Сила давления как пишется - Napishi.top - правописание и грамматика

Содержание:

Сила давления и единицы давления:

Вы уже знаете, что действие одного тела на другое характеризуют приложенной к нему силой. От чего зависит результат действия этой силы на тело?

Наблюдение 1. Из собственного опыта вы знаете, что очень тяжело идти по глубокому рыхлому снегу, поскольку ноги глубоко проваливаются в нём, а на лыжах передвигаться намного легче, так как проседание снеговой поверхности в этому случае значительно меньше. В обоих случаях вы действуете на снег с одинаковой силой, но площадь поверхности, на которую она распределяется в случае лыж значительно больше, чем в случае обуви, поэтому и деформация снега оказывается разной. Стоя на лыжах, выдавите на каждую единицу площади поверхности снега с силой, меньшей во столько раз, во сколько раз площадь поверхности лыж больше площади подошв обуви.

Наблюдение 2. Легковой автомобиль, в отличие от гусеничного трактора или болотохода, не может проехать по болотистой местности, хотя его вес намного меньше веса трактора. Рассмотрев колёса легкового автомобиля и гусеницы трактора, вы убеждаетесь в том, что площадь поверхности гусениц намного больше, чем колес.

Результат действия силы на поверхность зависит не , только от её значения, но и от площади той поверхности, перпендикулярно к которой она действует.

Убедимся в этом с помощью опытов.

Опыт 1. Заполним стеклянный сосуд песком. На песок поставим столик ножками вверх и на него — гирю массой 2 кг. Результат: столик почти не погрузился в песок (рис. 93, а). Поставим столик ножками на песок и на него — снова гирю массой 2 кг. Результат: ножки стола увязли в песке (рис. 93, б). Возьмём столик с острыми ножками. Поставим его ножками на песок, положив сверху ту же гирю массой 2 кг. Результат: заострённые ножки полностью погрузились в песок (рис. 93, в).

Опыт свидетельствует, что чем меньше площадь опоры столика, тем глубже он погружается в песок под действием одинаковой силы.

Опыт 2. Возьмём два столика. Площадь поверхности ножек одного столика вдвое больше, чем второго. Положим на столики груз, причем на столик с большей площадью поверхности ножек положим вдвое больший груз. Результат действия силы будет одинаковый.

В рассмотренных примерах имела значение сила, действующая перпендикулярно к поверхности тела. Такую силу называют силой давления.

Величину, которая определяется отношением значения силы давления к площади поверхности, на которую она действует, называют давлением.

Давление обозначают малой латинской буквой р. Итак, чтобы определить давление р, нужно силу F , действующую перпендикулярно к поверхности, поделить на площадь этой поверхности S, т. е.

Единицей давления является один паскаль (1 Па), она названа в честь французского учёного Блеза Паскаля. Давление 1 Па создаёт сила давления 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м², то есть 1 Па = = 1 .

На практике ещё используют кратные единицы давления: гектопаскаль (гПа), килопаскаль (кПа):
Зная давление, можно определить силу давления, действующую на поверхность тела. Давление показывает, какая сила давления действует на единицу площади, поэтому эта сила давления равна произведению давления и площади поверхности:.

Всем хорошо известно, что во время шитья иглой швеи пользуются напёрстком. Иглу делают очень острой, чтобы умеренной силой пальцев создавать большое давление на ткань и прокалывать её. Но во время нажима пальца на иглу она с такой же силой давит на палец. Конец иглы со стороны ушка делают притуплённым, но во время работы давление на кожу пальца может быть очень большим, достаточным, чтобы ее поранить. Прочный металлический наперсток надежно защищает палец.

Почему подушка мягкая? Почему удобно лежать на перине или на надувном матрасе, а лежать на досках или твёрдой поверхности неудобно ? Оказывается, ощущение мягкости или твёрдости зависит не от свойства материала, а от значения давления на поверхность тела. Сделаем небольшие расчеты.

Будем считать, что масса взрослого человека составляет 60 кг, что равно весу приблизительно 600 Н, а поверхность тела — приблизительно 2 м². Если человек лежит в кровати на перине, которая прогибается и будто охватывает тело, с ней соприкасается приблизительно четверть всей поверхности его тела, т. е. 0,5 м² Расчёты по таким данным дают давление 1200 Па. А если человек ляжет на твердую поверхность, то площадь соприкосновения будет составлять около 0,01 м². Это соответствует давлению 60 000 Па, т. е. давление тела на твёрдую поверхность увеличится в 50 раз, отсюда и неудобства.

В разных областях современной техники приходится решать задачи получения высоких давлений, снижения давления или сохранения его в заданных границах. Проблема давления играет важную роль в транспорте. Дороги и железнодорожные пути должны надежно выдерживать давление разных транспортных средств. Этого достигают, уменьшая вес транспортных средств и увеличивая их площадь опоры. Колеса легкового автомобиля производят на дорогую давление около 300 кПа. Чтобы уменьшить давление на дорогу грузовых автомобилей, их делают многоосными, с колёсами большого диаметра, используют гусеницы. Так, давление, производимое трактором Т-130, вес которого — сотни тысяч ньютонов, равен 27 кПа. Это в 1,5 раза больше давления, которое оказывает на дорогу человек весом 600 Н.

С помощью чрезвычайно тонкого инструмента — жала — оса создаёт давление, соизмеримое с давлением во время взрыва (33 000 000 000 Па).

Кстати:

В Арктике и Антарктике на научных станциях пользуются такими транспортными средствами, как снегоходы «Пингвин» и «Харьковчанка». Снегоход «Харьковчанка» имеет дизельный двигатель мощностью 736 кВт и запас горючего на 1500 км. При массе 35 т он имеет гусеницы шириной 1 м, что даёт ему возможность преодолевать снежную целину, ледовые торосы, крутые склоны. Снегоход имеет утеплённую кабину площадью 25 м² с мощной отопительной системой, специальной герметичной обшивкой, позволяющей работать даже при морозах ниже — 70 ⁰С. В кабине есть спальные места, радиорубка, рабочая комната, кухня, сушилка, гардероб, санузел. Размеры снегохода: длина — 8,5 м, ширина — 3,5 м, высота — 4,2 м.

Пример №1

С какой целью под головку болта и гайку подкладывают широкие металлические кольца — шайбы, особенно когда скрепляют деревянные детали (рис. 94)?

Ответ: во избежание повреждений деталей уменьшают на них давление за счёт увеличения площади контактной поверхности.

Пример №2

Взрослый человек, у которого площадь подошв обуви равна 450 см², давит на пол с силой 700 Н. Определите давление человека на пол.

Дано:

F = 700 Н

S = 450 см² = 0,0450 м²

р — ?

Решение:

Определим давление человека на пол по формуле:

Ответ: давление человека на пол равно 15 556 Па.

Давление жидкостей и газов и закон Паскаля

Опыт 1. Возьмём три цилиндрических сосуда: в один положим деревянный брусок, в другой насыпем какой-либо крупы или песку, а в третий нальём воды (рис. 96).

Деревянный брусок вследствие действия на него силы тяжести будет давить лишь на дно сосуда. Горох будет давить не только на дно, а и на стенки сосуда во всех точках касания горошин. Каждая горошина внутри сжата со всех сторон соседними горошинами и вследствие действия сил упругости сама будет давить во все стороны на горошины. Эти силы давления будут тем больше, чем глубже лежит горошина, т. е. чем больший слой гороха давит на неё сверху.

Вода, налитая в сосуд, вследствие большой подвижности молекул будет давить на дно и стенки сосуда. Каждая частица внутри воды будет сжата со всех сторон соседними частицами и вследствие упругости будет с такой же силой давить на соседние частицы. Эти силы будут тем больше, чем глубже будет находиться частица.

На рис. 97, а изображён прибор, который называют шаром Паскаля. Он имеет в разных местах поверхности маленькие отверстия. К нему присоединена трубка-цилиндр, в которую вставлен поршень. Если набрать в шар воды и нажать на поршень, то увидим, что струйки воды сквозь отверстия бьют во все стороны с одинаковой силой. Это объясняется тем, что поршень давит на поверхность жидкости в трубке. Частицы воды передают давление поршня другим частицам, которые лежат глубже. Таким способом давление поршня передаётся на все частицы воды в шаре. Вследствие этого часть воды выталкивается из шара в виде струек, бьющих изо всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то из всех отверстий шара начнут выходить струи дыма (рис. 97, б).

Это подтверждает, что и газы передают давление, оказываемое на них, во все стороны одинаково.

Давление, оказываемое на жидкость или газ внешними силами, передаётся жидкостью или газом одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называют законом Паскаля.

На законе Паскаля основывается действие шприца: давление пальца врача на поршень шприца передаётся без изменений жидкости, содержащейся в нём, и лекарство выходят через иглу шприца.

Опыт 2. В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой плёнкой, нальём воду (рис. 98, а). Дно трубки прогнётся. Значит, на дно действует сила давления воды. Чем больше наливаем воды, тем более прогибается плёнка. Но каждый раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке находится в равновесии, так как кроме силы тяжести на воду действует сила упругости резиновой плёнки.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в более широкий сосуд с водой. Видим, что по мере опускания трубки вниз резиновая плёнка постепенно распрямляется (рис. 98, б). Полное распрямление плёнки показывает, что давление на неё сверху и снизу одинаковое. Значит, в жидкости существует давление, направленное снизу вверх, и на этой глубине оно равно давлению, направленному сверху вниз.

Если выполнить опыт с трубкой, в которой резиновая плёнка закрывает боковое отверстие (рис. 99, а, б), то мы убедимся, что боковое давление жидкости на резиновую плёнку также будет одинаковым с обеих сторон.

Опыт 3. Сосуд, дно которого может отпадать, опускаем в банку с водой (рис. 100, а). Дно при этом плотно прижимается к краям сосуда давлением воды снизу вверх. Потом в сосуд осторожно нальём воды. Когда уровень воды в ней совпадёт с уровнем воды в банке, дно оторвётся от сосуда (рис. 100, б). В момент отрывания на дно давит сверху столб жидкости в сосуде, а снизу — столб воды, находящейся в банке. Эти давления одинаковы по значениям, однако дно отрывается от сосуда под действием силы тяжести.

Согласно закону Паскаля давление внутри жидкости на одном уровне одинаково во всех направлениях. Давление увеличивается с глубиной.

Давление жидкостей, обусловленное силой тяжести, называют гидростатическим.

А как рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда ?

Чтобы ответить на этот вопрос припомним, что для того, чтобы определить плотность вещества р, нужно массу тела m разделить на его объём V, т. е.:

Единицей плотности в СИ является один килограмм на кубический метр .

Из формулы для плотности можно определить массу тела. Для этого нужно плотность вещества р умножить на объем тела V, т. е.:

Теперь возвратимся к рис. 98 в опыте 2. Рассчитаем давление, которое создаёт столбик жидкости высотой h на дно цилиндрического сосуда. Мы уже знаем, что давление р равно отношению силы давления F к площади поверхности S, на которую она действует:

В нашей задаче сила давления равно весу жидкости Р :

где m — масса жидкости, которую можем определить через плотность жидкости и объём жидкости V :

Объём цилиндрического столба жидкости V равен произведению площади дна сосуда S и высоты уровня жидкости над дном h: .

С учётом этих соотношений формула для давления приобретёт окончательный вид:

Видим, что гидростатическое давление на любой глубине внутри жидкости зависит только от ее плотности и высоты уровня h: оно равно произведению этих величин и постоянной .

Гидростатическое давление жидкости не зависит ни от формы сосуда, ни от массы жидкости в сосуде, ни от площади его дна. Согласно закону Паскаля это давление на одном уровне жидкости одинаково действует и на дно, и на стенки сосуда.

Кстати:

В 1648 г. Блез Паскаль провёл интересный опыт. Он вставил в закрытую деревянную бочку, наполненную водой, тонкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа, влил в эту трубку кварту

( 0,9 дм³) воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась на значительную высоту, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.

Пример №3

Чем объяснить, что вёдра в форме срезанного конуса очень распространены (рис. 101), хотя они менее устойчивы, и из них больше расплёскивается вода по сравнению с ведрами цилиндрической формы и такой же высоты? Кроме того, конусообразные ведра неудобно нести, так как приходится широко расставлять руки.

Ответ: оказывается, в большинстве случаев вёдра выходят из строя из-за того, что у них выпадает дно. Следовательно, прочность дна определяет долговечность ведра. В ведре конической формы площадь дна меньше, чем в ведре цилиндрической формы такой же вместимости, а потому сила давления на дно меньше. Это единственное преимущество конических ведер оправдывает все другие их недостатки.

Пример №4

Наибольшая глубина, на которой учёные с корабля «Витязь» выловили рыбу, составляет 7200 м. Какое давление создаёт вода на этой глубине?
Дано:

h = 7200м

= 1030

= 9,81

p = ?

Решение:

Давление создаваемое морской водой на глубине, определим по формуле: .

Подставив значения величин, получим:

Ответ: = 72, 75 МПа.

Давление и закон Архимеда

Почему жители севера для передвижения по снегу используют лыжи? Почему женщина, обутая летом в обувь на шпильках, оставляет на мягком асфальте заметные и глубокие следы? Зачем лезвия ножей время от времени натачивают? для чего у гвоздя есть острие? Попытаемся выяснить ответы на эти вопросы.

Давление твердых тел на поверхность и сила давления

Наблюдаем последствия действия силы: Одно из последствий действия силы — деформация тел, при этом чем большая сила действует на тело, тем больше будет деформация. Деформация зависит и от других факторов, в частности от площади поверхности, по которой распределяется действие силы.

В большинстве случаев чем больше площадь поверхности, на которую действует данная сила, тем меньше будет деформация. Проиллюстрируем это утверждение с помощью простого опыта: поставим деревянный брусок на снег сначала гранью меньшей площади, а затем — гранью большей площади (рис. 22.1).

В первом случае снег деформируется сильнее (брусок глубже провалится в снег), хотя в обоих случаях сила, действующая на снег со стороны бруска (то есть вес бруска), одинакова. Можно провести еще один опыт: нажмите с одинаковой небольшой силой на поверхность песка сначала раскрытой ладонью, а затем пальцем — и вы увидите, в каком случае глубина следа будет больше (рис. 22.2).

Определение давления

Для характеристики зависимости результата действия силы от площади поверхности, на которую действует эта сила, используют такое понятие, как давление.

Давление — это физическая величина, которая характеризует результат действия силы и равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности: где p — давление; F — сила давления — сила, действующая на поверхность перпендикулярно этой поверхности; S — площадь поверхности. Единица давления в СИ — паскаль (Па); названа в честь французского ученого Блеза Паскаля (рис. 22.3): [p]=Па. 1 Па — это давление, которое создает сила 1 Н, действуя перпендикулярно поверхности площадью 1 Па — небольшое давление (примерно такое давление оказывает на стол альбомный лист для рисования), поэтому чаще используют кратные единицы давления: гектопаскаль (1 гПа = 100 Па), килопаскаль (1 кПа = 1000 Па), мегапаскаль (1 МПа = 1 000 000 Па). Рассмотрите таблицу и подумайте, почему, например, гусеницы трактора оказывают на грунт намного меньшее давление, чем колеса легкового автомобиля.

Как можно увеличить или уменьшить давление

Из определения давления следует, что давление твердых тел можно изменить двумя способами. Первый способ: изменить силу, действующую на поверхность данной площади. С увеличением силы давление увеличивается; с уменьшением силы давление уменьшается. Второй способ: изменить площадь поверхности, на которую действует данная сила давления. Для увеличения давления площадь нужно уменьшить (именно поэтому натачивают инструменты — ножницы, ножи, шила и т. п.) (рис. 22.4). Для уменьшения давления площадь поверхности нужно увеличить. Рассмотрите рис. 22.5 и объясните, почему человек оказывает на снег большее давление, чем тяжелый вездеход.

Пример №5

Сравните давления, которые оказывают на поверхность снега юные спортсмены — турист и лыжник. Масса каждого из них вместе со снаряжением равна 63 кг. Площадь подошвы ботинка туриста — приблизительно , площадь лыжи — приблизительно . Анализ физической проблемы. Давление, которое оказывает каждый спортсмен, определяется силой давления и площадью, на которую он опирается. В обоих случаях сила давления —это вес спортсмена; он распределяется на две подошвы или две лыжи. Будем считать, что на обе подошвы (лыжи) нагрузка распределяется равномерно. Задачу будем решать в единицах СИ.

Дано:

,,,

Найти:

Решение:

По определению давления:

Здесь Подставив выражения для F и S в формулу давления, имеем: Проверим единицу, найдем значения искомых величин: для туриста:

для лыжника:

Анализ результатов. Давление, создаваемое туристом, приблизительно в 8,6 раза больше давления, создаваемого лыжником. Это реальный результат, ведь при равных силах большее давление создает та сила, которая действует на меньшую площадь.

Ответ:

Итоги:

Давление p — это физическая величина, которая характеризует результат действия силы и равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности: . Единица давления в СИ — паскаль . Для увеличения давления следует уменьшить площадь поверхности, на которую действует сила давления, или увеличить силу давления. Для уменьшения давления нужно увеличить площадь поверхности, на которую действует сила давления, или уменьшить силу давления.

Давление газов и жидкостей. Закон паскаля

Почему при надувании резинового воздушного шарика увеличивается его объем? ответ понятен: в шарике становится больше воздуха. а можно ли увеличить объем шарика без того, чтобы его надувать? Почему налитая в сосуд жидкость создает давление не только на дно сосуда, но и на его боковые поверхности? Почему водитель, нажимая на тормоз, может остановить тяжелый автомобиль? Попробуем «разгадать» эти загадки.

Почему газы создают давление

Положим слегка надутый завязанный воздушный шарик под колокол воздушного насоса (рис. 23.1, а). Если из под колокола откачивать воздух, объем шарика будет увеличиваться (рис. 23.1, б). Почему это происходит?

И снаружи шарика, и внутри него находится воздух (газ). Газ состоит из частиц (атомов и молекул), которые непрерывно движутся во всех направлениях и «бомбардируют» резиновую пленку, создавая на нее давление (рис. 23.2). Понятно, что сила удара одной частицы очень мала. Однако частиц в газе очень много — всего за 1 секунду количество их ударов по поверхности пленки таково, что для его записи требуется число с 23 нулями!

Поэтому общая сила, с которой ударяет такое огромное количество частиц, является значительной. Воздух внутри и снаружи шарика оказывает давление соответственно на внутреннюю и внешнюю поверхности резиновой пленки.

Если эти давления одинаковы, резиновая пленка не растягивается. А вот если давление внутри шарика становится больше внешнего давления, то шарик увеличивает свой объем. Надеемся, теперь вы сможете объяснить, почему воздушный шарик раздувается и тогда, когда мы его надуваем, и тогда, когда откачиваем воздух снаружи шарика.

Заказать решение задач по физике

От чего зависит давление газов

Давление газа создается ударами его частиц, поэтому увеличение как количества ударов, так и силы ударов приводит к увеличению давления газа. Следовательно, давление газов можно увеличить двумя способами. Первый способ — увеличить плотность газа . Для этого можно добавить газ в сосуд (увеличить массу m газа), а можно уменьшить объем V самого сосуда (рис. 23.3)

Второй способ — увеличить температуру газа. Чем выше температура газа, тем быстрее движутся его частицы. Удары частиц о стенки сосуда становятся чаще, сила их ударов возрастает, и в результате давление газа в сосуде увеличивается. Соответственно уменьшение давления газа будет происходить при уменьшении плотности или температуры газа.

Исследование давления жидкостей

В отличие от твердых тел жидкости легко изменяют свою форму — они приобретают форму того сосуда, в котором находятся, другими словами, жидкости текучи. Именно поэтому жидкости оказывают давление и на дно, и на боковые стенки сосуда, в котором находятся (в отличие от твердых тел, которые оказывают давление только на ту часть поверхности, на которую опираются). Если в боковой стенке сосуда, заполненного жидкостью, сделать отверстия, то жидкость польется через них (рис. 23.4).

Следствием текучести жидкостей является также то, что на любое погруженное в жидкость тело жидкость давит со всех сторон.

Закон Паскаля

Благодаря своей текучести жидкость способна передавать давление по всему объему сосуда, в котором находится. Сделав иглой небольшие отверстия в полиэтиленовом пакете, наберем в пакет воду и завяжем. Нажмем на пакет — вода будет выливаться из всех отверстий (рис. 23.5).

Аналогичный эксперимент можно провести с воздухом или другим газом (рис. 23.6). Опираясь на подобные опыты, французский физик Б. Паскаль открыл закон, который сейчас называется закон Паскаля: давление, оказываемое на неподвижную жидкость, передается жидкостью одинаково во всех направлениях. То же самое можно сказать о газах.

Применяем закон Паскаля:

Свойство жидкостей и газов передавать давление во всех направлениях мы наблюдаем в повседневной жизни; это свойство широко используют в технике. Благодаря ему мы имеем возможность слышать, ведь воздух передает звук; работает наша сердечнососудистая система, ведь несмотря на то, что кровеносные сосуды имеют большое количество изгибов, давление, создаваемое сердцем, передается во все части тела. На законе Паскаля основана система торможения многих транспортных средств, действие домкратов, насосов и других гидравлических машин. Рассмотрим принцип действия гидравлических машин на примере гидравлического пресса, который применяют для прессования фанеры и картона, отжима растительных масел, изготовления деталей машин и механизмов и т. п.

Гидравлический пресс — это простейшая гидравлическая машина, которую используют для создания больших сил давления. Гидравлический пресс состоит из двух соединенных между собой цилиндров разного диаметра, заполненных рабочей жидкостью (чаще машинным маслом) и закрытых подвижными поршнями (см. рис. 23.7). Если к поршню меньшего цилиндра приложить силу (см. рис. 23.7, б), то эта сила создаст на поверхность жидкости некоторое дополнительное давление p: где — площадь меньшего поршня. Согласно закону Паскаля это дополнительное давление будет передаваться во все точки жидкости, заполняющей сообщающиеся цилиндры. Следовательно, жидкость начнет давить на поршень большего цилиндра с некоторой силой

где — площадь большего поршня; р — дополнительное давление.

Поскольку имеем: , то есть сила давления, которая действует со стороны жидкости на большой поршень, больше силы, которая действует на малый поршень, во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого: Отношение — это выигрыш в силе. Гидравлический пресс позволяет получить значительный выигрыш в силе: чем больше будут различаться между собой площади поршней, тем большим будет выигрыш в силе (рис. 23.7). По такому принципу работают и другие гидравлические инструменты и устройства. Так, гидравлический подъемник позволяет, приложив небольшую силу, поднять тяжелый автомобиль (рис. 23.8), гидравлический тормоз позволяет остановить автомобиль, приложив незначительную силу давления ноги, и т. д. Опираясь на рис. 23.8, попробуйте разобраться, как работает гидравлический подъемник.

Итоги:

Газ оказывает давление на поверхность в результате многочисленных ударов об эту поверхность частиц газа. Давление газа возрастает при увеличении плотности или температуры газа и уменьшается при уменьшении плотности или температуры газа. Вследствие своей текучести жидкость оказывает давление на дно и боковые стенки сосуда, а также на любое тело, погруженное в данную жидкость. Давление, оказываемое на неподвижную жидкость, передается этой жидкостью одинаково во всех направлениях (закон Паскаля). Свойство жидкостей передавать давление одинаково во всех направлениях положено в основу действия гидравлических машин. Сила, действующая со стороны жидкости на большой поршень гидравлической машины, больше силы, действующей на малый поршень, во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого:

Гидростатическое давление

На рис. 24.1 изображен современник Блеза Паскаля, стоящий на кожаной подушке, заполненной водой. с подушкой соединена открытая сверху трубка — ее исследователь держит в руках. Почему доска, на которой стоит человек, не сжимает подушку полностью и не вытесняет через трубку всю воду наружу?

