскаль (1623-1662)

Рис. 6. Давление в системе СИ измеряется в паскалях

Один паскаль (Па) - это давление, создаваемое силой давления в 1 ньютон, равномерно распределенной по поверхности площадью один квадратный метр.

Один паскаль - небольшое давление. Примерно такое давление создает лежащий на столе листок из школьной тетради. Поэтому очень часто используют кратные единицы давления:

гектопаскаль (гПа) 1 гПа = 100 Па = 10 2 Па;

килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1000 Па = 10 3 Па;

мегапаскаль (МПа) 1 МПа = 1000000 Па = 10 6 Па.

Теперь мы можем вернуться к вопросу, который обсуждался в самом начале этого урока: зависит ли действие тела на поверхность от того, какой гранью мы положили его на ту поверхность.

Рис. 7а. Сила распределена по большей площади

Рис. 7б. Та же сила распределена по меньшей площади

В первом случае сила давления бруска (его вес) распределена по большей площади, а во втором - по меньшей. Поскольку в формуле для вычисления давления площадь стоит в знаменателе дроби, мы получаем, что в первом случае (рис. 7а) брусок оказывает на опору меньшее давление, а во втором (рис. 7б) - большее.

Итак, для того чтобы увеличить давление, нужно уменьшить площадь, по которой распределена сила давления. Поэтому режущие кромки инструментов необходимо затачивать (Рис. 8).

Рис. 8. Режущие кромки ножей, пил и других инструментов затачивают для уменьшения площади, по которой распределена приложенная к ним сила

В тех случаях, когда давление необходимо не увеличивать, а уменьшать, этого можно достигнуть путем увеличения площади поверхности, к которой приложена сила. Например, для уменьшения давления шины грузовых автомобилей делают шире, чем шины легковых автомобилей. Для того чтобы тяжелый трактор или танк не проваливался в рыхлый грунт, на них устанавливают не колеса, а широкие и длинные гусеницы (Рис. 9).

Рис. 9. Для уменьшения давления на грунт на тяжелые танки и трактора устанавливают не колеса, а гусеницы

Список литературы

Перышкин А. В. Физика. 7 кл. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. - М: Издательство «Экзамен», 2010.
Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. - 17-е изд. - М.: Просвещение, 2004.