• admin
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 1 272
  • 6-09-2015, 22:18

Чому, коли ми приколює аркуш паперу канцелярською кнопкою, кнопка проколює папір, а не палець? Адже сила, діюча на палець і на папір, однакова. Чому, стоячи на лижах, ми не провалюємося в сніг, а без лиж провалюємося? Навіщо потрібно точити ножі? Відповіді на ці питання ви зможете дати, вивчивши цей урок.


Тема: Тиск твердих тіл, рідин і газів

Урок: Тиск

 

1. Одна і та ж сила може надавати різну дію

Коли яке-небудь тіло стоїть на опорі, воно своєю вагою діє на цю опору. А чи має значення, як розташувати це тіло на опорі? Буде вона лежати на більшій або меншій своєї межі? Саме це нам і належить вивчити сьогодні на уроці (Рис. 1).

Рис. 1. Одна і та ж сила (вага тіла) може бути розподілена за різної площі

Ще один приклад. Давайте спробуємо відрізати шматочок хліба двома різними ножами. Чому при одній силі, яку ми прикладаємо до кожного ножа, виходить різний результат? Один ніж ріже хліб погано, він більше ламає його, а інший – ідеально (Рис. 2).

Рис. 2. Різні ножі по-різному ріжуть хліб

Вся справа в тому, наскільки добре заточена ріжуча кромка леза цих ножів. Чим тонше ріжуча кромка, тим ніж ріже краще.

Що значить краще? Це означає, що в обох випадках ми робили одну і ту ж силу, але результат дії цієї сили була різною. Вся справа в тому, що площа, на якій розподілена ця сила, була різною.

Кожен з вас може навести величезну кількість прикладів з власного життєвого досвіду. Це ситуація, коли ми стоїмо на пухкому снігу на лижах або просто на ногах. В одному випадку ми не будемо провалюватися, в іншому – глибоко загрузнемо в снігу. Гостра голка буде проколювати тканину краще, ніж голка з затупленим кінцем (Рис. 3).

Рис. 3. Гостра і затуплення голки по-різному проколюють тканина

Все це свідчить про те, що зміна площі, по якій розподілена одна і та ж сила, призводить до того, що результат дії цієї сили виявляється різним.

2. Тиск і сила тиску

У нашому обговоренні постійно беруть участь такі фізичні величини:

· сила, що діє перпендикулярно деякій поверхні (столу, батона хліба, снігу і т. д.);

· площу, по якій ця сила розподілена (площа грані бруска ріжучої кромки ножа, лиж).

Чим більша величина сили (позначимо її символом F) і чим менше площа поверхні, по якій вона розподілена (позначимо її символом S), тим більше результат дії цієї сили. Отже, результат дії сили на деяку поверхню залежить не від самих цих величин, а від їх відносини. Це відношення називається тиском і позначається латинською літерою р (від слова pressure – тиск).

Рис. 4. Ця формула являє собою визначення нової фізичної величини – тиску

Тиском називається фізична величина, рівна відношенню сили, що діє перпендикулярно до деякої поверхні, до площі цієї поверхні (Рис. 4).

Сила, що діє перпендикулярно деякій поверхні, називається силою тиску.

Роль сили тиску може виконувати вага тіла або будь-яка інша сила пружності.

В системі СІ сила вимірюється в ньютонах, площа в квадратних метрах. Таким чином, тиск вимірюється в ньютонах на квадратний метр. Ця одиниця тиску має особливу назву – паскаль (Рис. 6), на честь французького вченого Блеза Паскаля (Рис. 5).

Рис. 5. Блез Паскаль (1623-1662)

Рис. 6. Тиск в системі СІ вимірюється в паскалях

Один паскаль (Па) – це тиск, створюваний силою тиску в 1 ньютон, рівномірно розподіленої по поверхні площею один квадратний метр.

Один паскаль – невеликий тиск. Приблизно такий тиск створює лежить на столі аркуш зі шкільного зошита. Тому дуже часто використовують кратні одиниці тиску:

гектопаскаль (гПа) 1 гПа = 100 Па = 102 Па;

килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1000 Па = 103 Па;

мегапаскаль (МПа) 1 МПа = 1000000 Па = 106 Па.

3. Як управляють величиною тиску

Тепер ми можемо повернутися до питання, яке обговорювалося на самому початку цього уроку залежить дія тіла на поверхню від того, який гранню ми поклали його на ту поверхню.

Рис. 7а. Сила розподілена по більшій площі

Рис. 7б. Та ж сила розподілена по меншій площі

У першому випадку сила тиску бруска (його вага) розподілена по більшій площі, а в другому – з меншою. Оскільки у формулі для обчислення тиску площа стоїть в знаменнику дробу, ми отримуємо, що в першому випадку (рис. 7а) брусок надає на опору менший тиск, а в другому (рис. 7б) – більше.

Отже, для того щоб збільшити тиск, потрібно зменшити площу, по якій розподілена сила тиску. Тому ріжучі кромки інструментів необхідно заточувати (Рис. 8).

 

Рис. 8. Ріжучі кромки ножів, пив і інших інструментів заточують для зменшення площі, по якій розподілена прикладена до них сила

У тих випадках, коли тиск необхідно не збільшувати, а зменшувати, цього можна досягти шляхом збільшення площі поверхні, до якої прикладена сила. Наприклад, для зменшення тиску шини вантажних автомобілів роблять ширше, ніж шини для легкових автомобілів. Для того щоб важкий трактор або танк не провалювався в пухкий ґрунт, на них встановлюють не колеса, а широкі і довгі гусениці (Рис. 9).

Рис. 9. Для зменшення тиску на грунт на важкі танки і трактора встановлюють не колеса, а гусениці

 

Список літератури

Перышкин А. В. Фізика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М: Дрофа, 2010.
Перышкин А. В. Збірник задач з фізики 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Видавництво «Іспит», 2010.
Лукашик в. І., Іванова О. В. Збірник задач з фізики для 7-9 класів загальноосвітніх установ. – 17-е изд. – М: Просвітництво, 2004.