Получаем формулу для расчета:

Гидростатического давления Вы уже знаете, что в результате притяжения к Земле и благодаря собственной текучести жидкость оказывает давление как на дно, так и на стенки сосуда, в котором содержится. Жидкость оказывает давление и на любое погруженное в нее тело. Давление неподвижной жидкости называют гидростатическим давлением.

Определим гидростатическое давление на дно сосуда. Чтобы упростить расчеты, возьмем цилиндрический сосуд с площадью дна S. Пусть в сосуд налита жидкость плотностью ρ, а высота столба жидкости в сосуде — h (рис. 24.2).

Чтобы вычислить давление, которое создает жидкость на дно сосуда, следует силу F, действующую на дно, разделить на площадь S дна: В данном случае сила F, создающая давление на дно сосуда, — это вес P жидкости. Поскольку жидкость в сосуде неподвижна, вес жидкости равен произведению массы m жидкости на ускорение свободного падения g: Массу жидкости найдем через объем и плотность жидкости: m=ρ ;V объем налитой в сосуд жидкости — через высоту h столба жидкости и площадь S дна сосуда: V= Sh. Следовательно, массу жидкости можно найти по формуле: Подставив последовательно выражения для F и m в формулу давления, получим: Итак, имеем формулу для расчета гидростатического давления — давления, которое создает неподвижная жидкость: Как видим, гидростатическое давление зависит только от плотности жидкости и высоты столба жидкости в сосуде.

Проводим исследования и делаем выводы:

Зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости впервые продемонстрировал Блез Паскаль. Взяв бочку, до краев заполненную водой, исследователь герметично закрыл ее крышкой со вставленной длинной тонкой трубкой. Поднявшись на балкон второго этажа жилого дома, Паскаль вылил в трубку всего один стакан воды. Вода заполнила всю трубку и создала на стенки и дно бочки такое огромное давление, что в боковых стенках бочки появились щели (рис. 24.3).

Обратите внимание! Согласно закону Паскаля давление жидкости передается во всех направлениях, а значит, по формуле можно также определить давление, которое создает слой жидкости высотой h на любое тело, погруженное в эту жидкость на данную глубину, а также давление на стенки сосуда. Из закона Паскаля и формулы гидростатического давления также следует, что давление внутри неподвижной однородной жидкости на одном уровне* одинаково. Рассмотрите рис. 24.4. Казалось бы, давление воды на дне подводной пещеры меньше, чем на дне открытого моря. Однако, если бы это действительно было так, вследствие большего давления вода из моря хлынула бы в пещеру. Но этого не происходит.

Пример №6

На дне бассейна расположено круглое отверстие, закрытое пробкой радиусом 5 см. Какую силу нужно приложить к пробке, чтобы вынуть ее из отверстия, если высота воды в бассейне 2 м? Массой пробки и силой трения между пробкой и отверстием пренебречь. Анализ физической проблемы. Вынуть пробку мешает сила давления воды в бассейне. Массу пробки и силу трения учитывать не нужно, поэтому сила, необходимая для того, чтобы вынуть пробку из отверстия, по значению должна быть не меньше, чем сила гидростатического давления воды на пробку: (см. рисунок).

Уровнем называют любую горизонтальную поверхность.

Дано:

,,,

найти:

Решение:

По определению давления:

Здесь — гидростатическое давление; — площадь круга. Подставив выражения для p и S в формулу для получим:

Так как окончательно имеем: Проверим единицу, найдем значение искомой величины:

Ответ: следует приложить силу не менее чем 157 Н.

Итоги:

В результате притяжения к Земле жидкости создают давление на дно и стенки сосудов, а также на любое погруженное в них тело. Давление p неподвижной жидкости называют гидростатическим давлением — оно зависит только от плотности ρ жидкости и высоты h столба жидкости. Гидростатическое давление вычисляют по формуле . Давление внутри неподвижной однородной жидкости на одном уровне одинаково.

Атмосферное давление и его измерение. Барометры

Когда мы делаем глоток чая, то вряд ли размышляем над физикой этого процесса. При этом глотание, как и многие другие процессы, происходит благодаря давлению воздуха вокруг нас — атмосферному давлению. откроем для себя некоторые важные свойства атмосферного давления и научимся его измерять.

Что такое атмосфера

Вы хорошо знаете, что наша планета Земля окружена воздушной оболочкой, которую называют атмосферой (в переводе с греческого — «пар» и «сфера») (рис. 25.1). Почему же существует воздушная оболочка Земли? Воздух состоит из молекул и атомов. Молекулы и атомы имеют массу, поэтому они притягиваются к Земле благодаря действию силы тяжести. Все огромное количество молекул газов, составляющих атмосферу, находится в непрерывном хаотическом движении — они все время сталкиваются, отскакивают друг от друга, изменяют значение и направление скорости своего движения… Именно поэтому они не «падают» на Землю, а находятся в пространстве вблизи нее.

По подсчетам, атмосфера Земли имеет массу около . Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы давят на нижние, поэтому воздушный слой непосредственно у поверхности Земли сжат больше и, согласно закону Паскаля, создает давление на поверхность Земли и на все тела вблизи нее. Это и есть атмосферное давление p(атм .) Атмосферное давление обусловливает существование всасывания — поднятия жидкости за поршнем (в насосах, шприцах и т. п.) (рис. 25.2). Если поднимать поршень, то атмосферное давление, действуя на свободную поверхность жидкости в сосуде, будет нагнетать жидкость вверх, в пустоту под поршнем. Со стороны все выглядит так, будто жидкость поднимается за поршнем сама по себе.

Кстати, долгое время поднятие жидкости за поршнем, движущимся вверх, приводилось как одно из доказательств известного принципа Аристотеля «Природа боится пустоты». Однако в середине XVII в. при строительстве фонтанов во Флоренции столкнулись с непонятным явлением: оказалось, что вода, которая всасывается насосами, не поднимается выше 10,3 м (рис. 25.3). Галилео Галилей предложил разобраться в этом своим ученикам — Эванджелисте Торричелли (1608–1647) и Винченцо Вивиани (1622–1703). Разбираясь с данной проблемой, Э. Торричелли впервые доказал существование атмосферного давления.

Измерение атмосферное давления

Для удобства проведения опытов Э. Торричелли догадался заменить воду жидкостью с намного большей плотностью. Стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, ученый доверху наполнил ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие, он перевернул трубку, опустил ее в чашу с ртутью и открыл отверстие — часть жидкости из трубки вылилась в чашу. В трубке остался столб ртути высотой приблизительно 760 мм, а над ртутью образовалась пустота (рис. 25.4). Проведя множество опытов, Торричелли установил: высота столба ртути, остающейся в трубке (760 мм), не зависит ни от длины трубки, ни от ее диаметра, — эта высота немного изменяется только в зависимости от погоды.

Торричелли сумел также объяснить, почему высота столба ртути имеет именно такую высоту. Однородная жидкость в трубке и чаше неподвижна. Значит, согласно закону Паскаля давление на поверхность ртути со стороны атмосферы и гидростатическое давление столба ртути в трубке одинаковы. То есть давление столба ртути высотой 760 мм равно атмосферному давлению.давление, которое создает столб ртути высотой 760 мм, называют нормальным атмосферным давлением: В данном случае в качестве единицы атмосферного давления взят один миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Выразим нормальное атмосферное давление в единицах СИ — паскалях. Из материала 4 вы знаете, что гидростатическое давление вычисляют по формуле: p=ρ hg. Учитывая, что плотность ртути , а высота столба ртути h = 0,76 м, имеем: Обратите внимание: выражая атмосферное давление в паскалях, для расчетов следует брать В физике и технике также используют внесистемную единицу атмосферного давления — физическую атмосферу (1 атм). Одна физическая атмосфера равна нормальному атмосферному давлению: 1атм ≈100кПа.

Конструкция барометра-анероида

Если к трубке Торричелли присоединить вертикальную шкалу (линейку), то получим простейший барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Действие такого барометра основано на том, что столб жидкости прекращает подниматься (опускаться) как только гидростатическое давление столба жидкости становится равным атмосферному давлению. Барометр Торричелли — достаточно точный прибор, однако большой размер, ядовитые пары ртути и стеклянная трубка делают его неудобным для повседневного использования. Сейчас широко применяют барометры анероиды — приборы для измерения атмосферного давления, работающие без помощи жидкости (рис. 25.5). Главная часть барометраанероида — легкая и упругая пустая металлическая коробочка 1 с гофрированной (ребристой) поверхностью. Воздух в коробочке находится при сниженном давлении. К стенке коробочки прикреплена стрелка 2, насаженная на ось 3. Конец стрелки передвигается по шкале 4, размеченной в миллиметрах ртутного столба или паскалях. Все детали барометра размещены в корпусе, передняя часть которого закрыта стеклом. Изменение атмосферного давления вызывает изменение силы, сжимающей стенки коробочки. Соответственно изменяется изгиб стенок коробочки. Изгиб стенок передается стрелке и вызывает ее движение.

Барометры анероиды более удобны в использовании, чем ртутные приборы: они легкие, компактные и безопасные.

Определение зависимости атмосферного давления от погоды и высоты

Наблюдая за барометром, можно легко прогнозировать изменение погоды. Например, перед ненастьем атмосферное давление обычно падает. Показания барометра зависят не только от погоды, а и от высоты над уровнем моря. Чем выше место наблюдения над уровнем моря, тем меньше атмосферное давление. Вблизи поверхности Земли через каждые 11 м высоты атмосферное давление уменьшается приблизительно на 1 мм рт. ст. Поскольку атмосферное давление зависит от высоты, барометр можно проградуировать таким образом, чтобы по давлению воздуха определять высоту. Так был изобретен альтиметр — прибор для измерения высоты (рис. 25.6).

Итоги:

Воздух имеет массу. Из-за притяжения Земли верхние слои атмосферы (воздушной оболочки Земли) давят на нижние. Давление воздуха на поверхность Земли и на все тела вблизи нее называют атмосферным давлением. Точное измерение атмосферного давления обеспечивает ртутный барометр (барометр Торричелли). Давление столба ртути высотой — это нормальное атмосферное давление. На практике используют барометры анероиды благодаря их удобству, небольшим размерам и безопасности. С помощью барометров можно прогнозировать изменение погоды и определять высоту: атмосферное давление уменьшается перед ненастьем, а также с высотой.

Механическое давление в физике
Столкновения в физике
Рычаг в физике
Блоки в физике
Вес тела в физике
Закон всемирного тяготения
Свободное падение тела
Равнодействующая сила и движение тела под действием нескольких сил

Источник

В водолазной практике часто приходится встречаться с
вычислением механического, гидростатического и газового
давления широкого диапазона величин. В зависимости от
значения измеряемого давления применяют различные единицы.

В системах СИ и МКС единицей давления служит
паскаль (Па)
, в системе МКГСС — кгс/см 2 (техническая
атмосфера — ат). В качестве внесистемных единиц давления применяются тор (мм рт. ст.), атм (физическая атмосфера),м вод. ст., а в английских мерах — фунт/дюйм 2 . Соотношения между различными единицами давления приведены в табл, 10.1.

Механическое давление измеряется силой, действующей
перпендикулярно на единицу площади поверхности тела:

где р — давление, кгс/см 2 ;

F — сила, кгс;

S — площадь, см 2 .

Пример 10.1.
Определить давление, которое водолаз оказывает
на палубу судна и на грунт под водой, когда он делает шаг
(т. е. стоит на одной ноге). Вес водолаза в снаряжении на воздухе 180 кгс, а под водой 9 кгс. Площадь подошвы водолазной
галоши принять 360 см 2 .
Решение. 1) Давление, передаваемое водолазной галошей
на палубу судна, по (10.1):

Р = 180/360 = 0.5 кгс/см

Или в единицах СИ

Р = 0,5 * 0,98.10 5 = 49000 Па = 49 кПа.

Таблица 10.1.
Соотношения между различными единицами давления

2) Давление, передаваемое водолазной галошей на грунт под
водой:

или в единицах СИ

Р = 0,025*0,98*10 5 = 2460 Па = 2,46 кПа.

Гидростатическое давление
жидкости везде перпендикулярно к поверхности, на которую оно действует, и возрастает с глубиной, но остается постоянным в любой горизонтальной плоскости.

Если поверхность жидкости не испытывает внешнего
давления (например, давления воздуха) или его не учитывают, то давление внутри жидкости называют избыточным
давлением

где p — давление жидкости, кгс/см 2 ;

р — плотность жидкости, гс» с 4 /см 2 ;

g — ускорение свободного падения, см/с 2 ;

Y — удельный вес жидкости, кг/см 3 , кгс/л;

Н — глубина, м.

Если поверхность жидкости испытывает внешнее давление пп. то давление внутри жидкости

Если на поверхность жидкости действует атмосферное
давление воздуха, то давление внутри жидкости называют
абсолютным давлением
(т. е. давлением, измеряемым от
нуля — полного вакуума):

где Б — атмосферное (барометрическое) давление, мм рт. ст.

В практических расчетах для пресной воды принимают

Y = l кгс/л и атмосферное давление p 0 = 1 кгс/см 2 =
= 10 м вод. ст., тогда избыточное давление воды в кгс/см 2

а абсолютное давление воды

Пример 10.2.
Найти абсолютное давление морской воды действующее на водолаза на глубине 150 м, если барометрическое
давление равно 765 мм рт. ст., а удельный вес морской воды
1,024 кгс/л.

Решение.
Абсолютное давление волы по (10/4)

приолиженное значение абсолютного давления по (10.6)

В данном примере использование для расчета приближенной
формулы (10.6) вполне оправданно, так как ошибка вычисления
не превышает 3%.

Пример 10.3.
В полой конструкции, содержащей воздух под
атмосферным давлением р a = 1 кгс/см 2 , находящейся под водой,
образовалось отверстие, через которое стала поступать вода
(рис. 10.1). Какую силу давления будет испытывать водолаз, если
он попытается это отверстие закрыть рукой? Площадь «У сечения
отверстия равна 10X10 см 2 , высота столба воды Н над отверстием
50 м.

Рис. 9.20. Наблюдательная камера
«Галеацци»:
1 — рым; 2 — устройство
отдачи троса и среза кабеля; 3 — штуцер для телефонного
ввода; 4 — крышка люка;
5 — верхний иллюминатор; 6 — резиновое привальное кольцо; 7 — нижний иллюминатор; 8 —
корпус камеры; 9 — баллон кислородный с манометром; 10 — устройство отдачи аварийного
балласта; 11 — аварийный балласт; 12 — кабель
светильника; 13 — светильник; 14 — электровентилятор; 15-телефон-
микрофон; 16 — аккумуляторная батарея; 17 —
коробка регенеративная
рабочая; 18 — иллюминатор крышки люка

Решение.
Избыточное давление воды у отверстия по (10.5)

P = 0,1-50 = 5 кгс/см 2 .

Сила давления на руку водолаза из (10.1)

F = Sp = 10*10*5 = 500 кгс =0,5 тс.

Давление газа, заключенного в сосуд, распределяется
равномерно, если не принимать во внимание его весомость,
которая при размерах сосудов, применяемых в водолазной
практике, оказывает ничтожное влияние. Величина давления неизменной массы газа зависит от объема, который
он занимает, и температуры.

Зависимость между давлением газа и его объемом при
неизменной температуре устанавливается выражением

P 1 V 1 = p 2 V 2 (10.7)

Где р 1 и р 2 — первоначальное и конечное абсолютное давление, кгс/см 2 ;

V 1 и V 2 — первоначальный и конечный объем газа, л.
Зависимость между давлением газа и его температурой
при неизменном объеме устанавливается выражением

где t 1 и t 2 — начальная и конечная температура газа, °С.

При неизменном давлении аналогичная зависимость
существует между объемом и температурой газа

Зависимость между давлением, объемом и температурой
газа устанавливается объединенным законом газового состояния

Пример 10.4.
Емкость баллона 40 л, давление воздуха в нем
по манометру 150 кгс/см 2 . Определить объем свободного воздуха
в баллоне, т. е. объем, приведенный к 1 кгс/см 2 .

Решение.
Начальное абсолютное давление р = 150+1 =
151 кгс/см 2 , конечное р 2 = 1 кгс/см 2 , начальный объем V 1 =40 л.
Объем свободного воздуха из (10.7)

Пример 10.5.
Манометр на баллоне с кислородом в помещении
с температурой 17° С показывал давление 200 кгс/см 2 . Этот баллон
перенесли на палубу, где на другой день при температуре -11° С
его показания снизились до 180 кгс/см 2 . Возникло подозрение на
утечку кислорода. Проверить правильность подозрения.

Решение.
Начальное абсолютное давление p 2 =200 + 1 =
=201 кгс/см 2 , конечное р 2 = 180 + 1 = 181 кгс/см 2 , начальная температура t 1 = 17°С, конечная t 2 =-11° С. Расчетное конечное давление из (10.8)

Подозрения лишены оснований, так как фактическое и расчетное давления равны.

Пример 10.6.
Водолаз под водой расходует 100 л/мин воздуха,
сжатого до давления глубины погружения 40 м. Определить расход свободного воздуха (т. е. при давлении 1 кгс/см 2).

Решение.
Начальное абсолютное давление на глубине погружения по (10.6)

Р 1 = 0,1*40 =5 кгс/см 2 .

Конечное абсолютное давление Р 2 = 1 кгс/см 2

Начальный расход воздуха Vi = l00 л/мин.

Расход свободного воздуха по (10.7)

Никому не нравится быть под давлением. И не важно, под каким. Об этом спела еще группа Queen вместе с Дэвидом Боуи в своем знаменитом сингле «Under pressure». Что такое давление? Как понять давление? В чем оно измеряется, какими приборами и методами, куда направлено и на что давит. Ответы на эти и другие вопросы – в нашей статье про давление в физике
и не только.

Если преподаватель давит на вас, задавая каверзные задачки, мы сделаем так, чтобы вы смогли верно на них ответить. Ведь понимание самой сути вещей – ключ к успеху! Итак, что такое давление в физике?

По определению:

Давление
– скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.

В международной системе СИ измеряется в Паскалях
и обозначается буквой p

. Единица измерения давления – 1 Паскаль
. Русское обозначение – Па
, международное – Pa
.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

Любая жидкость или газ, помещенный в сосуд, оказывает на стенки сосуда давление. Например, борщ в кастрюле действует на ее дно и стены с некоторым давлением. Формула определения давления жидкости:

где g
– ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h
– высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро»
– плотность борща.

Наиболее распространенный в быту прибор для определения давления – барометр. Но в чем измеряют давление? Кроме паскаля существуют и другие внесистемные единицы измерения:

атмосфера;
миллиметр ртутного столба;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях. Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133
Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер
.

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100
километров.

Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа. Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325
Па
. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия
. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766
миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма

оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Артериальное давление – это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае – артерий.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120
на 80
, то все хорошо. Если 90
на 50
или 240
на 180
, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Тем не менее, возникает вопрос: 120
на 80
чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба.
Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Кровь оказывает давление на сосуды и тем самым компенсирует действие атмосферного давления. Будь иначе, нас бы просто раздавило огромной массой воздуха над нами.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Кстати!
Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим

давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим

давлением.

При измерении фиксируются значения систолического и диастолического давлений. Например, для здорового человека типичное значение артериального давления составляет 120 на 80 миллиметров ртутного столба. Это означает, что систолическое давление равно 120 мм. рт. ст., а диастолическое – 80 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.

Физический вакуум

Вакуум – это отсутствие давления. Точнее, практически полное его отсутствие. Абсолютный вакуум является приближением, как идеальный газ в термодинамике и материальная точка в механике.

В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум. Наилучшее приближение к физическому вакууму – космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики . А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

ФИЗИКА. 1. Предмет и структура физики Ф. наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиб. общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира. Вследствие этой общности не существует явлений природы, не имеющих физ. свойств … Физическая энциклопедия

Наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия

ФИЗИКА
— ФИЗИКА, наука, изучающая совместно с химией общие законы превращения энергии и материи. В основе обеих наук лежат два основных закона естествознания закон сохранения массы (закон Ломоносова, Лавуазье) и закон сохранения энергии (Р. Майер, Джауль… … Большая медицинская энциклопедия

Физика звезд одна из отраслей астрофизики, изучающая физическую сторону звезд (масса, плотность, …). Содержание 1 Размеры, массы, плотность, светимость звезд 1.1 Масса звёзд … Википедия

I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… …

В широком смысле давление, превышающее атмосферное; в конкретных технических и научных задачах давление, превышающее характерное для каждой задачи значение. Столь же условно встречающееся в литературе подразделение Д. в. на высокие и… … Большая советская энциклопедия

— (от древнегреч. physis природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина физика сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства… … Энциклопедия Кольера

Исследование влияния, оказываемого на вещество очень высокими давлениями, а также создание методов получения и измерения таких давлений. История развития физики высоких давлений удивительный пример необычайно быстрого прогресса в науке,… … Энциклопедия Кольера

Физика твёрдого тела раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомарного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики.… … Википедия

Содержание 1 Методы получения 1.1 Испарение жидкостей … Википедия

Книги

Физика. 7 класс. Дидактические материалы к учебнику А. В. Перышкина. Вертикаль. ФГОС , Марон Абрам Евсеевич, Марон Евгений Абрамович. Данное пособие включает тренировочные задания, тесты для самоконтроля, самостоятельные работы, контрольные работы и примеры решения типовых задач. Всего в предлагаемом комплекте дидактических…
Физика 7 класс Рабочая тетрадь к учебнику А В Перышкина , Ханнанова Т., Ханнанов Н.. Пособие является составной частью УМК А. В. Перышкина «Физика. 7-9 классы», который переработан в соответствии с требованиями нового Федерального государственногообразовательного стандарта. В…

Человек на лыжах, и без них.

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

Этот вывод подтверждают физические опыты.

Опыт.Результат действия данной силы зависит от того, какая сила действует на единицу площади поверхности.

По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

Опыт. Вторая иллюстрация.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением
.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь
.

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p
, сила, действующая на поверхность, — F
и площадь поверхности — S
.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м 2 перпендикулярно этой поверхности
.

Единица давления — ньютон на квадратный метр
(1 Н / м 2). В честь французского ученого Блеза Паскаля

она называется паскалем (Па
). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м 2
.

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль
(гПа
) и килопаскаль
(кПа
).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа.

Запишем условие задачи и решим её.

Дано

: m = 45 кг, S = 300 см 2 ; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м 2

Решение:

p
= F
/S
,

F
= P
,

P
= g·m
,

P
= 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p
= 450/0,03 Н / м 2 = 15000 Па = 15 кПа

«Ответ»: p = 15000 Па = 15 кПа

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 давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. 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 мм 2 , то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м 2 = 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. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое 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

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся.

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. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см 2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

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

.

Рассмотрим следующий опыт. 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 правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

Для хранения и перевозки сжатого газа используются специальные прочные стальные баллоны.

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.

На рисунке а
изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой 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 большее 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 газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Закон Паскаля.

Давление передается в каждую точку жидкости или газа.

Давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар.

Теперь газ.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку
. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а
изображен сосуд, в котором содержится газ (или жидкость). Частицы равномерно распределены по всему сосуду. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного переместиться внутрь и сжать газ (жидкость), находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы (молекулы) расположатся в этом месте более плотно, чем прежде(рис, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям. Вследствие этого их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис, в). Поэтому давление газа всюду возрастет. Значит, добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости. Так, если давление на газ (жидкость) около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри
газа или жидкости давление станет больше прежнего на столько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях

.

Это утверждение называется законом Паскаля
.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке изображен полый шар, имеющий в различных местах небольшие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить одинаковые струйки дыма. Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково
.

Давление в жидкости и газе.

Под действием веса жидкости резиновое дно в трубке прогнется.

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому, каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости дно трубки прогнется.

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается. Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости растянутой резиновой пленки.

Силы, действующие на резиновую пленку,

одинаковы с обеих сторон.

Иллюстрация.

Дно отходит от цилиндра вследствие давления на него силы тяжести.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в другой, более широкий сосуд с водой. Мы увидим, что по мере опускания трубки резиновая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показывает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, равны. Наступает полное выпрямление пленки тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают.

Такой же опыт можно провести с трубкой, в которой резиновая пленка закрывает боковое отверстие, как это показано на рисунке, а. Погрузим эту трубку с водой в другой сосуд с водой, как это изображено на рисунке, б
. Мы заметим, что пленка снова выпрямится, как только уровни воды в трубке и сосуде сравняются. Это означает, что силы, действующие на резиновую пленку, одинаковы со всех сторон.

Возьмем сосуд, дно которого может отпадать. Опустим его в банку с водой. Дно при этом окажется плотно прижатым к краю сосуда и не отпадет. Его прижимает сила давления воды, направленная снизу вверх.

Будем осторожно наливать воду в сосуд и следить за его дном. Как только уровень воды в сосуде совпадет с уровнем воды в банке, оно отпадет от сосуда.

В момент отрыва на дно давит сверху вниз столб жидкости в сосуде, а снизу вверх на дно передается давление такого же по высоте столба жидкости, но находящейся в банке. Оба эти давления одинаковы, дно же отходит от цилиндра вследствие действия на него собственной силы тяжести.

Выше были описаны опыты с водой, но если взять вместо воды любую другую жидкость, результаты опыта будут те же.

Итак, опыты показывают, что внутри жидкости существует давление, и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается
.

Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей, ведь они тоже имеют вес. Но надо помнить, что плотность газа в сотни раз меньше плотности жидкости. Вес газа, находящегося в сосуде, мал, и его «весовое» давление во многих случаях можно не учитывать.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Рассмотрим, как можно рассчитывать давление жидкости на дно и стенки сосуда. Решим сначала задачу для сосуда, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда.

Сила F
, с которой жидкость, налитая в этот сосуд, давит на его дно, равна весу P
жидкости, находящейся в сосуде. Вес жидкости можно определить, зная ее массу m
. Массу, как известно, можно вычислить по формуле: m = ρ·V
. Объем жидкости, налитой в выбранный нами сосуд, легко рассчитать. Если высоту столба жидкости, находящейся в сосуде, обозначить буквой h
, а площадь дна сосуда S
, то V = S·h
.

Масса жидкости m = ρ·V
, или m = ρ·S·h
.

Вес этой жидкости P = g·m
, или P = g·ρ·S·h
.

Так как вес столба жидкости равен силе, с которой жидкость давит на дно сосуда, то, разделив вес P
на площадь S
, получим давление жидкости p
:

p = P/S , или p = g·ρ·S·h/S,

Мы получили формулу для расчета давления жидкости на дно сосуда. Из этой формулы видно, что давление жидкости на дно сосуда зависит только от плотности и высоты столба жидкости
.

Следовательно, по выведенной формуле можно рассчитывать давление жидкости, налитой в сосуд любой формы
(строго говоря, наш расчет годится только для сосудов, имеющих форму прямой призмы и цилиндра. В курсах физики для института доказано, что формула верна и для сосуда произвольной формы). Кроме того, по ней можно вычислить и давление на стенки сосуда. Давление внутри жидкости, в том числе давление снизу вверх, также рассчитывается по этой формуле, так как давление на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям.

При расчете давления по формуле p = gρh
надо плотность ρ
выражать в килограммах на кубический метр (кг/м 3), а высоту столба жидкости h
— в метрах (м), g
= 9,8 Н/кг, тогда давление будет выражено в паскалях (Па).

Пример
. Определите давление нефти на дно цистерны, если высота столба нефти 10 м, а плотность ее 800 кг/м 3 .

Запишем условие задачи и запишем ее.

Дано

:

ρ = 800 кг/м 3

Решение

:

p = 9.8 Н/кг · 800 кг/м 3 · 10 м ≈ 80 000 Па ≈ 80 кПа.

Ответ

: p ≈ 80 кПа.

Сообщающиеся сосуды.

На рисунке изображены два сосуда, соединённые между собой резиновой трубкой. Такие сосуды называются сообщающимися
. Лейка, чайник, кофейник — примеры сообщающихся сосудов. Из опыта мы знаем, что вода, налитая, например, в лейку, стоит всегда на одном уровне в носике и внутри.

Сообщающиеся сосуды встречаются нам часто. Например, им может быть чайник, лейка или кофейник.

Поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне в сообщающихся сосудах любой формы.

Разные по плотности жидкости.

С сообщающимися сосудами можно проделать следующий простой опыт. В начале опыта резиновую трубку зажимаем в середине, и в одну из трубок наливаем воду. Затем зажим открываем, и вода вмиг перетекает в другую трубку, пока поверхности воды в обеих трубках не установятся на одном уровне. Можно закрепить одну из трубок в штативе, а другую поднимать, опускать или наклонять в разные стороны. И в этом случае, как только жидкость успокоится, ее уровни в обеих трубках уравняются.

В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне
(при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково) (рис. 109).

Это можно обосновать следующим образом. Жидкость покоится, не перемещаясь из одного сосуда в другой. Значит, давления в обоих сосудах на любом уровне одинаковы. Жидкость в обоих сосудах одна и та же, т. е. имеет одинаковую плотность. Следовательно, должны быть одинаковы и ее высоты. Когда мы поднимаем один сосуд или доливаем в него жидкость, давление в нем увеличивается и жидкость перемещается в другой сосуд до тех пор, пока давления не уравновесятся.

Если в один из сообщающихся сосудов налить жидкость одной плотности, а во второй — другой плотности, то при равновесии уровни этих жидкостей не будут одинаковыми. И это понятно. Мы ведь знаем, что давление жидкости на дно сосуда прямо пропорционально высоте столба и плотности жидкости. А в этом случае плотности жидкостей будут различны.

При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью (рис.).

Опыт. Как определить массу воздуха.

Вес воздуха. Атмосферное давление.

Существование атмосферного давления.

Атмосферное давление больше, чем давление разреженного воздуха в сосуде.

На воздух, как и на всякое тело, находящееся на Земле, действует сила тяжести, и, значит, воздух обладает весом. Вес воздуха легко вычислить, зная его массу.

На опыте покажем, как вычислить массу воздуха. Для этого нужно взять прочный стеклянный шар с пробкой и резиновой трубкой с зажимом. Выкачаем из него насосом воздух, зажмем трубку зажимом и уравновесим на весах. Затем, открыв зажим на резиновой трубке, впустим в него воздух. Равновесие весов при этом нарушится. Для его восстановления на другую чашку весов придется положить гири, масса которых будет равна массе воздуха в объеме шара.

Опытами установлено, что при температуре 0 °С и нормальном атмосферном давлении масса воздуха объемом 1 м 3 равна 1,29 кг. Вес этого воздуха легко вычислить:

P = g·m, P = 9,8 Н/кг · 1,29 кг ≈ 13 Н.

Воздушная оболочка, окружающая Землю, называется атмосфера

(от греч. атмос
— пар, воздух, и сфера
— шар).

Атмосфера, как показали наблюдения за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров.

Вследствие действия силы тяжести верхние слои атмосферы, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям.

В результате этого земная поверхность и телá, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорится в таких случаях, испытывают атмосферное давление

.

Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них.

На рисунке изображена стеклянная трубка, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.

Это явление используется в водяных насосах и некоторых других устройствах.

На рисунке показан цилиндрический сосуд. Он закрыт пробкой, в которую вставлена трубка с краном. Из сосуда насосом откачивается воздух. Затем конец трубки помещается в воду. Если теперь открыть кран, то вода фонтаном брызнет в внутрь сосуда. Вода поступает в сосуд потому, что атмосферное давление больше давления разреженного воздуха в сосуде.

Почему существует воздушная оболочка Земли.

Как и все тела, молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.

Но почему же тогда все они не упадут на поверхность Земли? Каким образом сохраняется воздушная оболочка Земли, ее атмосфера? Чтобы понять это, надо учесть, что молекулы газов находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Но тогда возникает другой вопрос: почему эти молекулы не улетают в мировое пространство, то есть в космос.

Для того, чтобы совсем покинуть Землю, молекула, как и космический корабль или ракета, должна иметь очень большую скорость (не меньше 11,2 км/с). Это так называемая вторая космическая скорость
. Скорость большинства молекул воздушной оболочки Земли значительно меньше этой космической скорости. Поэтому большинство их привязано к Земле силой тяжести, лишь ничтожно малое количество молекул улетает за пределы Земли в космос.

Беспорядочное движение молекул и действие на них силы тяжести приводят в результате к тому, что молекулы газов «парят» в пространстве около Земли, образуя воздушную оболочку, или известную нам атмосферу.

Измерения показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так, на высоте 5,5 км над Землей плотность воздуха в 2 раза меньше его плотность у поверхности Земли, на высоте 11 км — в 4 раза меньше, и т. д. Чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых верхних слоях (сотни и тысячи километров над Землей) атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Четкой границы воздушная оболочка Земли не имеет.

Строго говоря, вследствие действия силы тяжести плотность газа в любом закрытом сосуде неодинакова по всему объему сосуда. Внизу сосуда плотность газа больше, чем в верхних его частях, поэтому и давление в сосуде неодинаково. На дне сосуда оно больше, чем вверху.
Однако для газа, содержащегося в сосуде, это различие в плотности и давлении столь мало, что его можно во многих случаях совсем не учитывать, просто знать об этом. Но для атмосферы, простирающейся на несколько тысяч километров, различие это существенно.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

Рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости (§ 38) нельзя. Для такого расчета надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Однако измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного в 17 веке итальянским ученым Эванджелиста Торричелли

, учеником Галилея.

Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв второй конец трубки, ее переворачивают и опускают в чашку с ртутью, где под уровнем ртути открывают этот конец трубки. Как и в любом опыте с жидкостью, часть ртути при этом выливается в чашку, а часть ее остается в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Над ртутью внутри трубки воздуха нет, там безвоздушное пространство, поэтому никакой газ не оказывает давления сверху на столб ртути внутри этой трубки и не влияет на измерения.

Торричелли, предложивший описанный выше опыт, дал и его объяснение. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне аа
1 (см. рис) равно атмосферному давлению. При изменении атмосферного давления меняется и высота столба ртути в трубке. При увеличении давления столбик удлиняется. При уменьшении давления — столб ртути уменьшает свою высоту.

Давление в трубке на уровне аа1 создается весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет. Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке

, т. е.

p
атм = p
ртути.

Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли. Поэтому на практике атмосферное давление можно измерить высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах). Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст. (говорят «миллиметров ртутного столба»), то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Следовательно, в этом случае за единицу измерения атмосферного давления принимается 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Найдем соотношение между этой единицей и известной нам единицей — паскалем
(Па).

Давление столба ртути ρ ртути высотой 1 мм равно:

p
= g·ρ·h
, p
= 9,8 Н/кг · 13 600 кг/ м 3 · 0,001 м ≈ 133,3 Па.

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В настоящее время атмосферное давление принято измерять в гектопаскалях (1 гПа = 100 Па). Например, в сводках погоды может быть объявлено, что давление равно 1013 гПа, это то же самое, что 760 мм рт. ст.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что эта высота меняется, т. е. атмосферное давление непостоянно, оно может увеличиваться и уменьшаться. Торричелли заметил также, что атмосферное давление связано с изменением погоды.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр

(от греч. барос
— тяжесть, метрео
— измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления.

Барометр — анероид.

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом

(в переводе с греческого — безжидкостный
). Так барометр называют потому, что в нем нет ртути.

Внешний вид анероида изображен на рисунке. Главная часть его — металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью (см. др. рис.). Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышка 2 пружиной оттягивается вверх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая продвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида (см. рис.), показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм.

Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. или ≈ 1000 гПа.

Значение атмосферного давления весьма важно для предвидения погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр — необходимый прибор для метеорологических наблюдений.

Атмосферное давление на различных высотах.

В жидкости давление, как мы знаем, зависит от плотности жидкости и высоты ее столба. Вследствие малой сжимаемости плотность жидкости на различных глубинах почти одинакова. Поэтому, вычисляя давление, мы считаем ее плотность постоянной и учитываем только изменение высоты.

Сложнее дело обстоит с газами. Газы сильно сжимаемы. А чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность, и тем большее давление он производит. Ведь давление газа создается ударами его молекул о поверхность тела.

Слои воздуха у поверхности Земли сжаты всеми вышележащими слоями воздуха, находящимися над ними. Но чем выше от поверхности слой воздуха, тем слабее он сжат, тем меньше его плотность. Следовательно, тем меньшее давление он производит. Если, например, воздушный шар поднимается над поверхностью Земли, то давление воздуха на шар становиться меньше. Это происходит не только потому, что высота столба воздуха над ним уменьшается, но еще и потому, что уменьшается плотность воздуха. Вверху она меньше, чем внизу. Поэтому зависимость давления воздуха от высоты сложнее, чем жидкости.

Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем равно 760 мм рт. ст.

Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С, называется нормальным атмосферным давлением
.

Нормальное атмосферное давление
равно 101 300 Па = 1013 гПа.

Чем больше высота над уровнем моря, тем давление меньше.

При небольших подъемах, в среднем, на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (или на 1,33 гПа).

Зная зависимость давления от высоты, можно по изменению показаний барометра определить высоту над уровнем моря. Анероиды, имеющие шкалу, по которой непосредственно можно измерить высоту над уровнем моря, называются высотомерами

. Их применяют в авиации и при подъеме на горы.

Манометры.

Мы уже знаем, что для измерения атмосферного давления применяют барометры. Для измерения давлений, бóльших или меньших атмосферного, используется манометры

(от греч. манос
— редкий, неплотный, метрео
— измеряю). Манометры бывают жидкостные
и металлические
.

Рассмотрим сначала устройство и действие открытого жидкостного манометра
. Он состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую наливается какая-нибудь жидкость. Жидкость устанавливается в обоих коленах на одном уровне, так как на ее поверхность в коленах сосуда действует только атмосферное давление.

Чтобы понять, как работает такой манометр, его можно соединить резиновой трубкой с круглой плоской коробкой, одна сторона которой затянута резиновой пленкой. Если надавить пальцем на пленку, то уровень жидкости в колене манометра, соединенном в коробкой, понизится, а в другом колене повысится. Чем это объясняется?

При надавливании на пленку увеличивается давление воздуха в коробке. По закону Паскаля это увеличение давления передается и жидкости в том колене манометра, которое присоединено к коробке. Поэтому давление на жидкость в этом колене будет больше, чем в другом, где на жидкость действует только атмосферное давление. Под действием силы этого избыточного давления жидкость начнет перемещаться. В колене со сжатым воздухом жидкость опустится, в другом — поднимется. Жидкость придет в равновесие (остановится), когда избыточное давление сжатого воздуха уравновесится давлением, которое производит избыточный столб жидкости в другом колене манометра.

Чем сильнее давить на пленку, тем выше избыточный столб жидкости, тем больше его давление. Следовательно, об изменении давления можно судить по высоте этого избыточного столба
.

На рисунке показано, как таким манометром можно измерять давление внутри жидкости. Чем глубже погружается в жидкость трубочка, тем больше становится разность высот столбов жидкости в коленах манометра
, тем, следовательно, и большее давление производит жидкость
.

Если установить коробочку прибора на какой-нибудь глубине внутри жидкости и поворачивать ее пленкой вверх, вбок и вниз, то показания манометра при этом не будут меняется. Так и должно быть, ведь на одном и том же уровне внутри жидкости давление одинаково по всем направлениям
.

На рисунке изображен металлический манометр

. Основная часть такого манометра — согнутая в трубу металлическая трубка 1
, один конец которой закрыт. Другой конец трубки с помощью крана 4
сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается. Движение её закрытого конца при помощи рычага 5
и зубчатки 3
передается стрелке 2
, движущейся около шкалы прибора. При уменьшении давления трубка, благодаря своей упругости, возвращается в прежнее положение, а стрелка — к нулевому делению шкалы.

Поршневой жидкостный насос.

В опыте, рассмотренном нами ранее (§ 40), было установлено, что вода в стеклянной трубке под действием атмосферного давления поднималась вверх за поршнем. На этом основано действие поршневых
насосов.

Насос схематически изображен на рисунке. Он состоит из цилиндра, внутри которого ходит вверх и вниз, плотно прилегая к стенкам сосуда, поршень 1
. В нижней части цилиндра и в самом поршне установлены клапаны 2
, открывающиеся только вверх. При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем.

При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и он закрывается. Одновременно под давлением воды открывается клапан внутри поршня, и вода переходит в пространство над поршнем. При следующем движении поршня вверх в месте с ним поднимается и находящаяся над ним вода, которая и выливается в отводящую трубу. Одновременно за поршнем поднимается и новая порция воды, которая при последующем опускании поршня окажется над ним, и вся эта процедура повторяется вновь и вновь, пока работает насос.

Гидравлический пресс.

Закон Паскаля позволяет объяснить действие гидравлической машины

(от греч. гидравликос
— водяной). Это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия жидкостей.

Основной частью гидравлической машины служат два цилиндра разного диаметра, снабженные поршнями и соединительной трубкой. Пространство под поршнями и трубку заполняют жидкостью (обычно минеральным маслом). Высоты столбов жидкости в обоих цилиндрах одинаковы, пока на поршни не действуют силы.

Допустим теперь, что силы F
1 и F
2 — силы, действующие на поршни, S
1 и S
2 — площади поршней. Давление под первым (малым) поршнем равно p
1 = F
1 / S
1 , а под вторым (большим) p
2 = F
2 / S
2 . По закону Паскаля давление покоящейся жидкостью во все стороны передается одинаково, т. е. p
1 = p
2 или F
1 / S
1 = F
2 / S
2 , откуда:

F
2 / F
1 = S
2 / S
1 .

Следовательно, сила F
2 во столько раз больше силы
F
1 , во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня
. Например, если площадь большого поршня 500 см 2 , а малого 5 см 2 , и на малый поршень действует сила 100 Н, то на больший поршень будет действовать сила, в 100 раз бóльшая, то есть 10 000 Н.

Таким образом, с помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить бóльшую силу.

Отношение F
1 / F
2 показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 10 000 Н / 100 Н = 100.

Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом

.

Гидравлические прессы применяются там, где требуется большая сила. Например, для выжимания масла из семян на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. На металлургических заводах гидравлические прессы используют для изготовления стальных валов машин, железнодорожных колес и многих других изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу в десятки и сотни миллионов ньютонов.

Устройство гидравлического пресса схематически показано на рисунке. Прессуемое тело 1 (A) кладут на платформу, соединенную с большим поршнем 2 (B). При помощи малого поршня 3 (D) создается большое давление на жидкость. Это давление передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Поэтому такое же давление действует и на второй, большой поршень. Но так как площадь 2-го (большого) поршня больше площади малого, то и сила, действующая на него, будет больше силы, действующей на поршень 3 (D). Под действием этой силы поршень 2 (B) будет подниматься. При подъеме поршня 2 (B) тело (A) упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. При помощи манометра 4 (M) измеряется давление жидкости. Предохранительный клапан 5 (P) автоматически открывается, когда давление жидкости превышает допустимое значение.

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня 3 (D). Это осуществляется следующим образом. При подъеме малого поршня (D) клапан 6 (K) открывается, и в пространство, находящееся под поршнем, засасывается жидкость. При опускании малого поршня под действием давления жидкости клапан 6 (K) закрывается, а клапан 7 (K») открывается, и жидкость переходит в большой сосуд.

Действие воды и газа на погруженное в них тело.

Под водой мы легко можем поднять камень, который с трудом поднимается в воздухе. Если погрузить пробку под воду и выпустить ее из рук, то она всплывет. Как можно объяснить эти явления?

Мы знаем (§ 38), что жидкость давит на дно и стенки сосуда. И если внутрь жидкости поместить какое-нибудь твердое тело, то оно также будет подвергаться давлению, как и стенки сосуда.

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в нее тело. Чтобы легче было рассуждать, выберем тело, которое имеет форму параллелепипеда с основаниями, параллельными поверхности жидкости (рис.). Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. Под действием этих сил тело сжимается. А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, неодинаковы. На верхнюю грань давит сверху силой F
1 столб жидкости высотой h
1 . На уровне нижней грани давление производит столб жидкости высотой h
2 . Это давление, как мы знаем (§ 37), передается внутри жидкости во все стороны. Следовательно, на нижнюю грань тела снизу вверх с силой F
2 давит столб жидкости высотой h
2 . Но h
2 больше h
1 , следовательно, и модуль силы F
2 больше модуля силы F
1 . Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F
выт, равной разности сил F
2 — F
1 , т. е.

Но S·h = V, где V — объем параллелепипеда, а ρ ж ·V = m ж — масса жидкости в объеме параллелепипеда. Следовательно,

F выт = g·m ж = P ж,

т. е. выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в нее тела
(выталкивающая сила равна весу жидкости такого же объёма, как и объём погруженного в нее тела).

Существование силы, выталкивающей тело из жидкости, легко обнаружить на опыте.

На рисунке а
изображено тело, подвешенное к пружине со стрелкой-указателем на конце. Стрелка отмечает на штативе растяжение пружины. При отпускании тела в воду пружина сокращается (рис., б
). Такое же сокращение пружины получится, если действовать на тело снизу вверх с некоторой силой, например, нажать рукой (приподнять).

Следовательно, опыт подтверждает, что на тело, находящееся в жидкости, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости
.

К газам, как мы знаем, также применим закон Паскаля. Поэтому на тела, находящиеся в газе, действует сила, выталкивающая их из газа
. Под действием этой силы воздушные шары поднимаются вверх. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно также наблюдать на опыте.

К укороченной чашке весов подвесим стеклянный шар или большую колбу, закрытую пробкой. Весы уравновешиваются. Затем под колбу (или шар) ставят широкий сосуд так, чтобы он окружал всю колбу. Сосуд наполняется углекислым газом, плотность которого больше плотности воздуха (поэтому углекислый газ опускается вниз и заполняет сосуд, вытесняя из него воздух). При этом равновесие весов нарушается. Чашка с подвешенной колбой поднимается вверх (рис.). На колбу, погруженную в углекислый газ, действует бóльшая выталкивающая сила, по сравнению с той, которая действует на нее в воздухе.

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу
.

Поэтому пролкосмосе). Именно этим объясняется, что в воде мы иногда легко поднимаем тела, которые с трудом удерживаем в воздухе.

