Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

§ 36. Способы уменьшения и увеличения давления — Физика 7 класс (Перышкин)

Краткое описание:

Есть такие явления в физике, про которые однозначно не скажешь, полезные они или вредные. Среди уже изученных такое – трение. А вот теперь ещё давление.
Нужно, чтобы тяжёлые тела не проваливались, не оседали в землю. Нужно, чтобы дома, тяжелые машины стояли, ехали, не проваливаясь. Для этого они не должны оказывать большого давления на землю, значит, это давление надо, по возможности уменьшить.
С другой стороны, иногда надо, чтобы тело оказало как можно большее давление. Так с гвоздями, ножами, канцелярскими кнопками, иглами и т.д. Если они не будут сильно давить, но не разрежут, не проткнут. Значит, конструкция. Форма их должна быть такова, чтобы давление стало как можно больше.
Зная, от чего зависит давление, можно сделать тела такими, чтобы, где надо, они давили сильнее, где надо наоборот меньше. О способах уменьшения и увеличения давления в технике рассказывается в параграфе тридцать четыре. А также о том, как природа учла требования к давлению в строении животных и растений.

Мальчик 10 лет, идущий по земле, производит давление на нее в размере примерно 15 кПа. А огромный и мощный гусеничный трактор, весом в сотни раз больше мальчика, производит давление на землю около 50 Кпа, то есть, всего лишь в три раза больше. Это достигается за счет применения гусениц и увеличения площади соприкосновения трактора с Землей. Это пример уменьшения давления.

Твердую металлическую проволоку часто очень трудно согнуть, не то что сломать, и она может выдержать приличные нагрузки, но при этом, применив специальные ножницы по металлу, почти всякому по силам разрезать проволоку на части. В данной ситуации при небольшой, казалось бы, силе давления достигается ощутимый эффект благодаря уменьшению площади соприкасающихся поверхностей. Острые грани ножниц во много раз усиливают наши пальцы и помогают разрезать крепкую проволоку почти так же легко, как хлеб или колбасу. Это пример увеличения давления.

Человек изобрел множество способов увеличения или уменьшения давления, в зависимости от потребности. Значительно уменьшая площадь, и незначительно увеличивая силу производимого давления, можно в десятки и сотни раз повысить производимое давление. И наоборот, увеличив площадь опоры, мы в разы уменьшим давление на поверхность или тело. Приведем примеры увеличения и уменьшения давления.

Примеры увеличения и уменьшения давления

Шины тяжелых грузовых автомобилей и шасси самолетов делают очень широкими по сравнению с легковыми. Все знают, что вездеход может проехать по практически любой местности, часто недоступной для человека. А достигается это во многом именно благодаря применению гусениц, во много раз увеличивающих площадь соприкосновения с Землей. Для увеличения проходимости луно- и марсоходов увеличивается количество и площадь поверхности их колес.

С другой стороны, часто встречаются ситуации, когда нам, наоборот, необходимо увеличить давление, не увеличивая в разы применяемую силу. Например, чтобы вдавить в дерево канцелярскую кнопку, нам не нужен молоток и другие методы силового воздействия. Достаточно надавить пальцем. Это достигается уменьшением площади соприкасающихся поверхностей или, если по-простому, то кнопка имеет очень тонкое острие. С той же целью максимально затачивают ножи, ножницы, пилы, иглы, резцы и прочие инструменты. Острые края имеют маленькую площадь соприкосновения с обрабатываемой поверхностью, благодаря чему малой силой воздействия создается значительное давление, и работа с такими инструментами становится заметно легче. С той же целью остро отточены когти, клыки и шипы в дикой природе. Это колющие либо режущие приспособления, с помощью которых облегчают себе жизнь братья наши меньшие.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Каждый слайд появляется на экране ИД по щелчку.

Каждый элемент слайда тоже появляется по щелчку по мере необходимости.

С 5 и 17 слайдами работают учащиеся у доски (каждая картинка появляется по ходу объяснения и ответа учащегося по щелчку)

Задание «подготовить историческую справку о Блезе Паскале» было задано учащимся заранее.

Использование презентации позволяет улучшить наглядность изучаемого материала, что способствует развитию познавательного интереса к предмету.

Цель урока:

• Образовательные: Сформировать общие представления о давлении, силе давления, его единицах и способах изменения давления;
• Развивающие : развитие экспериментальных умений, навыков, логического мышления, обоснование своих высказываний, развитие навыков работы в группе, обосновывать необходимость увеличения или уменьшения давления;
• Воспитательные: формирование навыков самостоятельной работы, воспитание чувства сотрудничества в процессе совместного выполнения учебного задания.

