Образовака🌡️ Физика7 классДавление твёрдых тел, жидкостей и газов

Давление твердых тел

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 106.

Из курса физики 7 класса известно, что давление — это мера распределения силы по некоторой площади. Такое распределение имеет некоторые особенности, в зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находится тело: в газообразном, жидком или твёрдом. Рассмотрим подробнее особенности давления твердых тел, приведём формулу давления твердого тела.

Различия в приложении сил

Сила является мерой механического взаимодействия между телами.

Однако для точного моделирования такого взаимодействия нередко требуется не только величина этой силы, но и способ приложения.

К примеру, если опереться о поверхность стола рукой, то поверхность лишь едва заметно прогнётся. Если с той же силой нажать на столешницу отвёрткой, в столешнице появится более глубокий след, который не вернётся в прежнее состояние после снятия нагрузки. Наконец, если с той же силой нажать на столешницу шилом, шило глубоко войдёт в дерево, а если толщина столешницы невелика, её можно даже проколоть насквозь.

Заметим, что такое прямое приложение силы возможно лишь в случае твёрдых тел, не изменяющих свою форму. Для жидких или газообразных тел приложение силы имеет некоторые особенности. Например, при этом требуется замкнутое пространство.

Такие разные результаты получаются из-за того, что одна и та же сила в первом случае распределена по всей поверхности ладони, во втором — она приходится на небольшую площадь жала отвёртки, а в случае шила вся сила будет сосредоточена на очень малой площади острия. Именно поэтому у канцелярской кнопки с одной стороны имеется широкая «шляпка», на которую легко надавить, а с другой стороны — остриё, которое легко войдёт в дерево.

«Мера сосредоточения» силы характеризуется такой физической величиной, как давление.

Давление как мера сосредоточения силы

Очевидно, что чем больше прилагаемая сила, тем большее воздействие она оказывает при прочих равных. Следовательно, величина давления твердого тела должна быть пропорциональна силе.

С другой стороны, воздействие будет тем больше, чем меньше будет площадь, на которую распределена одна и та же сила. Значит, величина давления должна быть обратно пропорциональна площади приложения.

Из этих двух утверждений следует окончательная формула давления (используется обозначение $p$):

$$p={F\over S}$$

где:

$p$ — давление;
$F$ — прилагаемая сила;
$S$ — площадь, по которой распределена прилагаемая сила.

По данной формуле можно получить единицу измерения давления. Поскольку сила в системе СИ измеряется в ньютонах, а площадь в квадратных метрах, то единицей измерения давления является ньютон на квадратный метр, или паскаль (обозначается «Па»):

$$1 Па = {1 Н \over 1 кв. м.}$$

Один паскаль — это весьма небольшое давление. Такое давление создаётся алюминиевой фольгой толщиной 0,04 мм. В самом деле, алюминиевая фольга такой толщины площадью 1 кв. м. весит около 108 г. Следовательно, сила, с которой эта фольга давит на поверхность, равна 1 ньютону. Подставив в формулу площадь и силу, мы получим давление 1 паскаль.

Что мы узнали?

Давление — это мера сосредоточения силы. Она равна отношению величины силы к площади, на которую сила распределена. Единицей давления является ньютон на квадратный метр, или паскаль.