К пружине подвешивается небольшое ведерко и тело цилиндрической формы (рис., а). Стрелка на штативе отмечает растяжение пружины. Она показывает вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставляется отливной сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. После чего тело погружается целиком в жидкость (рис., б). При этом часть жидкости, объем которой равен объему тела, выливается
из отливного сосуда в стакан. Пружина сокращается, и указатель пружины поднимается вверх, показывая уменьшение веса тела в жидкости. В данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует еще одна сила, выталкивающая его из жидкости. Если в верхнее ведерко вылить жидкость из стакана (т. е. ту, которую вытеснило тело), то указатель пружины возвратится к своему начальному положению (рис., в).

На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела

. Такой же вывод мы получили и в § 48.

Если подобный опыт проделать с телом, погруженным в какой-либо газ, то он показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела

.

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, называется архимедовой силой
, в честь ученого Архимеда

, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение.

Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу жидкости в объеме тела, т. е. F
А = P
ж = g·m
ж. Массу жидкости m ж, вытесняемую телом, можно выразить через ее плотность ρ ж и объем тела V т, погруженного в жидкость (так как V ж — объем вытесненной телом жидкости равен V т — объему тела, погруженного в жидкость), т. е. m ж = ρ ж ·V т. Тогда получим:

F
A = g·ρ
ж ·V
т

Следовательно, архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема этого тела. Но она не зависит, например, от плотности вещества тела, погружаемого в жидкость, так как эта величина не входит в полученную формулу.

Определим теперь вес тела, погруженного в жидкость (или в газ). Так как две силы, действующие на тело в этом случае, направлены в противоположные стороны (сила тяжести вниз, а архимедова сила вверх), то вес тела в жидкости P 1 будет меньше веса тела в вакууме P = g·m
на архимедову силу F
А = g·m
ж (где m
ж — масса жидкости или газа, вытесненной телом).

Таким образом, если тело погружено в жидкость или газ, то оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость или газ
.

Пример
. Определить выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6 м 3 в морской воде.

Запишем условие задачи и решим ее.

Когда всплывающее тело достигнет поверхности жидкости, то при дальнейшем его движении вверх архимедова сила будет уменьшаться. Почему? А потому, что будет уменьшаться объем части тела, погруженной в жидкость, а архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела.

Когда архимедова сила станет равной силе тяжести, тело остановится и будет плавать на поверхности жидкости, частично погрузившись в нее.

Полученный вывод легко проверить на опыте.

В отливной сосуд нальем воду до уровня отливной трубки. После этого погрузим в сосуд плавающее тело, предварительно взвесив его в воздухе. Опустившись в воду, тело вытесняет объем воды, равный объему погруженной в нее части тела. Взвесив эту воду, находим, что ее вес (архимедова сила) равен силе тяжести, действующей на плавающее тело, или весу этого тела в воздухе.

Проделав такие же опыты с любыми другими телами, плавающими в разных жидкостях — в воде, спирте, растворе соли, можно убедиться, что если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе
.

Легко доказать, что если плотность сплошного твердого тела больше плотности жидкости, то тело в такой жидкости тонет. Тело с меньшей плотностью всплывает в этой жидкости
. Кусок железа, например, тонет в воде, но всплывает в ртути. Тело же, плотность которого равна плотности жидкости, остается в равновесии внутри жидкости.

Плавает на поверхности воды лед, так как его плотность меньше плотности воды.

Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость

.

При равных плотностях тела и жидкости тело плавает внутри жидкости на любой глубине.

Две несмешивающиеся жидкости, например вода и керосин, располагаются в сосуде в соответствии со своими плотностями: в нижней части сосуда — более плотная вода (ρ = 1000 кг/м 3), сверху — более легкий керосин (ρ = 800 кг/м 3).

Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в столь прочных и массивных скелетах, как наземные. По этой же причине эластичны стволы водных растений.

Плавательный пузырь рыбы легко меняет свой объем. Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину, и давление воды на нее увеличивается, пузырь сжимается, объем тела рыбы уменьшается, и она не выталкивается вверх, а плавает в глубине. Таким образом, рыба может в определенных пределах регулировать глубину своего погружения. Киты регулируют глубину своего погружения за счет уменьшения и увеличения объема легких.

Плавание судов.

Суда, плавающие по рекам, озерам, морям и океанам, построены из разных материалов с различной плотностью. Корпус судов обычно делается из стальных листов. Все внутренние крепления, придающие судам прочность, также изготовляют из металлов. Для постройки судов используют различные материалы, имеющие по сравнению с водой как бóльшие, так и меньшие плотности.

Благодаря чему суда держатся на воде, принимают на борт и перевозят большие грузы?

Опыт с плавающим телом (§ 50) показал, что тело вытесняет своей подводной частью столько воды, что по весу эта вода равна весу тела в воздухе. Это также справедливо и для любого судна.

Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом
.

Глубина, на которую судно погружается в воду, называется осадкой

. Наибольшая допускаемая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией

(от голланд. ватер
— вода).

Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна
.

В настоящее время для перевозки нефти строятся суда водоизмещением 5 000 000 кН (5 · 10 6 кН) и больше, т. е. имеющие вместе с грузом массу 500 000 т (5 · 10 5 т) и более.

Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то мы получим грузоподъемность этого судна. Грузоподъемность показывает вес груза, перевозимого судном.

Судостроение существовало еще в Древнем Египте, в Финикии (считается, что Финикийцы были одними из лучших судостроителей), Древнем Китае.

В России судостроение зародилось на рубеже 17-18 вв. Сооружались главным образом военные корабли, но именно в России были построены первый ледокол, суда с двигателем внутреннего сгорания, атомный ледокол «Арктика».

Воздухоплавание.

Рисунок с описанием шара братьев Монгольфье 1783 года: «Вид и точные размеры „Аэростата Земной шар“, который был первым». 1786

С давних времен люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю. Для воздухоплавания

вначале использовали воздушные шары, которые наполняли или нагретым воздухом, или водородом либо гелием.

Для того, чтобы воздушный шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила (выталкивающая) F
А, действующая на шар, была больше силы тяжести F
тяж, т. е. F
А > F
тяж.

По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается (F
А = gρV
), так как плотность верхних слоев атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывается специальный балласт (груз) и этим облегчает шар. В конце концов шар достигает своей своей предельной высоты подъема. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускается часть газа.

В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается только под действием ветра, поэтому он называется аэростатом

(от греч аэр
— воздух, стато
— стоящий). Для исследования верхних слоев атмосферы, стратосферы еще не так давно применялись огромные воздушные шары — стратостаты

.

До того как научились строить большие самолеты для перевозки по воздуху пассажиров и грузов, применялись управляемые аэростаты — дирижабли
. Они имеют удлиненную форму, под корпусом подвешивается гондола с двигателем, который приводит в движение пропеллер.

Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять и некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому для того, чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу
.

Пусть, например, в воздух запущен шар объемом 40 м 3 , наполненный гелием. Масса гелия, заполняющая оболочку шара, будет равна:
m Ге = ρ Ге ·V = 0,1890 кг/м 3 · 40 м 3 = 7,2 кг,
а его вес равен:
P Ге = g·m Ге; P Ге = 9,8 Н/кг · 7,2 кг = 71 Н.
Выталкивающая же сила (архимедова), действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объемом 40 м 3 , т. е.
F А = g·ρ возд V; F А = 9,8 Н/кг · 1,3 кг/м 3 · 40 м 3 = 520 Н.

Значит, этот шар может поднять груз весом 520 Н — 71 Н = 449 Н. Это и есть его подъемная сила.

Шар такого же объема, но наполненный водородом, может поднять груз 479 Н. Значит, подъемная сила его больше, чем шара, наполненного гелием. Но все же чаще используют гелий, так как он не горит и поэтому безопаснее. Водород же горючий газ.

Гораздо проще осуществить подъем и спуск шара, наполненного горячим воздухом. Для этого под отверстием, находящимся в нижней части шара, располагается горелка. При помощи газовой горелки можно регулировать температуру воздуха внутри шара, а значит, его плотность и выталкивающую силу. Чтобы шар поднялся выше, достаточно сильнее нагреть воздух в нем, увеличив пламя горелки. При уменьшении пламени горелки температура воздуха в шаре уменьшается, и шар опускается вниз.

Можно подобрать такую температуру шара, при которой вес шара и кабины будет равен выталкивающей силе. Тогда шар повиснет в воздухе, и с него будет легко проводить наблюдения.

По мере развития науки происходили и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Появилась возможность использования новых оболочек для аэростатов, которые стали прочными, морозоустойчивыми и легкими.

Достижения в области радиотехники, электроники, автоматики позволили сконструировать беспилотные аэростаты. Эти аэростаты используются для изучения воздушных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях атмосферы.

Почему стоящий на лыжах человек не проваливается в рыхлый снег? Почему автомобиль с широкими шинами обладает бóльшей проходимостью, чем автомобиль с обычными шинами? Зачем трактору гусеницы? Ответ на эти вопросы мы узнаем, познакомившись с физической величиной, которая называется давлением.

Давление твёрдых тел

Когда сила приложена не к одной точке тела, а к множеству точек, то она действует на поверхность тела. В этом случае говорят о давлении, которое создаёт эта сила на поверхности твёрдого тела.

В физике давлением называют физическую величину, численно равную отношению силы, действующей на поверхность перпендикулярно к ней, к площади этой поверхности.

p = F/S

где р

— давление; F

— сила, действующая на поверхность; S

— площадь поверхности.

Итак, давление возникает, когда на поверхность, перпендикулярно к ней, действует сила. Величина давления зависит от величины этой силы, и прямо пропорциональна ей. Чем больше сила, тем большее давление она создаёт на единице площади. Слон тяжелее тигра, поэтому оказывает на поверхность бóльшее давление. Автомобиль давит на дорогу с бóльшей силой, чем пешеход.

Давление твёрдого тела обратно пропорционально площади поверхности, на которую действует сила.

Всем известно, что идти по глубокому снегу трудно из-за того, что ноги постоянно проваливаются. Но на лыжах это сделать довольно просто. Всё дело в том, что в том и в другом случае человек действует на снег с одной и той же силой — силой тяжести. Но эта сила распределяется по поверхностям с разной площадью. Так как площадь поверхности лыж больше площади подошв ботинок, то вес человека в данном случае распределяется на бóльшую площадь. А сила, действующая на единицу площади, оказывается меньшей в несколько раз. Поэтому стоящий на лыжах человек меньшей силой давит на снег и не проваливается в него.

Изменяя площадь поверхности, можно увеличить или уменьшить величину давления.

Собираясь в поход, мы выбираем рюкзак с широкими лямками, чтобы уменьшить давление на плечо.

Чтобы уменьшить давление здания на грунт, увеличивают площадь фундамента.

Шины грузовых автомобилей делают более широкими, чем шины легковых машин, чтобы они оказывали меньшее давление на грунт. По этой же причине трактор или танк делают на гусеничном ходу, а не на колёсном.

Ножи, лезвия, ножницы, иголки остро оттачивают, чтобы они имели как можно меньшую площадь режущей или колющей части. И тогда даже с помощью небольшой приложенной силы создаётся большое давление.

По этой же причине природа снабдила животных острыми зубами, клыками, когтями.

Давление — скалярная величина. В твёрдых телах оно передаётся в направлении действия силы.

Единица измерения силы — ньютон. Единица измерения площади — м 2 . Следовательно, единица измерения давление — н/м 2 . Эта величина в международной системе единиц СИ называется паскаль

(Па или Ра). Получила своё название в честь французского физика Блеза Паскаля. Давление в 1 паскаль вызывает сила в 1 ньютон, действующая на поверхность размером 1 м 2 .

1 Па = 1н/м2

.

В других системах используются такие единицы измерения, как бар, атмосфера, мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба) и др.

Давление в жидкостях

Если в твёрдом теле давление передаётся в направлении действия силы, то в жидкостях и газах, согласно закону Паскаля, «любое давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменений

».

Заполним жидкостью шар с крошечными отверстиями, соединённый с узкой трубкой в виде цилиндра. Заполним шар жидкостью, вставим в трубку поршень и начнём его двигать. Поршень давит на поверхность жидкости. Это давление передаётся в каждую точку жидкости. Жидкость начинает выливаться из отверстий в шаре.

Заполнив шар дымом, мы увидим такой же результат. Это означает, что и в газах давление также передаётся по всем направлениям.

На жидкость, как и на любое тело на поверхности Земли, действует сила тяжести. Каждый слой жидкости, находящейся в ёмкости, свои весом создаёт давление.

Это подтверждает следующий опыт.

Если в стеклянный сосуд, вместо дна у которого резиновая плёнка, налить воду, то плёнка будет прогибаться под тяжестью воды. И чем больше будет воды, тем больше прогнётся плёнка. Если же мы будем постепенно погружать этот сосуд с водой в другую ёмкость, также наполненную водой, то по мере опускания плёнка будет распрямляться. И когда уровни воды в сосуде и ёмкости сравняются, плёнка распрямится совсем.

На одном уровне давление в жидкости одинаково. Но с увеличением глубины оно возрастает, так как молекулы верхних слоёв оказывают давление на молекулы нижних слоёв. А те, в свою очередь, давят на молекулы слоёв, расположенные ещё ниже. Поэтому в самой нижней точке ёмкости давление будет самым высоким.

Давление на глубине определяется по формуле:

p = ρ·g·h

где p

— давление (Па);

ρ

— плотность жидкости (кг/м 3);

g

— ускорение свободного падения (9,81 м/с);

h

— высота столба жидкости (м).

Из формулы видно, что давление растёт с ростом глубины. Чем ниже в океане опускается подводный аппарат, тем бóльшее давление он будет испытывать.

Атмосферное давление

Эванджелиста Торричелли

Кто знает, если бы в 1638 г. герцог Тосканский не решил украсить сады Флоренции красивыми фонтанами, атмосферное давление было бы открыто не в XVII веке, а гораздо позже. Можно сказать, что это открытие было сделано случайно.

В те времена считалось, что вода будет подниматься за поршнем насоса, потому что, как утверждал Аристотель, «природа не терпит пустоты». Однако мероприятие не увенчалось успехом. Вода в фонтанах действительно поднималась, заполняя образовавшуюся «пустоту», однако на высоте 10,3 м она останавливалась.

За помощью обратились к Галилео Галилею. Так как логического объяснения он найти не смог, то поручил своим ученикам — Эванджелиста Торричелли
и Винценцо Вивиани
провести эксперименты.

Пытаясь найти причину неудачи, ученики Галилея выяснили, что разные жидкости поднимаются за насосом на разную высоту. Чем плотнее жидкость, тем на меньшую высоту она может подняться. Так как плотность ртути в 13 раз больше плотности воды, то и подняться она сможет на высоту в 13 раз меньшую. Поэтому в своём опыте они использовали ртуть.

В 1644 г. опыт был проведен. Стеклянную трубку заполнили ртутью. Затем её опрокинули в емкость, также наполненную ртутью. Спустя некоторое время столбик ртути в трубке поднялся. Но всю трубку он не заполнил. Над столбиком ртути оставалось пустое пространство. Позднее оно было названо «торричеллевой пустотой». Но и в ёмкость ртуть из трубки не выливалась. Торричелли объяснил это тем, что на ртуть давит атмосферный воздух и удерживает её в трубке. А высота столбика ртути в трубке показывает величину этого давления. Так было впервые измерено атмосферное давление.

Атмосфера Земли — это её воздушная оболочка, удерживаемая возле неё гравитационным притяжением. Молекулы газов, составляющих эту оболочку, непрерывно и хаотично движутся. Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы давят на нижние слои, сжимая их. Сильнее всего сжат самый нижний слой, находящийся у поверхности Земли. Поэтому давление в нём самое большое. Согласно закону Паскаля, это давление он передаёт по всем направлениям. Его испытывает на себе всё, что находится на поверхности Земли. Это давление называют атмосферным давлением

.

Так как атмосферное давление создаётся вышележащими слоями воздуха, то с увеличением высоты оно уменьшается. Известно, что высоко в горах оно меньше, чем у подножия гор. А глубоко под землёй оно гораздо выше, чем на поверхности.

Нормальным атмосферным давление считается давление, равное давлению столбика ртути высотой 760 мм при температуре 0 о С.

Измерение атмосферного давления

Так как атмосферный воздух имеет различную плотность на разной высоте, то величину атмосферного давления нельзя определить по формуле
p

. Поэтому его определяют с помощью специальных приборов, называемых барометрами

.

Различают жидкостные барометры и анероиды (безжидкостные). Работа жидкостных барометров основана на изменении в столбике уровня жидкости под давлением атмосферы.

Анероид представляет собой герметичный контейнер из гофрированного металла, внутри которого создано разрежение. Контейнер сжимается, когда атмосферное давление повышается, и распрямляется при его понижении. Все эти изменения передаются на стрелку с помощью пружинящей металлической пластины. Конец стрелки передвигается по шкале.

По изменению показаний барометра можно предполагать, как изменится погода в ближайшие дни. Если атмосферное давление повышается, значит, можно ожидать ясной погоды. А если понижается, будет пасмурно.

Что такое давление?

1. Давление = отношение силы, действующей на поверхность перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности.

Единица давления в СИ = 1Па (паскаль) .

Обиходная (особенно в технике) единица давления = 1атм (примерно, давление земной атмосферы) = 100000Па.

2. Сила давления — это сила, которая оказывает давление на какую-либо поверхность.

Для уменьшения давления в том случае, если силу уменьшить невозможно, увеличивают площадь опоры.

В тех случаях, когда бывает необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности, на которую действует сила давления.

Закон Паскаля

3. Закон Паскаля: «жидкости и газы передают оказываемое на них давление без изменения в каждую точку жидкости или газа».

4. Основное свойство жидкостей и газов — передавать давление без изменения по всем направлениям — лежит в основе конструкции гидравлических и пневматических устройств и машин.

Во сколько раз площадь одного поршня больше площади другого, во столько же раз гидравлическая машина дает выигрыш в силе.

5. Давление на глубине жидкости не зависит от площади поверхности, а зависит от плотности жидкости и от глубины:

р = ρgh

Сообщающиеся сосуды

6. Свойство сообщающихся сосудов: поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне.

Но поверхности разных жидкостей, плотности которых отличаются, устанавливаются в сообщающихся сосудах на разных уровнях!

Сосуды, соединенные между собой, называются сообщающимися.

7. Действие простейшего U-образного жидкостного манометра основано на свойстве сообщающихся сосудов.

Он позволяет сравнивать давление в присоединенном к нему сосуде с атмосферным давлением.

Чтобы понять, что такое давление в физике, рассмотрим простой и знакомый каждому пример. Какой?

В ситуации, когда надо порезать колбасу, мы воспользуемся наиболее острым предметом — ножом, а не ложкой, расческой или пальцем. Ответ очевиден — нож острее, и вся прикладываемая нами сила распределяется по очень тонкой кромке ножа, принося максимальный эффект в виде отделения части предмета, т.е. колбасы. Другой пример — мы стоим на рыхлом снегу. Ноги проваливаются, идти крайне неудобно. Почему же тогда мимо нас с легкостью и на большой скорости проносятся лыжники, не утопая и не путаясь все в таком же рыхлом снегу? Очевидно, что снег одинаков для всех, как для лыжников, так и для пешеходов, а вот оказываемое на него воздействие — различно.

При примерно схожем давлении, то есть весе, площадь поверхности, давящей на снег, сильно различается. Площадь лыж намного больше площади подошвы обуви, и, соответственно, вес распределяется по большей поверхности. Что же помогает или, наоборот, мешает нам эффективно воздействовать на поверхность? Почему острый нож качественнее разрезает хлеб, а плоские широкие лыжи лучше удерживают на поверхности, уменьшая проникновение в снег? В курсе физики седьмого класса для этого изучают понятие давления.

Давление в физике

Силу, которую прикладывают к какой-либо поверхности, называют силой давления. А давление — это физическая величина, которая равна отношению силы давления, приложенной к конкретной поверхности, к площади этой поверхности. Формула расчета давления в физике имеет следующий вид:

где p — давление,
F — сила давления,
s — площадь поверхности.

Мы видим, как обозначается давление в физике, а также видим, что при одной и той же силе давление больше в случае, когда площадь опоры или, другими словами, площадь соприкосновения взаимодействующих тел, меньше. И, наоборот, с увеличением площади опоры, давление уменьшается. Именно поэтому, более острый нож лучше разрезает любое тело, а гвозди, забиваемые в стену, делают с острыми кончиками. И именно поэтому, лыжи удерживают на снегу гораздо лучше, чем их отсутствие.

Единицы измерения давления

Единицей измерения давления является 1 ньютон на метр квадратный — это величины, уже известные нам из курса седьмого класса. Также мы можем перевести единицы давления Н/м2 в паскали, — единицы измерения, названные в честь французского ученого Блеза Паскаля, который вывел, так называемый, Закон Паскаля . 1 Н/м = 1 Па. На практике применяются также и другие единицы измерения давления — миллиметры ртутного столба, бары и так далее.

При ухудшении общего самочувствия необходимо измерение такого показателя, как артериальное давление (в дальнейшем АД), поскольку таким способом можно определить гипотонию или гипертонию. В первом случае кровяное давление патологически снижается, а во втором увеличивается. Прежде чем говорить о прогрессирующем патологическом процессе, важно подробно разобраться, что такое нормальное давление человека, и каким оно должно быть.

Что такое артериальное давление

Это усилие, которое оказывает кровь на стенки сосудов в процессе системного кровообращения. Такой важный параметр жизнеспособности организма характеризует общее периферическое сопротивление сосудов, в случае летального исхода стремится к нулю. Процесс сдавливания стенок капилляров, артерий и вен под воздействием системного кровотока – сложный механизм, подверженный патогенному влиянию провоцирующих факторов. От этого показателя будет зависеть, здоровый организм, или имеют место опасные болезни. Норма имеет различия по возрасту, половому признаку.

Виды давления

Многие пациенты заметили, что кровяное давление после проведения измерения с помощью тонометра записывается в форме дроби, где первое и второе число в корне отличаются по значению. Чтобы понять, что это за цифры, самое время вспомнить об условной классификации такого важного показателя функциональности системного кровотока. Врачи выделяют верхнее и нижнее, каждое из которых имеет свою характеристику:

Верхнее АД (систолическое). Определяется в момент сокращения сердечной мышцы. Полученный показатель зависит от ЧСС, тонуса кровеносных сосудов, силы сокращения миокарда. Нормальный показатель находится в диапазоне 110-120 мм. рт. ст. На его аномальное отклонение влияет не только присутствующие в организме патологии, но и физические нагрузки, возрастные изменения организма.
Нижнее АД (диастолическое). Определяется в момент расслабления сердечной мышцы. Реальный показатель зависит от артериального тонуса, общего объем крови, эластичности сосудистых стенок. В пределах нормы нижнее артериальное варьируется в пределах 70-80 мм. рт. ст. Если возникает опасная патология, указанное значение выходит за рамки допустимых пределов.

Норма по возрасту

Во взрослом возрасте показатели отличаются не только по годам, но и по половой принадлежности пациента. Каждый человек просто обязан знать, какие существуют допустимые положения АД в своем случае, чтобы после замера прибором сократить вероятность рецидивов опасных патологий чаще со стороны сердечной системы. Ниже приставлена таблица, в которой указано, каким в идеале должно быть АД у взрослых женщин и мужчин, согласно возрастной категории.

