Нам неоднократно приходилось
наблюдать, как действие одной и той же силы приводит к разным
результатам. Например, как бы сильно мы не давили на доску, нам вряд ли
удастся проткнуть её пальцем. Но, действуя с той же силой на шляпку
канцелярской кнопки, мы легко загоняем острый конец в ту же самую доску.
Чтобы не проваливаться в глубокий снег, человек надевает лыжи. И хотя
вес человека при этом не меняется, на лыжах он не продавливает
поверхность снега. (Приложение, рис.1)
Эти и множество других примеров показывают, что результат действия
силы зависит не только от её численного значения, но и площади
поверхности, одна и та же сила оказывает разное давление.
Давлением называют отношение силы, действующей на поверхность тела
перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности:
давление=силаплощадь
Давление принято обозначать буквой р. Поэтому можно записать формулу, используя буквенные обозначения (вспомним, что сила обозначается буквой F, а площадь – S):
p=FS
Давление показывает, какая сила действует на единицу площади
поверхности тела. Единица давления – Паскаль (Па). Давление в один
Паскаль оказывает сила в один Ньютон на площадь в один квадратный метр: 1
Па = 1 Н/1м².
Силу, которая создаёт давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.
Если умножить давление на величину площади поверхности, то можно вычислить силу давления:
сила давления = давление * площадь,
или то же самое в буквенных обозначениях:
F = p∙ S
Чтобы уменьшить давление, достаточно увеличить площадь, на которую
действует сила. Например, увеличивая площадь нижней части фундамента,
тем самым уменьшают давление дома на грунт. У тракторов большая опорная
площадь гусениц, поэтому, несмотря на значительный вес, их давление на
грунт не так велико.
В случаях, когда необходимо увеличить давление, уменьшают площадь
поверхности (при этом сила давления остаётся той же). Так, для
увеличения давления затачивают колющие и режущие инструменты – ножницы,
ножи, иглы, кусачки. (Приложение, рис.2)
Практическое применение
3.1. Расчёт давления человека на лыжах и без них.
Для того, чтобы рассчитать давление человека, которое он оказывает, стоя на лыжах воспользуемся формулой:
p =
Моя масса равна 56 килограммов. Зная, что сила тяжести рассчитывается по формуле Fт = mg ; основная формула примет следующий вид: p = ; где S – площадь обеих лыж, зная размеры лыж, вычислим её.
Размеры лыжи 1,6м * 0,07 м; то S1 = 1,6 0,07 = 0,112 (м ²) (Это площадь одной лыжи, а у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:
p = 5602*0,112 =5600,224 = 2500= 2500Па
Теперь рассчитаем давление, которое я оказываю, стоя на полу. Вычислим размеры подошвы обуви с помощью палетки
S2 = 0,002м² (это площадь одной подошвы, у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:
Р2 = 5600,002*2 = 140000 Па
В результате полученных вычислений выяснили – давление на лыжах равно 2500 Па, а давление без лыж на опору 140000 Па.
Р 1 < Р 2
2500Па < 140000 Па в 56 раз
В результате полученных вычислений площадь лыж равна 0,224м², а площадь подошвы равна 0,004м².
S1 > S2
0,224м² > 0,004 м² в 56 раза.
Отсюда можно сделать следующий вывод: во сколько раз увеличиваем
площадь опоры, во столько же раз уменьшается давление, которое мы
создаем на опору.
Кроме всего прочего, в
природе и процессах встречается статическое и полное давление.
Статическое давление - это давление, которое замеряется от потока
рабочего тела (т.е. его естественное давление). Полное давление
(давление по заторможенным параметрам) - это давление, замеренное
непосредственно в потоке (т.е. при торможении потока перед датчиком).
Давление влияет на человека в большей степени, чем температура,
поскольку по температуре человеческое тело имеет некоторый запас, а по
давлению - очень маленький. Именно поэтому пожилые и больные люди очень
чутко реагируют на изменение давления. Для технических нужд используются
приборы измерения давления - манометры, для гидрометеослужб -
барометры.