Оборудование: мультимедиа проектор, компьютер, презентация.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока

I. Организационный момент .

(слайд 1, 2)

II. Повторение изученного материала.

1. Учитель:

«Вышел слон на лесную дорожку,
Наступил муравью он на ножку.
И вежливо очень сказал муравью:
«Можешь и ты наступить на мою». (слайд 3)

Вопросы учащимся:

1. «Одинаковый ли результат получится в итоге?».
2. От чего же зависит действие одного тела на другое? (слайд 4)
   Ответ: от силы.
3. От чего зависит сила, приложенная к телу?
   Ответ: от модуля, направления и точки приложения.
4. Что происходит с телом, если на него действует сила?
   Ответ: тело может изменить свою скорость или деформироваться.

Учащийся выходит к интерактивной доске (ИД) и показывает, что результат действия силы (деформация тела) зависит от величины силы. (слайд 5)

1. Скажите, результат действия силы зависит только от её величины, точки приложения и направления?

(учащиеся обсуждают рисунки слайда 6, 7 и делают вывод)

Вывод учащихся:

Еще и от площади поверхности, перпендикулярно которой она действует.

III. Изучение нового материала.

(слайд 8)

Учитель:

1. Физическая величина, характеризующая действие силы, приложенной перпендикулярно к поверхности, на которую она действует, называется давлением.

Вопрос: Что необходимо знать, чтобы найти давление?

Ответ: силу и площадь.

(Учитель вводит обозначение «давления» и вместе с учащимися записывает формулу для вычисления давления и единицу измерения давления)

2. Учащийся сообщает историческую справку о Блезе Паскале (слайд 9)

3. Единицы измерения давления, используемые на практике (слайд 10):

(самостоятельная работа учащихся с последующей проверкой)

• 1 кПа=….
• 1 мкПа=…
• 1 мПа=…
• 1 гПа=….
• 1 МПа=

4. Вывод формул для расчета силы и площади поверхности (слайд 11)

(горизонтальная черта – деление, вертикальная – умножение)

5. Физкультминутка (слайд 12)

Учитель: Пожалуйста, встаньте.

- Вы сейчас оказываете давление на пол?

- Изменится ли давление, если мы: поднимем руки, разведем их в стороны?

- А можно ли увеличить это давление?

- А как уменьшить давление?

6. Итак, физкультминутка нам показала, что давление не является постоянной величиной и его можно изменить (слайд 13)

IV. Закрепление изученного материала

1. Посмотрите на рисунки. Сформулируйте задачу и объясните (слайд 14)

(учащиеся самостоятельно составляют задачи по рисункам и решают их)

2. Ответьте на вопросы (слайд 15)

3. Работа по ИД (слайд 17)

Посмотрите на тела на рисунках. Подумайте, какие из них увеличивают давление, производимое на опору, а какие уменьшают, и поставьте на соответствующее место.

V. Итог урока.

(слайд 18)

Вопросы:

1. Какая физическая величина называется давлением?
2. Что необходимо знать, чтобы найти давление; как обозначается; формула для расчета; единицы измерения давления?
3. Какими способами можно увеличить или уменьшить давление?
4. В каких случаях давление необходимо увеличить; уменьшить?
5. Сопоставьте:

Домашнее задание: § 33, 34

Список используемой литературы. Электронные издания.

1. Учебное электронное издание «Интерактивный курс физики для 7-11 классов», «Физикон», 2004.
2. «Открытая физика 1.1», ООО «Физикон», 1996-2001, под редакцией профессора МФТИ С.М. Козелла.
3. «Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 класс», ГУ РЦ ЭМТО, «Кирилл и Мефодий», 2003.
4. «Физика 7 класс», издательство «Дрофа», 2001.

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 - 50 кПа, т. е. всего в 2 - 3 раза больше, чем давления мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую 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, 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 мм², то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м² = 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. Потому-что острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большее 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.

Давление газа.

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 (рисунок 1). Молекул в газе много, потому что и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см² за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, оно и создает давления газа.

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

Рассмотрим следующий опыт (рисунок 2). 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 шара.
Как объяснять этот опыт?

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.

Наоборот, при увеличении объема это 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 большое давление.

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 газ, и баллоны нельзя нагревать, тем более, когда он накрепко заполнен газом. Потому, что как мы уже понимаем, может произойти взрыв, с очень неприятными последствиями.