Возраст пациента
	110 – 120/70 – 75	120 – 125/70 – 80
	115 – 120/70 – 80	120 – 127/75 – 80
	120 – 130/80 – 85	125 – 130/80 – 85
	135 – 140/80 – 85	130 – 135/80 – 85
	140 – 145/85 – 90	135 – 145/85 – 90
	145 – 155/85 – 90	135 – 145/80 – 85

При беременности высока вероятность присутствия легкой гипертонии, что является допустимым пределом нормы. Объясняется такое отклонение увеличением системного кровотока вдвое за счет присутствия в утробе новой жизни. Избавление от такого нарушения – вопрос времени, поэтому не стоит зря принимать медицинские препараты с синтетическими действующими веществами – и беременной не помогут, и ребенку могут навредить.

Как узнать свои цифры

Чтобы определить показатель АД в собственном организме, необходимо воспользоваться специальным медицинским аппаратом под названием тонометр. Использоваться он может в домашней обстановке, а при правильном обращении с высокой точностью констатирует факт повышения и понижения допустимых пределов АД. Определить характерные колебания можно двумя физиологическими способами:

Метод Короткова. Это самый распространенный метод диагностики, разработанный хирургом Коротковым еще в 1905 году. Для замера используется классический тонометр, который конструктивно состоит из манжеты с грушей, фонендоскопа, манометра.
Осциллометрический метод. В этом случае задействуют современные электронные аппараты, необходимые для регистрации пульсовых колебаний при прохождении крови через сдавленный манжетой участок сосуда.

Повышенное

Прежде чем вылечить сосудистое заболевание, требуется с предельной точностью определить основные причины повышения артериального давления, своевременно устранить провоцирующий фактор, его неприятную симптоматику. Речь идет о патологии, если после характерного замера тонометр показывает предел более 140/90 мм рт. ст. Врачи выделяют 2 вида артериальной гипертонии:

первичная (эссенциальная) гипертония, которую можно определить после тщательного клинического обследования;
вторичная гипертония, которая является неприятным симптомом основного заболевания организма.

Симптомы

Если речь идет об артериальной гипертонии, первый признак характерного недуга – скачок давления артериального выше допустимого предела. Болезнь некоторое время может преобладать в скрытой форме, но при систематических рецидивах не стоит заниматься опасным самолечением, важно своевременно обратиться к врачу и пройти полное обследование. Обратить внимание требуется не только на высокое кровяное давление, но и на следующие симптомы артериальной гипотонии:

звон в ушах;
шум в голове;
приступы мигрени с пульсацией у виска;
мушки перед глазами, потеря резкости зрения;
частое головокружение;
симптомы гипоксии головного мозга;
учащенное мочеиспускание;
тошнота, реже – рвота;
гипертонический криз, боли в сердце;
резкий спад работоспособности.

Причины

Если давление артериальное патологически повысилось, виной тому часто становятся обширные патологии щитовидной железы, почек, надпочечников, гормональный дисбаланс. В организме наблюдается повышенная выработка естественного гормона под названием ренин, в результате чего имеет место повышенный тонус кровеносных сосудов, миокард слишком часто сокращается, пульс аномально учащается. Причины столь обширной патологии могут быть таковыми:

сахарный диабет;
одна из форм ожирения;
пассивный образ жизни;
наличие вредных привычек;
хронические стрессы;
неправильное питание;
хронические болезни миокарда.

Низкое

В данном случае речь идет об артериальной гипотонии, которая может быть самостоятельным или вторичным заболеванием, требует немедленного консервативного лечения. При измерении АД прибор показывает отклонение, при котором давление крови обозначает интервал менее 90/60 мм рт. ст. Такое состояние может быть физиологическим и временным (не считается патологий), но при регулярном отклонении АД в меньшую сторону врачи подозревают гипотоническую болезнь.

Симптомы

Такой диагноз тоже представляет существенную опасность для здоровья, поэтому при подозрении на гипотонию пациенту требуется по несколько раз за сутки выполнять характерное измерение тонометром в домашней обстановке. Другие признаки указанной патологии подробно представлены ниже, при этом не должны оставаться без внимания потенциального больного:

тошнота и головокружение;
рассеянность внимания;
снижение функций памяти;
одышка;
приступы мигрени;
повышенная утомляемость;
спад работоспособности.

Причины

Прежде чем применять какие-либо медикаменты и самостоятельно начинать лечение, требуется своевременно определить патогенный фактор артериальной гипотонии и устранить его. Лечащий врач рекомендует проводить полную диагностику организма, важной составляющей которой является сбор данных анамнеза. Причины характерного недуга могут быть таковыми:

любой вид анемии;
сильные кровопотери;
полное или частичное обезвоживание организма;
хронические болезни миокарда;
недостаточность надпочечников;
передозировка медикаментов;
гипотиреоз.

Как лечить давление

Зная принцип развития такой сердечной патологии, важно грамотно и своевременно подобрать интенсивную терапию, которую разрешено проводить в домашней обстановке. Прием медицинских препаратов зависит от уровня давления артериального, хронических болезней организма, возраста пациента. Регуляция крови в сосудах достигается медикаментозным путем, однако пациенту дополнительно предстоит пересмотреть привычный образ жизни, навсегда отказаться от вредных привычек. Список эффективных лекарств подробно изложен ниже.

Повышенное

При систематически завышенном уровне АД означает, что пациент является хроническим гипертоником, находится под систематическим контролем у кардиолога. В такой клинической картине необходим курсовый прием представителей следующих фармакологических групп для продления периода ремиссии основного заболевания, уменьшения давления артериального и избавления от неприятных симптомов:

ингибиторы АПФ, расширяющие сосудистые стенки: Фозиноприл, Каптоприл, Рамиприл, Эналаприл, Лизиноприл, Периндоприл;
бета-блокаторы, снижающие минутный объем системного кровотока: Бисопролол, Атенолол, Небиволол, Метопролол;
диуретики для уменьшения порций жидкости в системном кровотоке: Фуросемид, Хлорталидон, Торасемид, Индапамид;
сартаны, они же блокаторы рецепторов ангиотензина: Лозартан, Валсартан, Лозартан, Валсартан, Телмисартан;
блокаторы кальциевых каналов, расширяющие просвет в периферических сосудах: Амлодипин, Верапамил, Нифедипин, Дилтиазем.

Пониженное

При явных признаках гипотонии показано употреблять кофеин и витамин С, при этом полностью исключить вредные привычки, вести активный образ жизни, есть большего сладкого. Из медикаментов особой эффективностью отличается медицинский препарат Этимизол. Однако врачи также назначают биологические фитостимуляторы, представленные настоем китайского лимонника или аралии, экстрактами элеутерококка, женьшеня, эхинацеи, радиолы. Если давление артериальное патологически понизилось, для снижения риска наступления коллапса рекомендован натуральный препарат Пантокрин.

Лечение давления народными средствами

Чтобы была достигнута норма давления по возрастам, можно воспользоваться методами альтернативной медицины, но предварительно заручиться врачебной поддержкой, не заниматься самолечением. Чтобы урегулировать уровень АД, пациенту рекомендуется использовать на практике следующие рецепты народного лечения, характеризующиеся высокой эффективностью:

При гипертонии требуется заполнить полную литровую банку раскрытыми шишками, залить водкой до горлышка, накрыть крышкой и настаивать в темном месте. Употреблять готовую настойку внутрь после процеживания по 1 ч. л. трижды за сутки перед каждым приемом пищи.
При гипотонии в одной таре положено соединить по 20 г ягод боярышника, корня женьшеня, цветков ромашки и астрагала. Столовую ложку сырья залить стаканом кипятка, настоять, процедить. Принимать внутрь по трети стакана трижды за сутки, пока давление артериальное не повысится.

Профилактика

Чтобы показатель давления артериального не отклонялся от нормы, необходимо полностью исключить вредные привычки, контролировать употребление кофе, правильно питаться, принимать поливитаминные комплексы. Кроме того, другие профилактические мероприятия представлены ниже:

чаще бывать на свежем воздухе;
повысить физическую активность;
заниматься спортом;
своевременно лечить болезни сердца, сосудов;
контролировать общее состояние здоровья.

Видео

Человек на лыжах, и без них.

Этот вывод подтверждают физические опыты.

Опыт.Результат действия данной силы зависит от того, какая сила действует на единицу площади поверхности.

Опыт. Вторая иллюстрация.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

давление = сила / площадь
.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

1 Па = 1 Н / м 2
.

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль
(гПа
) и килопаскаль
(кПа
).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа.

Запишем условие задачи и решим её.

Дано

: m = 45 кг, S = 300 см 2 ; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м 2

Решение:

p
= F
/S
,

F
= P
,

P
= g·m
,

P
= 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p
= 450/0,03 Н / м 2 = 15000 Па = 15 кПа

«Ответ»: p = 15000 Па = 15 кПа

Способы уменьшения и увеличения давления.

p = 50 Н/ 0, 000 001 м 2 = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Давление

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся.

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

.

Как объяснить этот опыт?

Для хранения и перевозки сжатого газа используются специальные прочные стальные баллоны.

Закон Паскаля.

Давление передается в каждую точку жидкости или газа.

Давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар.

Теперь газ.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях

.

Это утверждение называется законом Паскаля
.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

Давление в жидкости и газе.

Под действием веса жидкости резиновое дно в трубке прогнется.

Силы, действующие на резиновую пленку,

одинаковы с обеих сторон.

Иллюстрация.

Дно отходит от цилиндра вследствие давления на него силы тяжести.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Масса жидкости m = ρ·V
, или m = ρ·S·h
.

Вес этой жидкости P = g·m
, или P = g·ρ·S·h
.

p = P/S , или p = g·ρ·S·h/S,

Пример
. Определите давление нефти на дно цистерны, если высота столба нефти 10 м, а плотность ее 800 кг/м 3 .

Запишем условие задачи и запишем ее.

Дано

:

ρ = 800 кг/м 3

Решение

:

p = 9.8 Н/кг · 800 кг/м 3 · 10 м ≈ 80 000 Па ≈ 80 кПа.

Ответ

: p ≈ 80 кПа.

Сообщающиеся сосуды.

Сообщающиеся сосуды встречаются нам часто. Например, им может быть чайник, лейка или кофейник.

Поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне в сообщающихся сосудах любой формы.

Разные по плотности жидкости.

Опыт. Как определить массу воздуха.

Вес воздуха. Атмосферное давление.

Существование атмосферного давления.

Атмосферное давление больше, чем давление разреженного воздуха в сосуде.

P = g·m, P = 9,8 Н/кг · 1,29 кг ≈ 13 Н.

Воздушная оболочка, окружающая Землю, называется атмосфера

(от греч. атмос
— пар, воздух, и сфера
— шар).

Это явление используется в водяных насосах и некоторых других устройствах.

Почему существует воздушная оболочка Земли.

Как и все тела, молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

p
атм = p
ртути.

Давление столба ртути ρ ртути высотой 1 мм равно:

p
= g·ρ·h
, p
= 9,8 Н/кг · 13 600 кг/ м 3 · 0,001 м ≈ 133,3 Па.

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Барометр — анероид.

Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. или ≈ 1000 гПа.

Атмосферное давление на различных высотах.

Нормальное атмосферное давление
равно 101 300 Па = 1013 гПа.

Чем больше высота над уровнем моря, тем давление меньше.

При небольших подъемах, в среднем, на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (или на 1,33 гПа).

Манометры.

Поршневой жидкостный насос.

Гидравлический пресс.

F
2 / F
1 = S
2 / S
1 .

Таким образом, с помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить бóльшую силу.

Отношение F
1 / F
2 показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 10 000 Н / 100 Н = 100.

Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом

.

Действие воды и газа на погруженное в них тело.

Но S·h = V, где V — объем параллелепипеда, а ρ ж ·V = m ж — масса жидкости в объеме параллелепипеда. Следовательно,

F выт = g·m ж = P ж,

Существование силы, выталкивающей тело из жидкости, легко обнаружить на опыте.

F
A = g·ρ
ж ·V
т

Пример
. Определить выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6 м 3 в морской воде.

Запишем условие задачи и решим ее.

Полученный вывод легко проверить на опыте.

Плавает на поверхности воды лед, так как его плотность меньше плотности воды.

При равных плотностях тела и жидкости тело плавает внутри жидкости на любой глубине.

Плавание судов.

Благодаря чему суда держатся на воде, принимают на борт и перевозят большие грузы?

Воздухоплавание.

вначале использовали воздушные шары, которые наполняли или нагретым воздухом, или водородом либо гелием.

Значит, этот шар может поднять груз весом 520 Н — 71 Н = 449 Н. Это и есть его подъемная сила.

Человек – это сложный механизм, в организме которого все процессы взаимосвязанные. Артериальное давление относится к важным показателям здоровья, его резкие перепады могут вызвать серьезные осложнения в виде инсульта, инфаркт миокарда или ишемической болезни. Каждый человек должен знать, какие факторы провоцируют изменение давления, как правильно производить его замеры, и каким профилактическим мероприятиям следовать для его нормализации.

Что такое артериальное давление крови?

Артериальное давление — это уровень давления крови на стенки артерий организма. Это индивидуальный показатель, на его изменения могут влиять:

возраст человека;
стрессовые ситуации;
наличие хронических патологий;
время суток;

Существует средняя норма артериального давления крови 120/80 мм рт. ст., от которой отталкиваются врачи в процессе диагностики больного. Давление измеряется в миллиметрах ртутного столба и показывает две цифры – верхнее и нижнее давление.

Артериальное давление – один из важнейших показателей здоровья человека

Верхнее (систолическое) – давление, которое оказывает кровь в момент максимального сокращения сердца.
Нижнее (диастолическое) – давление крови в момент максимального расслабления сердечной мышцы.

Отклонения на 20-30 мм рт. ст. выше или ниже от среднего показателя 120/80 мм рт. ст. у взрослого человека свидетельствует о возможных заболеваниях. Своевременное лечение обезопасит от перехода болезни в хроническую форму и от тяжелых осложнений.

Каждый человек должен знать об артериальном давлении и что это такое для профилактики возможных заболеваний.

Механизм артериальной регуляции

В организме человека все процессы взаимосвязаны. Механизм артериальной регуляции очень сложен, на него влияют такие вещи, как центральная и вегетативная нервная система, эндокринная система человека.

Давление колеблется в пределах своей нормы в связи с такими факторами:

Движения крови по сосудам (гемодинамика). Отвечает за уровень артериального давления.
Нейрогуморальная регуляция. Нервная и гуморальная регуляции составляют общую систему, которая оказывает регулирующее влияние на уровень давления.

Артериальным давлением (АД) называют силу давления крови на стенки артерий

Нервная система молниеносно реагирует на изменения в организме. Во время физической деятельности, при умственных нагрузках и стрессах, симпатичная нервная система активирует возбуждение сердечной деятельности и влияет на скорость биения сердца, что вызывает изменение давления.

Почки выполняют важную функцию для поддержания артериального давления, они выводят воду и электролиты из организма.

Почки выделяют гормоны и вещества, которые являются важными гуморальными регуляторами:

Вырабатывают ренин. Этот гормон является частью ренин-ангиотензиновой системы, которая регулирует давление в организме, влияет на объем крови и тонус сосудов.
Образуют вещества депрессорного действия. С помощью них, происходит расширение артерий и давление понижается.

Методы и правила измерения показателей

Измерять давление можно прямым и косвенным методом. Прямой (инвазивный) метод измерения давления используется при стационарном лечении больного, когда нужен постоянный контроль показателя. Его производят с помощью катетера, иглу которого вводят больному в просвет лучевой артерии. Сам катетер присоединен к манометру для получения показателей давления.

Для измерения артериального давления используются классические тонометры с фонендоскопом

Косвенный (неинвазивный) метод измерения давления не требует прямого контакта с кровотоком:

Аускультативный или слуховой метод. Производится механическим тонометром с фонендоскопом. Манжета сдавливает артерию с помощью накачанного воздуха и показатели прослушивают в виде шума, что издается при прохождении крови внутри артерии.
Осциллометрический метод. Не требует шумового прослушивания и показатели отображаются на дисплее цифрового тонометра. Самый распространённый метод измерения, который требует минимум усилий и удобен в ежедневном использовании у себя дома в виде электронного тонометра.

Чтобы получить правильные показатели тонометра при измерении давления необходимо следовать таким правилам:

Давление измеряют в положении сидя или лежа.
Пациент должен быть в расслабленном состоянии, не разговаривать.
За час до измерения нужно исключить прием пищи, за два часа — алкоголь и сигареты.
Одетую на руку манжету закрепляют на уровне сердца.
Если тонометр полуавтоматический, нагнетание воздуха проводят плавно и без резких движений.
Закатанный рукав одежды не должен сдавливать руку в процессе измерения.

Норма артериального давления человека напрямую зависит от его возраста, образа жизни

Первые домашние замеры давления лучше сделать на обеих руках. Руку, на которой показатели окажутся выше используют для постоянных замеров. Считается, что давление у правшей будет выше на левой руке, у левшей – на правой руке.

Артериальная гипотония: симптомы и лечение

Систематическое давление с показателем ниже 100/60 мм рт. ст. называют артериальной гипотонией.

Больше всего к ней склонны подростки и молодые девушки. К основным симптомам гипотонии относят:

головокружение;
быструю утомляемость;
вялость;
тошноту;
бессонница;
учащенное сердцебиение.

В процессе лечения специалист должен установить первопричину, влияющую на понижение давление.

Пониженное артериальное давление хоть и не чревато такими грозными осложнениями, как высокое, но человеку жить с ним некомфортно

Вместе с лечением основного заболевания назначают медикаментозное лечение:

Психомоторные стимуляторы. Такие медикаменты активизируют нервную систему, они стимулируют работоспособность и избавляют от вялости, увеличивают частоту сердечных сокращений и повышают давление («Синдокарб», «Мезокарб»).
Аналептические препараты. Повышают кровообращение в процессе возбуждения сосудодвигательного центра заднего отдела головного мозга. Эти препараты увеличивают работоспособность и настроение человека («Кордиамин»).
Альфа-адреномиметики. Повышают тонус сосудов, вызывают сужение артериол («Гутрон», «Мидодрин»).

Каждый из описанных медикаментов имеет свой ряд побочных эффектов, поэтому должен назначаться при строгом контроле врача. Гипотоники должны уделять время физическим нагрузкам и длительному сну, также рекомендуется контрастный душ.

Продукты, повышающие давление и улучшающие состояние организма гипотоника:

кофе;
крепкий чай;
орехи;
сыры.

Чашечка кофе помогает, однако следует помнить о свойстве напитка вызывать привыкание

Гипертония: проявления и принципы лечения

Повышенное постоянное артериальное давления 139/89 мм рт. ст. является одним из самых распространенных заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Больше всего к гипертонии склонны пожилые люди имеющие заболевания сердца и сосудов. Но не исключено появление повышенного АД у людей старше 30 лет.

К факторам риска развития артериальной гипертонии относят:

систематические стрессы;
лишний вес;
наследственность;
возраст старше 55 лет;
сахарный диабет;
повышенный уровень холестерина;
почечную недостаточность;
постоянное курение и употребление алкоголя.

Скрытое течение гипертонии или начальную стадию болезни можно подозревать, если периодически отмечаются: головные боли

Чтобы лечение оказалось эффективным, параллельно с гипертонией врач будет лечить его первопричину. При лечении пожилых гипертоников важно, чтобы врач знал общее состояние больного пациента и его слабые стороны. Им назначают медикаменты с минимальным количеством побочных эффектов, чтобы препараты не влияли на работу уже больных органов и не ухудшали его здоровье.

Понизить повышенное давление помогут такие препараты:

Диуретики. Их назначают для выведения лишней соли и жидкости из организма, которые способствуют повышению давления. Калийсодержащие диуретики вместе с жидкостью не выводят важный для организма калий, а диуретики тиазидного вида имеют низкий ряд побочных действий на организм («Альдактон», «Индапамид»).
Бета-блокаторы. Уменьшая количество адреналина, эти лекарства уменьшают частоту сердечных сокращений. В своей работе адреналин взаимосвязан с бета-адренорецепторами, работу которых блокируют эти медикаменты («Конкор», «Вазокардин»).
Антагонисты кальция. Такие препараты расширяют сосуды и повышают кровоток в организме. Снижение давления происходит из-за торможения поступления ионов кальция в сердце и сосуды больного («Ломир», «Норваск»).

Лечебные мероприятия при гипертонической болезни могут включать как медикаментозные, так и немедикаментозные методы

Давление у детей и подростков

В период роста и полового созревания организм ребенка и подростка подвергается активным перестройкам и изменениям. Показатель 120/80 мм рт. ст. относится к полностью сформировавшемуся человеку, а нормальные показатели у детей и подростков будут занижены. Так, давление 105/60 мм рт. ст. считается нормой для ребенка 6-10 лет.

Посетители сейчас обсуждают

Нормальное давление человека: основные показатели по возрастам

Артериальное давление являет собой индивидуальный физиологический показатель, который определяет силу сдавливания крови на стенки кровеносных сосудов.

Во многом АД зависит от того, как работает сердце человека и сколько ударов в минуту оно может сделать.

Нормальное давление человека являет собой показатель, который может меняться в зависимости от физической нагрузки на организм.

Таким образом, при активных тренировках либо сильных эмоциональных переживаниях нормальное давление человека может повышаться и выходить за рамки нормы.

По этой причине измерять показатели АД рекомендуется утром, когда человек не переживал и не перенапрягался физически.

Идеальным в состоянии покоя считается показатель давления 11070. Пониженное давление начинается с 10060. Повышенное (гипертония) — с 14090.

Критическим (максимальным) показателем считается 200/100 и больше.

Нормальное давление человека также может изменяться и после физической активности. Если сердце при этом справляется со своими функциями, то изменение АД не является отклонением. Таким образом, после спортивных нагрузок у человека может повыситься давление до 13085.

Выделяют такие факторы, которые оказывают существенное влияние на нормальное давление (в том числе внутриглазное, внутрибрюшное и т.п.) человека:

Возраст человека и его общее состояние здоровья. При этом важно знать, что уже имеющиеся болезни (особенно хронические патологии почек, сердца, венерические или вирусные болезни) способны существенно повышать АД.
Наличие болезней, способных сгущать кровь (сахарный диабет).
Наличие прогрессирующих отклонений в давлении (гипертония, гипотония).
Состояние сердца и наличие болезней у него.
Атмосферное давление.
Уровень гормонов щитовидной железы и менопауза у женщин.
Гормональные сбои в организме, которые сужают артерии и сосуды.
Общая эластичность сосудистых стенок. У людей пожилого возраста сосуды изнашиваются и становятся ломкими.
Наличие атеросклероза.
Вредные привычки (курение, употребление спиртного).
Эмоциональное состояние человека (частые стрессы и переживания негативно отображаются на нормальном давлении человека).

Нормальное кровяное давление имеет некоторые отличия у женщин, взрослых мужчин и детей.

В том случае, если у человека наблюдаются сбои в данном показателе и проблемы со скачками АД, ему требуется срочная врачебная помощь и медицинское лечение.

Помимо этого, немало важную роль играет и пульсовой показатель, так как кровяной пульс неразрывно связан с венозным давлением.

Нормальное артериальное давление у человека: верхнее и нижнее давление

Перед тем, как рассмотреть, что такое верхнее и нижнее артериальное давление, приведем классификацию АД по ВОЗ.

Выделяют такие стадии повышенного АД по ВОЗ:

Первая стадия сопровождается стабильным протеканием гипертонии, без ухудшения работы внутренних органов.
Вторая стадия предусматривает развитие патологий в одном или двух органах.
Третья стадия затрагивает не только органы, но и также системы организма. Помимо этого, выделяют такие степени АД:
- Пограничное состояние, при котором показатели не больше 159/99.
- Вторая степень — умеренная гипертония (179/109 и больше).

Нормальное артериальное давление у человека — это понятие относительное, так как для каждого индивидуального (отдельного) организма существуют определенные нормовые показатели тонометра.

Перед тем, как понять, какое нормальное артериальное давление у человека, важно выяснить, что такое верхнее и нижнее артериальное давление.

Не все знают, что такое верхнее и нижнее артериальное давление, и часто его путают. Говоря простыми словами, верхнее или систолическое давление — это показатель, который зависит от частоты сокращения и силы ритма миокарда.

Нижнее или диастолическое давление — это показатель, выявляющий минимальное давление во время спадания нагрузки (расслабления) мышцы сердца.

Какое должно быть артериальное давление по возрастам и половой принадлежности?

У мужчин нормами считаются:

В 20 лет — 123/76.
В 30 лет — 130/80.
В лет — 145/85.
Более 70 лет — 150/80.

У женщин нормальные показатели давления такие:

В 20 лет −115/70.
В 30 лет — 120/80.
В 40 лет — 130/85.
В лет — 150/80.
Более 70 лет — 160/85.

Как можно заметить, показатели АД с возрастом увеличиваются как у мужчин, так и у женщин.

Нормальное артериальное давление у человека неразрывно связано с его пульсом, который также может свидетельствовать о различных заболеваниях и патологиях в организме (особенно в почках и кровеносных сосудах).

Сам по себе пульс — это не что иное, как периодические сокращения, которые связаны с колебанием сосудов при их наполнении кровью. При пониженном сосудистом давлении пульс также будет слабым.

В норме в состоянии покоя пульс человека должен быть ударов в минуту.

Выделяют разные нормы пульса для людей разных возрастных категорий:

У детей от одного до двух лет — 120 ударов в минуту.
У детей от трех до семи лет — 95 ударов.
У детей от восьми до 14 лет — 80 ударов.
У подростков и молодых людей— 70 ударов.
У людей пожилого возраста — 65 ударов.

Нормальное давление у человека при беременности не сбивается вплоть до шестого месяца вынашивания ребенка. После этого из-за влияния гормонов АД может повышаться.

В том случае, если беременность протекает с отклонения или патологиями, то скачки АД могут быть более заметными. В таком состоянии у женщины может наблюдаться стойкое повышение показателей давления. При этом ей рекомендуется ставать на учет к терапевту и ложиться в больницу под наблюдение врача.

В каких единицах измеряют артериальное давление: советы по измерению АД

Перед тем, как рассмотреть, в каких единицах измеряют артериальное давление, следует разобраться в правилах самой процедуры по установлению показателей АД.

Выделяют такие врачебные рекомендации по измерению давления:

Человек должен занять сидячее положение с опорой на спину.
Перед измерением давления не рекомендуется физически перенапрягаться, курить, кушать, а также принимать спиртные напитки.
Нужно использовать только рабочий механический прибор для изменения АД, который будет иметь нормированную шкалу.
Рука человека должна быть на уровне его груди.
Во время процедуры нельзя говорить либо двигаться.
В измерении величины давления обеих рук нужно делать перерыв в десять минут.
Измерять давление должен врач либо медсестра. Самостоятельно человек не сможет точно определить свое давление.

Не все знают, в каких единицах измеряют артериальное давление и что значат показатели «мм рт. ст.». На самом деле все просто: данные единицы измерения артериального давления означают миллиметры ртутного столба. Они показывают на приборе, насколько высоко или низко АД.

После того, как мы разобрались, в каких единицах измеряют артериальное давление, приведем основные причины отклонений от нормы.

Нарушения давления в организме может развиваться по самым разным причинам. Это может быть физическое переутомление, голодание или простой стресс, который сильно повлиял на состояние человека. Обычно в таком состоянии показатели сами стабилизируются, когда организм придет в норму, человек поест, отдохнет и хорошо поспит.

Более серьезной причиной повышенного давления могут стать прогрессирующие болезни, такие как атеросклероз сосудов, сахарный диабет, острые вирусные или инфекционные заболевания. В таком состоянии человек может страдать от резких скачков АД, а также явных признаков гипертонии.

Еще одной частой причиной сбоя в АД является резкое сужение сосудов, возникшее по причине гормонального влияния, а также эмоциональных перенапряжений.

Прием некоторых препаратов, болезни сердца, нарушение свертываемости крови и чрезмерные физические нагрузки тоже могут повлиять на сбой в данном показателе.

Неправильное питание и сбой в функционировании эндокринной системы обычно плохо сказывается на АД как у молодых, так и у пожилых людей.

Разница между систолическим и диастолическим давлением: норма и отклонение

Артериальное давление имеет два основных показателя:

Существует весомая разница между систолическим и диастолическим давлением. Норма верхнего (систолического давления) определяется уровнем давления в крови человека в миг самого сильного (предельного) сокращения сердца.

Таким образом, норма систолического давления напрямую зависит от частоты ударов сердца и количества его сокращений.

Выделяют такие факторы, которые влияют на норму систолического давления:

Объем правого желудочка.
Частота колебаний сердечной мышцы.
Мера растяжения стенок в аорте.

Норма систолического давления составляет 120 мм. рт. ст. Иногда оно называется «сердечным», однако это не совсем правильно, ведь в процессе перекачивания крови участвует не только данный орган, но и также сосуды.

Норма диастолического давления зависит от уровня давления крови в миг максимального расслабления сердца. Таким образом, норма диастолического давления составляет 80 мм.рт.ст.

По этому, есть довольно весомая разница между систолическим и диастолическим давлением.

Норма же при этом все равно индивидуальна для каждого человека, в зависимости от состояния здоровья, возраста и пола.

Повышенное артериальное давление или гипертония (гипертензия) обычно выявляется у пожилых людей. Данное заболевание считается очень опасным, поскольку оно способно привести к инсульту, то есть, разрыву сосуда в мозге.

Такое отклонение может развиться по следующим причинам:

Лишний вес человека (ожирение).
Сильное нервное перенапряжение, частые стрессы и психоэмоциональная нестабильность.
Хронические заболевания внутренних органов.
Малоподвижный образ жизни.
Сахарный диабет.
Употребление спиртных напитков.
Курение.
Неправильное питание.
Генетическая предрасположенность человека к данному заболеванию.

Во время гипертонии человек страдает от жутких головных болей, слабости, отдышки, сухости во рту, болей в сердце и слабости.

В таком состоянии больному нужно оказывать срочную помощь и обращаться к врачу, пока заболевание не вызвало опасных осложнений. Также при этом важно выявить первопричину гипертонии, и совместно с высоким давлением лечить и тот фактор, который спровоцировал его появление.

Гипертонический криз — это очень опасное состояние, при котором резко повышается АД. В таком состоянии у человека поражается нервная система и внутренние органы. Есть высокий риск инсульта и инфаркта.

Выявить гипертонический криз можно по эхокардиографии и измерению АД. Его причинами могут стать прием спиртного, сильная физическая нагрузка, прием некоторых препаратов, а также прогрессирование болезней внутренних органов или систем. Для купирования приступа назначается препарат Прогликем.

Гипотония — это состояние, при котором у человека наблюдается пониженное давление. При этом больной будет ощущать сильную слабость, тошноту, головокружение.

Вызвать такое состояние могут:

Анемия.
ВСД.
Инфаркт.
Длительное голодание.
Болезни надпочечников.

Давление для чайников: определение, объяснение простыми словами

Давление в физике

Давление – скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.

В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления – 1 Паскаль. Русское обозначение – Па, международное – Pa.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

где g – ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h – высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро» – плотность борща.

Одно из важнейших свойств жидкостей — изотропность. Это значит, что по закону Паскаля во всех направлениях жидкости производимое ею давление передается одинаково. Кстати, подробнее о жидкостях, их свойствах и движении читайте в нашем материале про уравнение Бернулли.

атмосфера;
миллиметр ртутного столба;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях. Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133 Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер.

Давление в шинах — это давление газа. Оно обусловлено столкновениями молекул воздуха с поверхностью шины

Атмосферное давление

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Артериальное давление – это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае – артерий.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120 на 80, то все хорошо. Если 90 на 50 или 240 на 180, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Артериальное давление — давление крови на стенки артерий

Тем не менее, возникает вопрос: 120 на 80 чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим давлением.

Физический вакуум

В космосе наблюдается почти полное отсутствие давления

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики. А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

Как пишется давление в физике

Давление буква

Автор Надежда Хамула(Марчук) задал вопрос в разделе Домашние задания

какой буквой в физике обозначается давление, и в каких единицах измеряется? и получил лучший ответ

Ответ от Irinkin[гуру]Что такое давление?
1. Давление = отношение силы, действующей на поверхность перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности.
Единица давления в СИ = 1Па (паскаль) .
Обиходная (особенно в технике) единица давления = 1атм (примерно, давление земной атмосферы) = 100000Па.
2. Сила давления — это сила, которая оказывает давление на какую-либо поверхность.
Для уменьшения давления в том случае, если силу уменьшить невозможно, увеличивают площадь опоры.
В тех случаях, когда бывает необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности, на которую действует сила давления.
Закон Паскаля
3. Закон Паскаля: «жидкости и газы передают оказываемое на них давление без изменения в каждую точку жидкости или газа».
4. Основное свойство жидкостей и газов — передавать давление без изменения по всем направлениям — лежит в основе конструкции гидравлических и пневматических устройств и машин.
Во сколько раз площадь одного поршня больше площади другого, во столько же раз гидравлическая машина дает выигрыш в силе.
5. Давление на глубине жидкости не зависит от площади поверхности, а зависит от плотности жидкости и от глубины:
р = ρgh
Сообщающиеся сосуды
6. Свойство сообщающихся сосудов: поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне.
Но поверхности разных жидкостей, плотности которых отличаются, устанавливаются в сообщающихся сосудах на разных уровнях!
Сосуды, соединенные между собой, называются сообщающимися.
7. Действие простейшего U-образного жидкостного манометра основано на свойстве сообщающихся сосудов.
Он позволяет сравнивать давление в присоединенном к нему сосуде с атмосферным давлением.

Единица давления в СИ = 1Па (паскаль) .

Обиходная (особенно в технике) единица давления = 1атм (примерно, давление земной атмосферы) = 100000Па.

2. Сила давления — это сила, которая оказывает давление на какую-либо поверхность.

Для уменьшения давления в том случае, если силу уменьшить невозможно, увеличивают площадь опоры.

Сосуды, соединенные между собой, называются сообщающимися.

7. Действие простейшего U-образного жидкостного манометра основано на свойстве сообщающихся сосудов.

ФИЗИКА. — ФИЗИКА. 1. Предмет и структура физики Ф. наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиб. общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира. Вследствие этой общности не существует явлений природы, не имеющих физ. свойств … Физическая энциклопедия

ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия

ФИЗИКА — ФИЗИКА, наука, изучающая совместно с химией общие законы превращения энергии и материи. В основе обеих наук лежат два основных закона естествознания закон сохранения массы (закон Ломоносова, Лавуазье) и закон сохранения энергии (Р. Майер, Джауль… … Большая медицинская энциклопедия

Физика звёзд — Физика звезд одна из отраслей астрофизики, изучающая физическую сторону звезд (масса, плотность, …). Содержание 1 Размеры, массы, плотность, светимость звезд 1.1 Масса звёзд … Википедия

Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия

Давление высокое — в широком смысле давление, превышающее атмосферное; в конкретных технических и научных задачах давление, превышающее характерное для каждой задачи значение. Столь же условно встречающееся в литературе подразделение Д. в. на высокие и… … Большая советская энциклопедия

ФИЗИКА — (от древнегреч. physis природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина физика сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства… … Энциклопедия Кольера

ФИЗИКА ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ — исследование влияния, оказываемого на вещество очень высокими давлениями, а также создание методов получения и измерения таких давлений. История развития физики высоких давлений удивительный пример необычайно быстрого прогресса в науке,… … Энциклопедия Кольера

Физика твёрдого тела — Физика твёрдого тела раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомарного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики.… … Википедия

Физика низких температур — Содержание 1 Методы получения 1.1 Испарение жидкостей … Википедия

Что означают цифры давления: верхнее и нижнее АД

Артериальное давление может меняться в течении суток. Как правильно его контролировать и что означают цифры давления человека?

Измерение артериального давления (АД) – обычная процедура, которой подвергаются все пациенты, переступившие порог кабинета участкового терапевта. Врач использует для этого тонометр и стетоскоп, с помощью которого выслушивает тоны пульсации пережатой артерии и записывают цифры показателей.

На сегодняшний день это единственный утвержденный Всемирной организацией здравоохранения метод неинвазивного измерения артериального АД. Придумал его в 1905 году русский хирург Николай Сергеевич Коротков.

Какая норма

Практически все знают, что нормальным считается давление 120/80 мм, но мало кто может рассказать, что именно означают эти цифры. А ведь речь идет о здоровье, которое иногда напрямую зависит от показаний тонометра, поэтому уметь определять свое рабочее артериальное давление и знать его рамки необходимо.

Превышение показаний выше 140/90 мм рт.ст. является поводом для обследования и посещения врача.

Что показывают цифры тонометра

Показатели АД очень важны для оценки циркуляции крови в организме. Обычно измерения проводят на левой руке с помощью тонометра. В результате врач получает два показателя, которые могут много ему рассказать о состоянии здоровья пациента.

Такие данные определяются из-за непрерывной работы сердца в момент измерения и обозначают верхнюю и нижнюю границу.

Верхнее АД

Что означает верхняя цифра давления? Такое АД называют систолическим, так как оно учитывает показания систолы (сердечного сокращения). Оптимальным считается, когда при его измерении тонометр показывает значение 120-135 мм. рт. ст.

Чем чаще бьется сердце, тем выше будут показатели. Отклонения от этого значения в ту или иную сторону будут расцениваться врачом, как развитие опасной болезни – гипертонии или гипотонии.

Нижние цифры показывают АД в период расслабления желудочков сердца (диастола), поэтому называется диастолическое. Нормальным его считают в пределах от 80 до 89 мм. рт. ст. Чем больше сопротивление и эластичность сосудов, тем выше будут показатели нижней границы.

Сердечные сокращения и их частота может рассказать врачу о наличии или отсутствии аритмии и других заболеваний. В зависимости от внешних причин пульс может ускоряться или замедляться. Этому способствуют физические нагрузки, стресс, употребление алкоголя и кофеина и так далее.

Средний показатель для взрослого здорового человека – 70 ударов в минуту.

Повышение этого значения может говорить о приступе тахикардии, а понижение о брадикардии. Такие отклонения должны быть под наблюдением врача, так как могут повлечь за собой серьезные проблемы со здоровьем.

Норма по возрасту

Рабочим артериальным давлением взрослого человека считаются показатели от 110/70 до 130/80 мм. Но с возрастом эти цифры могут меняться! Это не считается признаком заболевания.

Проследить изменение нормы артериального давления с взрослением человека можно в таблице:

Возраст	Мужчины	Женщины
20 лет	123/76	116/72
До 30 лет	126/79	120/75
30-40 лет	129/81	127/80
40-50 лет	135/83	137/84
50-60 лет	142/85	144/85
Старше 70 лет	142/80	159/85

Самое низкое кровяное давление наблюдается у детей! По мере взросления человека оно повышается и достигает своих максимальных показателей в глубокой старости. Гормональные всплески, приходящиеся на период взросления у подростков, а также беременности у женщин, могут повышать или понижать его.

Норма давления зависит от индивидуальных характеристик организма отдельных людей.

Повышенным АД, которое можно назвать патологией, принято считать 135/85 мм и выше. Если тонометр выдает более 145/90 мм, то однозначно можно сказать о наличии симптомов гипертонии. Аномально низкие показатели для взрослого человека считаются 100/60 мм. Такие показания требуют разбирательства и установления причин понижения АД, а также немедленного лечения.

Чем измеряют давление человека

Чтобы безошибочно говорить о наличии или отсутствии каких-либо патологий или болезней, необходимо уметь правильно измерять артериальное давление. Для этого нелишним будет приобретение в специализированном магазине или аптеке диагностического прибора — тонометра.

Приборы бывают разные:

Механические аппараты требуют подготовки и навыка работы с ними. Для этого обычно левую руку помещают в специальную манжету, в которую нагнетается избыточное давление. Затем плавно воздух выпускается, пока кровь снова не начнет свое движение. Чтобы понять значения АД, необходим стетоскоп. Его прикладывается к локтевому сгибу пациента и ловят звуковые сигналы, обозначающие остановку и возобновление кровяного движения. Этот прибор считается самым надежным, так как он редко выходит из строя и выдает ложные показания.
Полуавтоматический тонометр работает по тому же принципу, что и механический. Воздух в манжете там также накачивается с помощью ручной груши. В остальном, тонометр справляется сам! Выслушивать кровяное движение в стетоскоп не придется.
Автоматический тонометр все сделает сам! Нужно только надеть манжету на руку и нажать кнопку. Это очень удобно, но чаще всего такие тонометры выдают небольшую погрешность при расчете. Бывают модели, которые крепятся на предплечье и на запястье. Выбирают этот вид приборов люди до 40 лет, так как с возрастом толщина стенок сосудов, уменьшается, а для точного измерения этот показатель является очень важным.

Каждый вид тонометра имеет свои положительные и отрицательные стороны. Выбор в основном основывается на индивидуальных характеристиках и личных предпочтениях человека, для которого предназначается прибор.

Во всех приборах вторая цифра (диастолическое давление) – самая важная!

Сильное повышение именно этих значений чаще приводит к серьезным осложнениям.

Как правильно его измерять

Измерение артериального давления – серьезная процедура, требующая подготовки.

Существуют определенные правила, соблюдение которых позволит получить наиболее достоверные результаты:

Измерять АД нужно всегда в одно и то же время, чтобы можно было проследить за изменением показателей.
В течение часа перед процедурой не следует употреблять алкоголь, кофеин, курить, а также заниматься спортом.
Измерять давление нужно всегда в спокойном состоянии! Лучше в положении сидя, расставив ноги друг от друга.
Полный мочевой пузырь также может повысить АД на 10 ед. рт. ст., поэтому перед процедурой лучше его опорожнить.
При использовании тонометра с манжетой на запястье, необходимо руку держать на уровне груди. Если прибор измеряет АД на предплечье, то рука должна спокойно лежать на столе.
Не рекомендуется разговаривать и двигаться в момент измерения. Это может увеличить показатели на несколько единиц.
Перед использованием прибора необходимо внимательно изучить инструкцию по применению. От этого может зависеть точность результата.

Главное правило, которого стоит придерживаться для поддержания своего здоровья – ежедневные измерения артериального давления.

При диагностике цифры нужно записывать в специальный блокнот или дневник. Такой контроль даст врачу полную динамику.

Давление для чайников: определение, объяснение простыми словами || Как пишется давление

Давление в физике

В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления – 1 Паскаль. Русское обозначение – Па, международное – Pa.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

где g – ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h – высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро» – плотность борща.

Одно из важнейших свойств жидкостей — изотропность. Это значит, что по закону Паскаля во всех направлениях жидкости производимое ею давление передается одинаково. Кстати, подробнее о жидкостях, их свойствах и движении читайте в нашем материале про уравнение Бернулли.

атмосфера;
миллиметр ртутного столба;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях. Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133 Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер.

Давление в шинах — это давление газа. Оно обусловлено столкновениями молекул воздуха с поверхностью шины

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100 километров.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120 на 80, то все хорошо. Если 90 на 50 или 240 на 180, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Артериальное давление — давление крови на стенки артерий

Тем не менее, возникает вопрос: 120 на 80 чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим давлением.

Физический вакуум

В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум. Наилучшее приближение к физическому вакууму – космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики. А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

Давление буква

Автор Надежда Хамула(Марчук) задал вопрос в разделе Домашние задания

какой буквой в физике обозначается давление, и в каких единицах измеряется? и получил лучший ответ

Ответ от Irinkin[гуру]Что такое давление?
1. Давление = отношение силы, действующей на поверхность перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности.
Единица давления в СИ = 1Па (паскаль) .
Обиходная (особенно в технике) единица давления = 1атм (примерно, давление земной атмосферы) = 100000Па.
2. Сила давления – это сила, которая оказывает давление на какую-либо поверхность.
Для уменьшения давления в том случае, если силу уменьшить невозможно, увеличивают площадь опоры.
В тех случаях, когда бывает необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности, на которую действует сила давления.
Закон Паскаля
3. Закон Паскаля: «жидкости и газы передают оказываемое на них давление без изменения в каждую точку жидкости или газа».
4. Основное свойство жидкостей и газов – передавать давление без изменения по всем направлениям – лежит в основе конструкции гидравлических и пневматических устройств и машин.
Во сколько раз площадь одного поршня больше площади другого, во столько же раз гидравлическая машина дает выигрыш в силе.
5. Давление на глубине жидкости не зависит от площади поверхности, а зависит от плотности жидкости и от глубины:
р = ρgh
Сообщающиеся сосуды
6. Свойство сообщающихся сосудов: поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне.
Но поверхности разных жидкостей, плотности которых отличаются, устанавливаются в сообщающихся сосудах на разных уровнях!
Сосуды, соединенные между собой, называются сообщающимися.
7. Действие простейшего U-образного жидкостного манометра основано на свойстве сообщающихся сосудов.
Он позволяет сравнивать давление в присоединенном к нему сосуде с атмосферным давлением.

Единица давления в СИ = 1Па (паскаль) .

Обиходная (особенно в технике) единица давления = 1атм (примерно, давление земной атмосферы) = 100000Па.

2. Сила давления – это сила, которая оказывает давление на какую-либо поверхность.

Для уменьшения давления в том случае, если силу уменьшить невозможно, увеличивают площадь опоры.

4. Основное свойство жидкостей и газов – передавать давление без изменения по всем направлениям – лежит в основе конструкции гидравлических и пневматических устройств и машин.

Сосуды, соединенные между собой, называются сообщающимися.

7. Действие простейшего U-образного жидкостного манометра основано на свойстве сообщающихся сосудов.

ФИЗИКА — ФИЗИКА, наука, изучающая совместно с химией общие законы превращения энергии и материи. В основе обеих наук лежат два основных закона естествознания закон сохранения массы (закон Ломоносова, Лавуазье) и закон сохранения энергии (Р. Майер, Джауль… … Большая медицинская энциклопедия

Физика низких температур — Содержание 1 Методы получения 1.1 Испарение жидкостей … Википедия

Источник

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p, сила, действующая на поверхность, — F и площадь поверхности — S.

Как в физике обозначается давление?

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 сентября 2021 года; проверки требуют 5 правок,

давление

Размерность	L −1 MT −2
Единицы измерения
СИ	Па
СГС	дин · см -2
Примечания
скалярная величина

Давле́ние на поверхность — интенсивная физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади : Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы, действующей на данную поверхность, к её площади : Давле́ние сплошной среды — скалярная интенсивная физическая величина ; характеризует состояние среды и является диагональной компонентой тензора напряжений, В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды не зависит от ориентации. Для обозначения давления обычно используется символ — от лат. pressūra «давление». В соответствии с рекомендациями ИЮПАК давление в классической механике рекомендуется обозначать как, менее рекомендуемо обозначение, Осмотическое давление часто обозначается буквой π, Давление идеального газа (вообще говоря, системы пренебрежимо мало взаимодействующих частиц) на стенку ищется как 0}2p_ ,dj_ }»> где — проекция импульса на ось сближения со стенкой, а — аналогичная проекция вектора плотности потока, для которого (размерность пространства, вообще говоря, зависит от задачи) где — концентрация, — функция распределения вероятности. В частности, при распределении Максвелла, интеграл легко берётся и получается:,

Давление, сила давления — Прилагая одну и ту же силу к предмету, можно получить разный результат в зависимости от того, на какую площадь эта сила распределена. Объясняют этот феномен в программе 7 класса физические термины «давление» и «сила давления».

Давление — это величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности.
Сила давления направлена перпендикулярно поверхности.
Формула давления: p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.
Единица измерения давления в СИ: паскаль (Па).1 Па = 1 Н/м 2 Понятно, что при одной и той же силе воздействия более высокое давление испытает та поверхность, площадь которой меньше.

Формулу для расчета силы давления вывести несложно: F = p × S В задачах по физике за 7 класс сила давления, как правило, равна весу тела.

Что такое давление в физике 7 класс?

Давление — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности, перпендикулярно этой поверхности. В международной системе единиц давление измеряют в ньютонах на квадратный метр, или в паскалях: 1 Па = 1 Н м 2 ; давление = сила площадь p = F S.

Что означает буква G в физике 7 класс?

Сила тяжести — урок. Физика, 7 класс. Силу гравитации, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи неё, называют силой тяжести, Эта сила направлена к центру Земли.

Сила гравитации Земли для нас является самой важной, поэтому ей и дано особое название.
Земля притягивает всё, что находится вокруг неё: твёрдые тела, жидкости, газы.
Из-за того что есть сила тяжести, возможно существование атмосферы (молекулы газа не улетают в космос), воды морей и океанов удерживаются на своих местах, если какой-либо предмет приподнимают и роняют, этот предмет падает вниз — в направлении Земли.

Силу, с которой Земля притягивает тела, можно рассчитать по формуле: F = m ⋅ g, где (m) — масса тела, а (g) — ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения — это ускорение, которое вблизи Земли приобретает тело, падающее свободно и беспрепятственно.

Скорость свободно падающего тела каждую секунду увеличивается на (9,81) метра в секунду ( м / с ).
Если предмет падает, например, в течение (4) секунд, то скорость его падения в самом начале равна (0) м / с ;
за (1)-ю секунду он достигает скорости (9,81) м / с ;
за (2)-ю секунду он достигает скорости: (9,81), умноженное на (2) м / с (=) (19,62) м / с ;
за (3)-ю секунду он достигает скорости: (9,81), умноженное на (3) м / с (=) (29,43) м / с ;

за (4)-ю секунду тело достигает скорости: (9,81), умноженное на (4) м / с (=) (39,24) м / с, что приблизительно составляет (141) км/ч. Обрати внимание! Интересно, что кирпич и яблоко падают с одинаковой скоростью. Только падение лёгких предметов сопротивление воздуха замедляет сильнее, например, птичье перо из-за сопротивления воздуха будет падать медленнее.

Как пишется давление?

ДАВЛЕ́НИЕ, -я, ср.

Что означает буква P в физике?

В физике буквой P обозначают давление, вес, мощность и вектор электрической поляризации.

Что означает буква T в физике?

T, t — в физике : Обозначение времени Обозначение температуры

Что означает буква V в физике?

V — объём: на основе английского volume — объем. v — скорость: на основе латинского velocitas — скорость.

Что означает буква S в физике?

Значения —

В МФА обозначает глухой альвеолярный сибилянт, В географии и синоптике S означает юг ( англ. south, нем. Süd, Süden ). В информатике:

Существует язык программирования S, — тег HTML для перечёркнутого текста. В приложениях Windows Ctrl-S обычно сохраняет файл. В Mac OS то же делает Command-S. В MS DOS и Windows при выводе на консоль Ctrl-S означает «пауза», Ctrl-Q — «конец паузы». В UNIX Ctrl-S обычно означает поиск по контексту ( англ. Search ).

Как первая буква почтового кода S означает Саскачеван ( англ. Saskatchewan ) в Канаде и Шеффилд ( англ. Sheffield ) в Англии, В фотографии некоторые камеры используют S для обозначения режима, в котором фотограф выставляет выдержку, а камера автоматически определяет диафрагму.

Этот режим называется англ. shutter priority mode, В англоязычных календарях S означает субботу ( англ. Saturday ) и воскресенье ( англ. Sunday ), а также сентябрь ( англ. September ). Иногда воскресенье обозначается через U, чтобы не спутать с субботой. В некоторых странах оценка S обозначает удовлетворительно ( англ.

satisfactory grade ). В экономике S означает предложение ( англ. supply ) и резервы ( англ. savings ). В финансах S — код акций Sprint Nextel Corporation, В науке:

В международных обозначениях системы СИ S означает сименс ( нем. Siemens, фр., англ. siemens ), единицу электрической проводимости, а s — секунду ( лат. secunda divisio, фр. seconde, англ. second ). В математике:

означает седенион, S n — симметрическая группа n-го порядка. Буквой S часто обозначают площадь ( фр. surface ). Буквой S часто обозначают сумму ( лат. summa ). Отсюда и знак интеграла, произошедший от «длинного s».

В физике:

Буквой s ( лат. spatium ) иногда обозначают расстояние (путь), положение или смещение. Буквой S обозначают энтропию, Буквой S обозначают действие, Буквой S или s обозначают спин, Буквой s или S (от англ. sharp — резкий) обозначают квантовое состояние с нулевым орбитальным моментом импульса или частицы, находящиеся в таком состоянии, например, s-электроны. В ультрацентрифугировании буквой S обозначают сведберг ( швед., англ. svedberg ) — единицу отношения скорости оседания к ускорению на центрифугах.1 сведберг = 10 −13 секунды.

В биохимии S обозначает аминокислоту серин, В химии S ( лат. Sulphur, Sulfur ) обозначает серу,

В музыке служит для сокращенного обозначения многих слов, как то: итал. segno, sinistro, solo, subito, sul (напр., s. ponticello, D.C. al S. или M.S.). В старинных сочинениях, напр. в X веке у Хукбальда, S. служило для обозначения полутона ( лат. semitonium ).S.S. обозначает «senza sordini», S.t. — «senza tempo». Также буква S обозначает субдоминанту, От латинской буквы S происходит символ доллара $,

Ss Ss Ss Ss

Название по-русски : Эс. Код НАТО : Sierra (/ siˈerɑ /, ). Азбука Морзе : ···

○	●
●	○
●	○

Шрифт Брайля

Семафорная азбука

Флаги международного свода сигналов

Амслен

Как называется единица измерения давления?

Единицы измерения давления Программа КИП и А Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.т.е. P = F / S. В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях: Па — русское обозначение.

Килоньютон, Меганьютон / м², см², мм². Тогда получаем следующее соответствие: 1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 кН/м² = 1000 кПа = 1000000 Н/м² = 1000000 Па

В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы бар (bar) и кгс/м² (kgf/m²), а также их производные (mbar, кгс/см²).1 бар — это внесистемная единица, равная 100000 Па.1 кгс/см² — это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 0.980665 бар = 98066.5 Па

Что такое H в физике 7 класс?

Где g — ускорение свободного падения, m — масса тела, h — высота, на которую поднято тело.

Что означает буква F в физике?

В физике буквой F обозначают силу и оптический фокус. Также — постоянная Фарадея, свободная энергия Гельмгольца.

Что такое R в физике 7 класс?

В физике : R — в физике : обозначение постоянной Ридберга. R — универсальная газовая постоянная. R — в физике : обозначение электрического сопротивления.

Что означает буква C в физике?

Физика —

c —, фундаментальная физическая константа.
c —, теплоёмкость единичной массы вещества.
с. —, единица изменения времени.
C —, мера способности проводника накапливать электрический заряд.
°C —, единица измерения температуры.

Что означает буква N в физике?

В физике — сила реакции опоры. В астрономии N — символ Нептуна. В математике — обозначение множества натуральных чисел.

В чем обозначается давление?

В чем измеряется — В международной системе единиц единицей измерения давления является паскаль ( (Па) ). Паскаль — это ньютон на квадратный метр (( frac ).) Внесистемными единицами измерения данной величины являются мм рт.ст. (миллиметр ртутного столба), мм.в.ст. (миллиметр водяного столба), атмосфера, бар.

В чем измеряется P в физике?

Производные величины	Символ	Единица СИ
Мощность	N	кг·м 2 /с 3 (ватт, Вт)
Давление	p	кг/(м·с 2 ) (паскаль, Па)
Плотность	ρ	кг/м 3
Поверхностная плотность	ρ A	кг/м 2

Что означает буква S в физике?

Значения —

Этот режим называется англ. shutter priority mode, В англоязычных календарях S означает субботу ( англ. Saturday ) и воскресенье ( англ. Sunday ), а также сентябрь ( англ. September ). Иногда воскресенье обозначается через U, чтобы не спутать с субботой. В некоторых странах оценка S обозначает удовлетворительно ( англ.

В физике:

В биохимии S обозначает аминокислоту серин, В химии S ( лат. Sulphur, Sulfur ) обозначает серу,

Ss Ss Ss Ss

Название по-русски : Эс. Код НАТО : Sierra (/ siˈerɑ /, ). Азбука Морзе : ···

○	●
●	○
●	○

Шрифт Брайля

Семафорная азбука

Флаги международного свода сигналов

Амслен

Как называется единица измерения давления?

Источник

Сила, непрерывно распределенная по площади

Давление
Общие символы	p, P
Единицы СИ	Паскаль [Па]
В основных единицах СИ	1 N /m, 1 kg /(m ·s ) или 1 J /m
Производные от. других величин	p = F / A
Размерность	MLT

Давление, создаваемое столкновение частиц внутри закрытого контейнера

Давление (обозначение: p или P) — это сила, приложенная перпендикулярно к поверхности объекта на единицу площади, по которому эта сила распределяется. Манометрическое давление (также пишется манометрическое давление) — это давление относительно давления окружающей среды.

Различные единицы используются для выражения давления. Некоторые из них находятся от единицы силы, деленной на единицу площади; СИ единица давления, например, паскаль (Па), это один ньютон на квадратный метр (Н / м); аналогично, фунт-сила на квадратный дюйм (psi ) — это традиционная единица измерения давления в британских и американских единицах измерения. обычные системы. Давление также может быть выражено через стандартное атмосферное давление ; атмосфера (атм) равна этому давлению, а торр определяется как ⁄ 760 этого давления. Манометрические единицы, такие как сантиметр водяного столба, миллиметр ртутного столба и дюйм ртутного столба, используются для выражения давления в терминах высоты столбца . твердой жидкости в манометре.

Содержание

1 Определение
- 1.1 Формула
- 1.2 Единицы
- 1.3 Примеры
- 1.4 Скалярная природа
2 Типа
- 2.1 Давление жидкости
  - 2.1.1 Приложения
- 2.2 Давление взрыва или дефлаграции
- 2.3 Отрицательное давление
- 2.4 Давление торможения
- 2.5 Поверхностное давление и поверхностное натяжение
- 2.6 Давление идеального газа
- 2.7 Давление пара
- 2.8 Давление жидкости
- 2.9 Направление давления жидкости
- 2.10 Кинематическое давление
3 См. Также
4 Примечания
5 Ссылки
6 Внешние ссылки

Определение

Давление — величина силы величины под прямым углом к поверхности объекта на единицу площади. Обозначается буквой p или P. В IUPAC для давления используется строчная буква p. Однако широко используется буква P в регистре. Использование P vs p зависит от поля, в котором он работает, от наличия рядом других символов для таких таких, как мощность и импульс, а также от стиля письма.

Формула

Математически:

p = FA, { displaystyle p = { frac {F} {A}},} ${ displaystyle п = { frac {F} {A}},}$

где:

p { displaystyle p}

— давление,

F { displaystyle F}

— величина нормальной силы,

A { displaystyle A}

— площадь поверхности при контакте.

Давление — это скалярная величина. Он связывает элемент векторной области (вектор, нормальный к поверхности) с действующей на нем нормальной силой. Давление — это скалярная константа пропорциональности, которая связывает два нормальных вектора:

d F n = — pd A = — pnd A. { displaystyle d mathbf {F} _ {n} = — p , d mathbf {A} = -p , mathbf {n} , dA.} ${ displaystyle d mathbf {F} _ {n} = - p , d mathbf {A} = -p , mathbf {n} , dA.}$

Знак минус связан с тем, что сила считается направленной к элементу поверхности, а вектор нормали направлен наружу. Уравнение имеет смысл в том, что для любой поверхности S, контактирующая с текучей средой, полная сила, оказываемая текучей средой на эту поверхность, представляет собой поверхностный интеграл по S правой части приведенного выше уравнения.

Неправильно (хотя и довольно часто) говорить «давление направлено в том или ином направлении». Давление, как скаляр, не имеет направления. Сила, заданная предыдущим отношением к величине, имеет направление, а давление — нет. Если мы изменим ориентацию элемента, направление нормальной силы изменится соответствующим образом, но останется прежним.

Давление распределяется по твердым границам или по произвольным участкам жидкости перпендикулярно этим границам или участкам в каждой точке. Это фундаментальный параметр в термодинамике, и он сопряжен с объемом.

Единицы

Ртутный столбец

Единица СИ. для давления — паскаль (Па), равный одному ньютону на квадратный метр (Н / м, или кг · м · с). Это название единицы было добавлено в 1971 году; до давления этого в СИ выражалось просто в ньютонах на квадратный метр.

Другие единицы измерения давления, такие как фунтов на квадратный дюйм (фунт-сила / дюйм) и бар, также широко используются. Единица измерения давления CGS — это барри (Ba), равная 1 дин · см или 0,1 Па. Давление иногда выражается в граммах-силах или килограммах-силах на квадратный сантиметр. (г / см или кг / см) и т.п. без правильного определения силы. Но использование названий килограмм, грамм, килограмм-сила или грамм-сила (или их символы) в качестве категории категорически в системе СИ. техническая атмосфера (символ: at) составляет 1 кгс / см (98,0665 кПа, или 14,223 фунта на квадратный дюйм).

система, находящаяся под давлением, может выполнять работу с окружающей средой, давление мерой потенциальной энергии, запасенной на единицу объема. Следовательно, он связан с плотностью энергии и может быть выражен в таких единицах, как джоулей на кубический метр (Дж / м, что равно Па). Математически:

p = F ⋅ расстояние A ⋅ расстояние = Рабочий объем = Энергия (Дж) Объем (м 3). { displaystyle p = { frac {F cdot { text {distance}}} {A cdot { text {distance}}}} = { frac { text {Work}} { text {Volume} }} = { frac { text {Энергия (Дж)}} {{ text {Объем}} ({ text {m}} ^ {3})}}.} ${ displaystyle p = { frac {F cdot { text {distance}}} {A cdot { text {distance}}}} = { frac { text {Work}} { text {Объем}}} = { frac { text {Энергия (Дж)}} {{ text {Объем}} ({ text {m}} ^ {3})}}.}$

Некоторые метеорологи предпочитают гектопаскаль (гПа) для атмосферного давления воздуха, что эквивалентно старой единице миллибар (мбар). Подобные значения давления указываются в килопаскалях (кПа) в других областях, где префикс гекто- используется редко. Дюйм ртути все еще используется в Штатах. Океанографы обычно измеряют давление под водой в децибарах (дбар), потому что давление в океане увеличивается примерно на один децибар на метр глубины.

стандартная атмосфера (атм) является установленной постоянной. Это примерно равно типичному давлению воздуха на Земле средний уровень моря и определяется как 101325 Па.

Потому что давление обычно измеряется по его способности вытеснять столб жидкости в манометр, давление часто выражается как глубина конкретной жидкости (например, сантиметров водяного столба, миллиметров ртутного столба или дюймов ртутного столба ). Чаще всего выбирают ртуть (Hg) и воду; вода нетоксична легко доступна, в то время как высокая плотность ртути позволяет использовать более короткий столбик (и, следовательно, меньший манометр) для измерения заданного давления. Давление, оказываемое столбом жидкости высотой h и плотностью ρ, задается уравнение гидростатического давления p = ρgh, где g — ускорение свободного падения. Плотность жидкости и местная гравитация могут изменяться от одного показания к другому в зависимости от местных факторов, поэтому высота столба жидкости не определяет точное давление. Когда сегодня цитируются миллиметры ртутного столба или дюйммы ртутного столба, эти единицы не основаны на физическом столбце ртути; скорее, им даны точные определения, которые могут быть выражены в единицах СИ. Один миллиметр ртутного столба примерно равен одному торр. Единицы измерения на водной основе по-прежнему зависит от плотности воды, измеренного, а не определенного количества. Эти манометрические единицы до сих пор встречаются во многих областях. Артериальное давление в миллилитрах стран мира измеряется в миллиметрах ртутного столба, а давление в легких в сантиметрах воды по-прежнему является обычным явлением.

Подводные ныряльщики используют систему измерения давления для морской воды метр (MSW или MSW) и фут для морской воды (fsw или FSW), и это стандартные единицы давления измерения. манометры, использование для измерения воздействия давления в камерах для дайвинга и цифровые декомпрессионных компьютерах. MSW определяется как 0,1 бар (= 100000 Па = 10000 Па), это не то же самое, что линейный метр метр. 33066 фунтов = 1 атм (1 атм = 101325 Па / 33,066 = 3064,326 Па). Обратите внимание, что преобразование давления из msw в fsw отличается от длины: 10 msw = 32,6336 fsw, а 10 м = 32,8083 фута.

Манометрическое давление часто указывается в единицах измерения с добавлением «g», например «kPag», «barg» или «psig», а единицы измерения абсолютного давления иногда имеют суффикс «a», например «kPaa», «psia» ». Национальный институт стандартов и технологий США рекомендует, чтобы во избежание путаницы, любые модификаторы применялись к измеряемой величине, а не к единице измерения. Например, «p g = 100 psi», а не «p = 100 psig».

Дифференциальное давление выражается в добавленной буквой d; Этот тип измерения полезен при рассмотрении уплотнения или того, будет ли клапан открываться или закрываться.

В настоящее время или ранее популярные единицы измерения включают в себя следующие:

атмосферные (атм)
манометрические единицы:
- сантиметр, дюйм, миллиметр (торр) и микрометр (мТорр, микрон) ртутного столба,
- высота эквивалентного столба воды, включая миллиметр (мм H. 2O), сантиметр (см H. 2O), метр, дюйм и фут водяного столба;
британские и обычные единицы измерения:
- кип, короткая тонна-сила, длинная тонна-сила, фунт-сила, унция-сила и фунт-сила на квадратный дюйм,
- короткая тонна-сила и длинная тонна-сила на квадратный дюйм,
- fsw (фут морской воды), использование при подводном погружении, особенно в связи с воздействием давления при погружении и декомпрессией ;
метрические единицы, не входящие в СИ:
- бар, децибар, миллибар,
  - MSW (метры морской воды), используемые при подводном погружении, особенно в связи с воздействием давления при погружении и декомпрессией,
- килограмм-сила или килопонд на квадратный сантиметр (техническая атмосфера ),
- грамм-сила и тонна -сила (метрическая тонна-сила) на квадратный сантиметр,
- барье (дин на квадратный сантиметр),
- килограмм-сила и тонна-сила на квадратный метр,
- sthene на квадратный метр (pieze ).

Примеры

Влияни е внешнего давления 700 бар на алюминиевый цилиндр с 5 мм (0,197 дюйма) толщиной стенки

, при изменении давления можно прижать палец к стене, не оставляя какого-либо длительного впечатления; однако кнопку нажатием тем же пальцем на кнопку, можно легко повредить стену. Хотя такая сила прикладываемая к поверхности, же, при нажатии кнопки нажимается больше, поскольку острие концентрирует эту силу на меньшей площади. Давление передается на твердые границы или через произвольные участки жидкости, нормальные к границам или участкам в каждой точке. В отличие напряжения от , давление определяется как скалярная величина. Отрицательный называется градиент давления плотностью силы.

. Другой пример — нож. Если мы попытаемся разрезать плоской кромкой, сила будет распределяться по большей площади поверхности, что приведет к меньшему давлению, и резка не будет. В то время как режущее лезвие, имеющее меньшую площадь поверхности, приводит к большему давлению, поэтому режет плавно. Это один из примеров практического применения давления.

Для газов давление иногда измеряется не как абсолютное давление, а относительно атмосферного давления ; такие измерения называются манимометрическим давлением. Примером этого является давление воздуха в шине автомобиля, которое можно было бы назвать «220 кПа (32 фунт / кв. Дюйм)», но на самом деле оно составляет 220 кПа (32 фунта на квадратный дюйм) выше атмосферного давления. Атмосферное давление на уровне моря составляет около 100 кПа, абсолютное давление в шине составляет около 320 кПа. В работе это пишется «манометрическое давление 220 кПа (32 фунта на квадратный дюйм)». Если место ограничено, например, на манометрах, заводских табличек, в подписях к графикам и в заголовках таблиц, следует использовать модификатор в круглых скобках, например «кПа (манометр)» или «кПа (абсолютное) », разрешено. В работах, не относящихся к SI, манометрическое давление 32 фунта на квадратный дюйм (220 кПа) иногда обозначается как «32 фунта на квадратный дюйм», а абсолютное давление — как 32 фунта на квадратный дюйм, хотя другие методы, описанные выше, избегают прикрепление символов к единицам измерения давления предпочтительным.

Манометрическое давление является релевантной мерой давления везде, где интересует нагрузка на резервуары для хранения и водопроводные компоненты гидравлических систем. Когда необходимо рассчитать свойства уравнения состояния, такие как плотности или изменения плотностей, давления быть в терминах их абсолютных значений значений. Например, атмосферное давление составляет 100 кПа (15 фунтов на квадратный дюйм), газ (например, гелий) при 200 кПа (29 фунтов на квадратный дюйм) (манометрический) (300 кПа или 44 фунта на квадратный дюйм [абсолютный]) на 50 % плотнее, чем тот же газ. при 100 кПа (15 фунтов на квадратный дюйм) (манометрическое) (200 кПа или 29 фунтов на квадратный дюйм [абсолютное]). Ориентируясь на калибровочные значения, можно ошибочно заключить, что первый образец имел вдвое большую плотность, чем второй.

Скалярная природа

В статическом газе кажется, что газ в целом не движется. Однако отдельные молекулы газа находятся в постоянном случайном движении. Мы имеем дело с большим большим движением. Мы помещаем газ в контейнер, мы обнаруживаем давление в газе от молекул, сталкивающихся со стенками нашего контейнера. Мы можем разместить внутри нашего контейнера где угодно внутри газа, и сила на единицу площади (давление) будет такой же. Мы можем уменьшить размер нашего «контейнера» до очень маленькой точки (становясь менее верным по мере приближения к атомному масштабу), и давление все равно будет иметь единственное значение в этой точке. Следовательно, давление — это скалярная величина, а не величина. У него есть свойство, но с ним не связано чувство направления. Сила давления во всех направлениях в точке внутри газа. На поверхности газа сила давления действует перпендикулярно (под прямым углом) к поверхности.

Тесно использует величиной тензор напряжение σ, связывает вектор силы F { displaystyle mathbf {F}}с области A { displaystyle mathbf {A}}через линейное отношение F = σ A { displaystyle mathbf {F} = sigma mathbf {A}}.

Этот тензор может быть выражен как сумма тензора вязких напряжений минус гидростатическое давление. Отриц значение тензора давления иногда называют тензором, но в дальнейшем термин «давление» будет относиться только к скалярному давлению.

Согласно теории общей теории относительности, давление увеличивает силу гравитационного поля (см. тензор энергии-импульса ) и, таким образом, пере причину массы-энергии гравитации. Этот эффект незаметен при обычных давлениях, но значим для нейтронных звезд, хотя экспериментально не проверялся.

Типы

Давление жидкости

Давление жидкости чаще всего представляет собой сжимающее напряжение в некоторой точке жидкости. (Термин «жидкость» относится как к жидкостям, так и к газам — более подробная информация о давлении жидкости см. В разделе .)

Вода выходит с высокой скоростью из поврежденного гидранта, который содержит воду под высоким давлением

Давление жидкости в одном из двух действий:

Открытое состояние, называемое «поток в открытом канале», например океан, бассейн или атмосфера.
Закрытое состояние, называемое «закрытый канал», например водопровод или газопровод.

Давление в открытых условиях обычно можно представить как давление в «статических» или неподвижных условиях (даже в океане, где есть волны и течения), потому что движение незначительные изменения под давлением. Такие условия соответствуют принципам статики жидкости. Давление в любой заданной точке неподвижной (статической) жидкости называется гидростатическим давлением .

. Замкнутые тела жидкости являются либо «статическими», либо «динамическими», когда жидкость может двигаться по трубе, так и за счет сжатия воздушного зазора в закрытом контейнере. Давление в закрытых условиях соответствует принципам гидродинамики.

. Концепции давления жидкости в основном связаны с открытиями Блеза Паскаля и Даниэля Бернулли. Уравнение Бернулли можно использовать практически в любой ситуации для определения давления в любой точке жидкости. Уравнение предположения о жидкости, например, что жидкость идеальна и несжимаема. Идеальная жидкость — это жидкость, в которой нет трения, она невязкая (нулевая вязкость ). Уравнение для всех точек системы, заполненной жидкостью постоянной плотности:

p γ + v 2 2 g + z = const, { displaystyle { frac {p} { gamma}} + { frac { v ^ {2}} {2g}} + z = mathrm {const},} ${ displaystyle { frac {p} { gamma}} + { frac {v ^ {2}} {2g}} + z = mathrm {const},}$

где:

p = давление жидкости,

γ { displaystyle { gamma}}

= ρg = плотность · ускорение свободного падения = удельный вес жидкости,

v = скорость жидкости,

g = ускорение гравитация,

z = высота,

p γ { displaystyle { frac {p} { gamma}}} ${ frac {p} { gamma}}$ = напор,

v 2 2 g { displaystyle { frac {v ^ {2}} {2g}}} $frac {v ^ 2} {2g}$ = скоростной напор.

Применения

Гидравлические тормоза
Артезианская скважина
Кровяное давление
Гидравлический напор
Тургидность растительных клеток
чаша Пифагора

Давление взрыва или дефлаграции

Взрыв или дефлаграция Давление возникает в результате воспламенения взрывоопасных газов, тумана, пыли / пневмоподвески, в неограниченных и замкнутых пространствах.

Отрицательное давление

Камера низкого давления в Bundesleistungszentrum Kienbaum, Германия

Хотя давление в целом положительное, есть несколько ситуаций, в которых могут возникнуть отрицательные давления:

При работе с относительными (манометрическими) давлениями. Например, абсолютное давление 80 кПа может быть описано как манометрическое давление -21 кПа (т.е. на 21 кПа ниже атмосферного давления 101 кПа).
Отрицательные абсолютные давления фактически равны напряжению, и как сыпучие, так и сыпучие жидкости можно подвергнуть отрицательному абсолютному давлению, потянув за них. Микроскопически молекулы в твердых телах и жидкостях обладают притягивающими взаимодействиями, которые превосходят тепловую кинетическую энергию, поэтому некоторое напряжение может сохраняться. Однако термодинамически объемный материал под отрицательным давлением находится в метастабильном состоянии, и он особенно хрупок в случае жидкостей, где состояние отрицательного давления аналогично перегреву и легко подвержены кавитации. В определенных ситуациях кавитации можно избежать, и отрицательное давление может поддерживаться неопределенно долго, например, жидкая ртуть может выдерживать давление до -425 атм в чистых стеклянных контейнерах. Считается, что отрицательное давление жидкости связано с подъемом сока на заводах высотой более 10 м (атмосферный напор воды).
Эффект Казимира можетсоздать силу притяжения из-за небольшого взаимодействия с энергией вакуума ; Эту силу иногда называют «вакуумным давлением» (не путать с отрицательным манометрическим давлением вакуума).
Для неизотропных напряжений в твердых телах, в зависимости от выбранной ориентации поверхности, то же самое распределение сил может иметь составляющую положительного давления вдоль одной нормыли к поверхности , составляющую отрицательного давления, действующую вдоль другого нормали к поверхности.
- Напряжения в электромагнитном поле обычно неизотропны, при этом давлении, перпендикулярное одному элементу поверхности (нормальное напряжение ), является отрицательным, а для поверхности — положительным. элементы, перпендикулярные этому.
В космологической постоянной.

Давление торможения

Давление торможения — это давление, которое оказывает жидкость, когда она вынуждена прекратить движение. Следовательно, хотя текучая среда, движущаяся с более высокой скоростью, будет иметь более низкое статическое давление, она может иметь более высокое давление торможения при принудительной остановке. Статическое давление и давление застоя связаны следующим образом:

p 0 = 1 2 ρ v 2 + p { displaystyle p_ {0} = { frac {1} {2}} rho v ^ {2} + p} $p_ {0} = frac {1} {2} rho v ^ 2 + p$

где

p 0 { displaystyle p_ {0}} $p_ {0}$ — это давление торможения,

v { displaystyle v}

— скорость потока

p { displaystyle p}

— статическое давление.

Давление движущейся жидкости можно измерить с помощью трубки Пито или из ее вариантов, например Зонд Киля или Зонд Кобра, подключенный к манометру. В зависимости от того, где на зонде установлены входные отверстия, он может измерять статическое давление или давление торможения.

Поверхностное давление и поверхностное натяжение

Существует двумерный аналог давления — поперечная сила на единицу длины, приложенная к линии, перпендикулярной силе.

Поверхностное давление обозначается π:

π = F l { displaystyle pi = { frac {F} {l}}} $pi = frac {F} {l}$

и обладает аналогичными свойствами с трехмерным давлением.. Свойства поверхностных химикатов могут быть исследованы путем измерения изотерм давление / площадь, как двумерного аналога закона Бойля, πA = k, при постоянной температуре.

Поверхностное натяжение — еще один пример поверхностного давления, но с обратным знаком, потому что «натяжение» противоположно «давлению».

Давление идеального газа

В идеальном газе молекулы не имеют объема и не взаимодействуют. Согласно закон идеального газа, изменяется линейно с температурой и исходным давлением, и обратно пропорционально объему:

p = n RTV, { displaystyle p = { frac {nRT} {V}},} ${ displaystyle p = { frac {nRT} { V}},}$

где:

p — абсолютное давление газа,

n — количество вещества,,

T — абсолютная температура,

V — объем,

R — постоянная зависимость от параметра состояния..

Реальные газы демонстрируют более сложную идеальную зависимость от условия состояния.

Давление пара

Давление пара — это давление пара в термодинамическом равновесии с его конденсированными фазами в замкнутой системе. Все жидкости и твердые вещества имеют тенденцию испаряться в газообразную форму, а все газы имеют тенденцию конденсироваться обратно в жидкость. или в твердой форме.

атмосферное давление точка кипения жидкости (также известная как нормальная точка кипения ) — это температура, при которой давление пара равноное давление окружающей среды. При любом увеличении этой температуры давление пара становится достаточным для преодоления атмосферного давления и подъема жидкости с образованием пузырьков пара внутри массы вещества. Для образования пузырьков на большей глубине в жидкости требуется более высокое давление и, следовательно, более высокая температура, насколько давление жидкости выше атмосферного по мере увеличения глубины.

Давление пара, которое, один компонент смеси вносит в общее давление в системе, называется парциальным давлением пара.

Давление жидкости

Когда человек плавает под водой., чувствуется давление воды, воздействующее на барабанные перепонки человека. Чем глубже этот человек плывет, тем больше давление. Ощущаемое давление из-за веса воды над человеком. Чем глубже кто-то плавает, тем больше воды над человеком и, следовательно, большее давление. Давление, оказывает жидкость, зависит от ее глубины.

Давление жидкости зависит также от плотности жидкости. Если кто-то погрузится в жидкость более плотную, чем вода, давление будет соответственно больше. Таким, можно сказать, что глубина, плотность и давление жидкости прямо пропорциональны. Давление, создаваемое жидкой жидкой постоянной плотностью или на глубине внутри вещества, выражается следующаялой:

p = ρ gh, { displaystyle p = rho gh,}

где:

p — давление жидкости,

g — сила тяжести на поверхности перекрывающего материала,

ρ — плотность жидкости,

h — высота столба жидкости или глубины в веществе.

Другой способ выразить ту же формулу:

p = весовая плотность × глубина. { displaystyle p = { text {weight density}} times { text {depth}}.}

{ displaystyle p = { текст {плотность веса}} раз { текст {глубина}}.}

Вывод этого уравнения
Это выводится из определений давления и плотности веса. Рассмотрим область на дне сосуда с жидкостью. Вес столба жидкости непосредственно над этой областью создается давление. Из определения плотность веса = вес-объем { displaystyle { text {weight density}} = { frac { text {weight}} { text {volume}}}} ${ displaystyle { text {weight density}} = { frac { text {weight}} { text {volume}}}}$ мы можем выразить этот вес жидкости как вес = плотность веса × объем, { displaystyle { text {weight}} = { text {weight density}} times { text {volume}},} где объем столбец — это просто площадь, умноженная на глубину. Тогда у нас есть давление = площадь силы = площадь веса = вес веса × размер площади, { displaystyle { text {pressure}} = { frac { text {force}} { text {area}}} = { frac { text {weight}} { text {area}}} = { frac {{ text {weight density}} times { text {volume}}} { text {area}}},} ${ displaystyle { text {pressure}} = { frac { text {force}} { text {area}}} = { frac { text {weight}} { text {area }}} = { frac {{ text {weight density}} times { text {volume}}} { text {area}}},}$ давление = весовая плотность × (площадь × глубина) площади. { displaystyle { text {pressure}} = { frac {{ text {weight density}} times { text {(area}} times { text {depth)}}} { text {area} }}.} ${ displaystyle { text {pressure }} = { frac {{ text {weight density}} times { text {(area}} times { text {depth)}}} { text {area}}}.}$ «Площадь друг друга» в числителе и «площадь» в знаменателе компенсируют друга, остается давление = плотность веса × глубина. { displaystyle { text {pressure}} = { text {weight density}} times { text {depth}}.} Написанное символами, это наше исходное уравнение: p = ρ gh. { displaystyle p = rho gh.}

Вывод этого уравнения

Это выводится из определений давления и плотности веса. Рассмотрим область на дне сосуда с жидкостью. Вес столба жидкости непосредственно над этой областью создается давление. Из определения

плотность веса = вес-объем { displaystyle { text {weight density}} = { frac { text {weight}} { text {volume}}}} ${ displaystyle { text {weight density}} = { frac { text {weight}} { text {volume}}}}$

мы можем выразить этот вес жидкости как

вес = плотность веса × объем, { displaystyle { text {weight}} = { text {weight density}} times { text {volume}},}

где объем столбец — это просто площадь, умноженная на глубину. Тогда у нас есть

давление = площадь силы = площадь веса = вес веса × размер площади, { displaystyle { text {pressure}} = { frac { text {force}} { text {area}}} = { frac { text {weight}} { text {area}}} = { frac {{ text {weight density}} times { text {volume}}} { text {area}}},} ${ displaystyle { text {pressure}} = { frac { text {force}} { text {area}}} = { frac { text {weight}} { text {area }}} = { frac {{ text {weight density}} times { text {volume}}} { text {area}}},}$

давление = весовая плотность × (площадь × глубина) площади. { displaystyle { text {pressure}} = { frac {{ text {weight density}} times { text {(area}} times { text {depth)}}} { text {area} }}.} ${ displaystyle { text {pressure }} = { frac {{ text {weight density}} times { text {(area}} times { text {depth)}}} { text {area}}}.}$

«Площадь друг друга» в числителе и «площадь» в знаменателе компенсируют друга, остается

давление = плотность веса × глубина. { displaystyle { text {pressure}} = { text {weight density}} times { text {depth}}.}

{ displaystyle { text {pressure}} = { text {weight density}} times { text {глубина}}.}

Написанное символами, это наше исходное уравнение:

p = ρ gh. { displaystyle p = rho gh.}

Давление, которое оказывает жидкость на стенки, зависит от плотности и глубины жидкости. Если пренебречь атмосферным давлением, давление жидкости на дно будет вдвое больше на двойной глубине; на трехкратной глубине давление жидкости увеличивается в три раза; и т. д. Или, если жидкость в два или три раза больше, давление жидкости в два или три раза больше для данной глубины. Жидкости практически несжимаемы, то есть их объем практически не может быть изменен давлением (объем воды уменьшается только на 50 миллионных от объема при каждом повышении атмосферного давления). Таким образом, за исключением небольших изменений, вызванных температурой, плотность конкретной жидкости практически одинакова на всех глубинах.

Атмосферное давление, оказываемое на поверхности жидкости, необходимо при попытке определить полное давление, действующее на жидкость. Таким образом, полное давление жидкости равно ρgh плюс давление атмосферы. Когда это различие важно, используется термин полное давление. В результате, обсуждение давления жидкости относится к давлению без учета обычно постоянно присутствующего атмосферного давления.

Давление не зависит от количества присутствующей жидкости. Объем не имеет значения, важна глубина. Среднее давление воды, действующее на плотину, зависит от средней глубины воды, а не от объема удерживаемой воды. Например, широкое, но мелкое озеро глубиной 3 м (10 футов) оказывает лишь половину среднего давления, чем небольшой пруд глубиной 6 м (20 футов). (Общая сила, приложенная к более длинной дамбе, будет больше из-за большей общей площади поверхности, на которую воздействует давление. Но для данного участка каждой плотины шириной 5 футов (1,5 м) 10 футов (3,0 м) м) на глубокой воде будет действовать одна четверть силы на глубине 20 футов (6,1 м). Человек будет чувствовать себя одинаково независимо от того, не будет ли его голова на поверхности воды в небольшом бассейне или на такой же глубину посреди большого озера. Если в четырех вазах содержится разное количество воды, но все они заполнены на одинаковой глубине, то рыба, которая погружена на несколько сантиметров под поверхность, будет подвергаться воздействию давления воды, которое будет одинаковым в любой из ваз. Если рыба проплывет на несколько сантиметров глубже, давление на рыбу будет увеличиваться с глубиной и будет независимо от того, в какой вазе находится рыба. Если рыба плывет на дно, давление будет больше, но это не имеет значения. в какой вазе она находится. Все вазы заполнены на одинаковую глубину, поэтому давление воды на дно каждой вазы одинаковое, независимо от ее формы или объема. Если давление воды на дне вазы было больше, чем давление воды на дне соседней вазы, большее давление заставило бы двигаться в сторону, а затем по более узкой вазе на более высокий уровень, пока давление внизу не выровнялось. Давление зависит от глубины, а не от объема, поэтому есть причина, по которой вода ищет свой собственный уровень.

. Если выразить это как уравнение энергии, то энергию на единицу объема идеальной несжимаемой жидкости, постоянна во всем ее сосуде. На гравитационная потенциальная энергия велика, но энергия давления поверхности низкая. На дне сосуда вся потенциальная энергия гравитации в энергию давления. Сумма энергии давления и гравитационной потенциальной энергии на единицу объема постоянной во всем объеме жидкости, и два энергетических компонента изменяются линейно с глубиной. Математически это описывается уравнением Бернулли, где напор равенство нулю, сравнение на единицу объема сосуда равны

p γ + z = c o n s t. { displaystyle { frac {p} { gamma}} + z = mathrm {const}.} ${ displaystyle { frac {p} { gamma }} + z = mathrm {const}.}$

Термины имеют то же значение, что и в разделе Давление жидкости.

Направление давления жидкости

Экспериментально установленный факт давления жидкости в том, что оно действует одинаково во всех направлениях. Если кто-то погружается в воду, независимо от того, как этот человек наклоняет голову, он почувствует такое же давление воды на свои уши. Так жидкость может течь, это давление не только направлено вниз. Видно, что давление вбок, когда вода брызгает вбок из утечки в стенке вертикальной банки. Давление также работает, как показано, протолкнуть пляжный мяч под поверхностью воды. Дно лодки выталкивается вверх под давление воды (плавучесть ).

Когда жидкость давит на поверхность, возникает возникающая сила, перпендикулярная поверхность. Хотя давление не имеет определенного направления, сила имеет. В погруженном в воду треугольном блоке вода воздействует на каждую точку со многими направленными, но компоненты силы, которые не перпендикулярны поверхности, компенсируют друга, оставляя только чистую перпендикулярную точку. Вот почему вода, бьющая из отверстия в ведре, первоначально выходит из ведра в направлении, перпендикулярном поверхности ведра, в которой находится отверстие. Затем он изгибается вниз под действием силы тяжести. Если в ковше три отверстия (верхнее, нижнее и среднее), то векторы силы, перпендикулярные внутренней поверхности емкости, будут увеличиваться с увеличением глубины — то есть большее давление внизу заставляет это делать так, что нижнее отверстие будет стрелять водой дальше всех. Сила, прилагаемая жидкостью к гладкой поверхности, всегда перпендикулярна поверхности. Скорость жидкости из отверстия составляет 2 г ч { displaystyle scriptstyle { sqrt {2gh}}}, где h — глубина ниже свободной поверхности. Это та же скорость, которую имела бы вода (или что-либо еще), если бы она свободно падала на такое же вертикальное расстояние h.

Кинематическое давление

P = p / ρ 0 { displaystyle P = p / rho _ {0}}

— кинематическое давление, где p { displaystyle p}— давление и ρ 0 { displaystyle rho _ {0}} $rho _ {0}$ постоянная массовая плотность. Единица измерения P в системе СИ — м / с. Кинематическое давление используется так же, как кинематическая вязкость ν { displaystyle nu}для вычисления уравнения Навье – Стокса без явного показывает плотность ρ 0 { displaystyle rho _ {0}} $rho _ {0}$ .

уравнение Навье – Стокса с кинематическими величинами: ∂ u ∂ t + (u ∇) u = — ∇ P + ν ∇ 2 u. { displaystyle { frac { partial u} { partial t}} + (u nabla) u = — nabla P + nu nabla ^ {2} u.} ${ displaystyle { frac { partial u} { partial t}} + (u nabla) u = - nabla P + ню набла ^ {2} и.}$

См. также

Атмосферное давление — Статическое давление, оказываемое весом атмосферы
Артериальное давление — Давление, оказываемое циркулирующей кровью на стенки кровеносных сосудов
Закон Бойля — Связь между давлением и объемом в газе при постоянной температуре
Закон комбинированного газа — Сочетание законов газа Шарля, Бойля и Гей-Люссака
Преобразование единиц — Сравнение различных шкал
Критическая точка (термодинамика) — Температура и точка давления, в которой исчезают границы фаз
Анализ размеров — Анализ взаимосвязей между различными физическими величинами путем определения их основных величин
Динамическое давление — Концепция гидродинамики
Электрический потенциал — Интеграл электрического поля
Давление вырождения электронов — Сила отталкивания в квантовой механике
Гидравлика
Внутреннее давление
Kineti c теория
Микрофон — Устройство, преобразующее звук в электрический сигнал
Порядки величины (давления)
Парциальное давление — Давление, относящееся к компоненту газа в смесях
Измерение давления — Анализ силы, прикладываемой жидкостью к поверхности
Датчик давления — измерительное устройство
Звуковое давление — Локальное отклонение давления от атмосферного давления окружающей среды, вызванное звуковой волной
Статическое давление
Временная шкала измерения температуры и давления технология
Закон Торричелли
Вакуум — Пространство, свободное от материи
Вакуумный насос
Вертикальное изменение давления

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Введение в статику и динамику жидкости в Project PHYSNET
Давление как скалярная величина
wikiUnits.org — Преобразование единиц давления

Источник

решим задачу про слона и девочку.

Чтобы определить давление, необходимо ещё знать соответствующую площадь, на которую оказывается давление.

Площадь следа слона приблизительно равна (200)

см2

, так как слон стоит на четырёх ногах, это число умножаем на (4).

Площадь дамской туфельки, которая соприкасается с поверхностью, приблизительно равна (10)

см2

(девочка стоит на одной ноге).

Силой, которая действует на соответствующую площадь, в обоих случаях является вес тела.

mс=4000 кгSс=800см2mд=50 кгSд=10см2g≈10м/с2___________сравнитьp

=0,08м2=0,001м2

p=FSF=P=mg

pс=4000⋅100,08=500000Паpд=50⋅100,001=500000Па

Ответ: слон и девочка оказывают одинаковое давление на поверхность.

Источник

Давление жидкостей и газов и закон Паскаля

Давление и закон Архимеда

Давление твердых тел на поверхность и сила давления

Определение давления

Как можно увеличить или уменьшить давление

Давление газов и жидкостей. Закон паскаля

Почему газы создают давление

От чего зависит давление газов

Исследование давления жидкостей

Закон Паскаля

Гидростатическое давление

Атмосферное давление и его измерение. Барометры

Что такое атмосфера

Измерение атмосферное давления

Конструкция барометра-анероида

Определение зависимости атмосферного давления от погоды и высоты

Таблица 10.1. Соотношения между различными единицами давления

Атмосферное давление

Артериальное давление

Физический вакуум

Книги

Способы уменьшения и увеличения давления.

Давление

Закон Паскаля.

Давление в жидкости и газе.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Сообщающиеся сосуды.

Вес воздуха. Атмосферное давление.

Почему существует воздушная оболочка Земли.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

Барометр — анероид.

Атмосферное давление на различных высотах.

Манометры.

Поршневой жидкостный насос.

Гидравлический пресс.

Действие воды и газа на погруженное в них тело.

Плавание судов.

Воздухоплавание.

Давление твёрдых тел

Давление в жидкостях

Атмосферное давление

Измерение атмосферного давления

Давление в физике

Единицы измерения давления

Что такое артериальное давление

Виды давления

Норма по возрасту

Как узнать свои цифры

Повышенное

Симптомы

Причины

Низкое

Симптомы

Причины

Как лечить давление

Повышенное

Пониженное

Лечение давления народными средствами

Профилактика

Видео

Способы уменьшения и увеличения давления.

Давление

Закон Паскаля.

Давление в жидкости и газе.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Сообщающиеся сосуды.

Вес воздуха. Атмосферное давление.

Почему существует воздушная оболочка Земли.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

Барометр — анероид.

Атмосферное давление на различных высотах.

Манометры.

Поршневой жидкостный насос.

Гидравлический пресс.

Действие воды и газа на погруженное в них тело.

Плавание судов.

Воздухоплавание.

Что такое артериальное давление крови?

Механизм артериальной регуляции

Методы и правила измерения показателей

Таблица 10.1.
Соотношения между различными единицами давления