Давление это в физике: Давление — урок. Физика, 7 класс. - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Атмосферное Давление – Физика

Атмосферное Давление

Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и земную поверхность. Атмосферное давление уравновешивает вес вышележащих слоёв воздуха. Измеряется барометром. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па).

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес. Совместно сВ. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя

трубку Торричелли (первый ртутный барометр) — стеклянную трубку, в которой нет воздуха.

В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст. (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба).

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой.

На картах давление показывается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.

Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа. Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p — давление, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воздуха, ∆z — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается.

Строго говоря, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z. Однако на практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы

физика для детей: давление

Что такое давление?

В физике давление определяется как сила, действующая на заданную область. При одинаковой силе, чем меньше площадь контакта, тем больше давление. Формула, используемая для описания и расчета давления:

Давление = Сила ÷ Площадь
или же
P = F / A
Как измеряется давление?

Стандартной единицей измерения давления является паскаль, сокращенно «Па». Это также ньютон на квадратный метр, как показано в приведенной выше формуле. Другие единицы измерения давления включают фунты на квадратный дюйм (psi), бар и стандартную атмосферу (атм).

Примеры проблем:

Если блок весит 60 Н и лежит на боку размером 2 х 3 м, какое давление оказывается на поверхность?

Давление = Сила ÷ Площадь
P = 60 Н ÷ (2м x 3м)
P = 60 Н ÷ (6 м^два)
P = 10 паскалей

Если тот же самый блок 60 Н теперь лежит на своем конце, который составляет 2 м x 0,5 м, каково давление?

Давление = Сила ÷ Площадь
P = 60 Н ÷ (2 м x 0,5 м)
P = 60 Н ÷ (1 м^два)
P = 60 паскалей

Воздух или атмосферное давление

Одним из важных видов давления является давление, оказываемое на предметы со стороны воздуха или Атмосфера Земли . Фактически это измерение веса газа над объектом на заданной площади. Чем выше высота, тем ниже атмосферное давление, потому что на объект меньше давления воздуха.

Давление жидкости

Также важно выяснить давление под водой или в жидкости. Давление под водой увеличивается с увеличением глубины. Уравнение для расчета давления под жидкостью:

Давление = D * g * h
где D – плотность жидкости, g – стандартная сила тяжести (9,8 м / с^два), h – глубина объекта в жидкости.

Давление и состояние вещества

Давление также влияет на состояние или фазу вещества. Мы часто думаем о состояниях материи, переходящих из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное в зависимости от температуры, но давление также влияет на состояние. В большинстве случаев, чем выше давление, тем выше температура, необходимая для изменения состояния.

Одним из примеров этого является точка кипения воды. На возвышенностях, где давление воздуха ниже, вода закипает при более низкой температуре.

Интересные факты о давлении

Паскаль был назван в честь французского физика и математика Блеза Паскаля.
Один паскаль – это довольно небольшое давление. Чтобы равняться одной атмосфере, требуется 101 325 паскалей.
Некоторые предметы, такие как кончик гвоздя или лезвие ножа, имеют очень маленькую площадь поверхности, чтобы максимизировать давление, оказываемое силой.
Подводные лодки должны быть специально спроектированы, чтобы выдерживать высокое давление, когда они находятся глубоко под водой.
Давление воздуха часто измеряют с помощью прибора, называемого барометром. Большинство барометров сегодня измеряют давление воздуха в миллибарах.
Изменения атмосферного давления важны для синоптиков, поскольку они могут указывать на изменения погоды.

Давление | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Давать определение давлению.
Объясните связь между давлением и силой.
Рассчитать силу, учитывая давление и площадь.

Вы, несомненно, слышали, что слово давление используется по отношению к крови (высокое или низкое кровяное давление) и по отношению к погоде (погодные системы высокого и низкого давления). Это только два из многих примеров давлений в жидкостях. Давление P определяется как

[латекс]P=\frac{F}{A}\\[/латекс]

, где F — сила, приложенная к площади A , которая перпендикулярна силе.

Давление

Давление определяется как сила, деленная на площадь, перпендикулярную силе, к которой приложена сила, или

[латекс]P=\frac{F}{A}\\[/latex]

Действие данной силы может существенно различаться в зависимости от площади, на которую действует сила, как показано на рис. 1. Единицей давления в системе СИ является 9{5}{\text{ Па}}\\[/латекс].

Фунты на квадратный дюйм (lb/in ² или psi) до сих пор иногда используются в качестве меры давления в шинах, а миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) все еще часто используются для измерения артериального давления. Давление определяется для всех состояний вещества, но особенно важно при обсуждении жидкостей.

Рис. 1. (a) Хотя человек, которого тыкают пальцем, может испытывать раздражение, сила не имеет длительного эффекта. (b) Напротив, та же самая сила, приложенная к участку размером с острый конец иглы, достаточно велика, чтобы повредить кожу.

Пример 1. Какая сила действует на давление?

Астронавт работает за пределами Международной космической станции, где атмосферное давление практически равно нулю. Манометр на ее воздушном резервуаре показывает 6,90 × 10 ⁶ Па. С какой силой воздух внутри резервуара действует на плоский конец цилиндрического резервуара, представляющего собой диск диаметром 0,150 м?

Стратегия

Мы можем найти приложенную силу из определения давления, данного в [latex]P=\frac{F}{A}\\[/latex], при условии, что мы можем найти площадь 9{5}\text{ N}\end{массив}\\[/latex].

Обсуждение

Вау! Недаром танк должен быть крепким. Так как мы нашли F = PA , мы видим, что сила давления прямо пропорциональна площади, на которую действует давление, а также самому давлению.

Сила, действующая на конец резервуара, перпендикулярна его внутренней поверхности. Это направление связано с тем, что сила создается статической или стационарной жидкостью. Мы уже видели, что жидкости не могут выдерживает сдвигающих (боковых) усилий; они также не могут оказывать усилия сдвига. Давление жидкости не имеет направления, являясь скалярной величиной. Силы давления имеют четко определенные направления: они всегда действуют перпендикулярно любой поверхности. (См., например, шину на рис. 2.) Наконец, обратите внимание, что давление действует на все поверхности. Пловцы, как и шина, ощущают давление со всех сторон. (См. рис. 3.)

Рис. 2. Давление внутри этой шины действует перпендикулярно ко всем поверхностям, с которыми она контактирует. Стрелки показывают репрезентативные направления и величины сил, действующих в различных точках. Обратите внимание, что статические жидкости не создают силы сдвига.

Рисунок 3. Давление на этого пловца оказывается со всех сторон, так как вода потекла бы в пространство, которое он занимает, если бы его там не было. Стрелки представляют направления и величины сил, действующих на пловца в различных точках. Обратите внимание, что силы внизу больше из-за большей глубины, что дает сеть вверх или выталкивающую силу, которая уравновешивается весом пловца.

Исследования PhET: свойства газа
Закачивайте молекулы газа в коробку и смотрите, что происходит при изменении объема, добавлении или удалении тепла, изменении гравитации и т. д. Измерьте температуру и давление и узнайте, как свойства газа меняются по отношению друг к другу.
Нажмите, чтобы загрузить симуляцию. Запуск с использованием Java.
Резюме раздела
Концептуальные вопросы
1. Как давление связано с остротой ножа и его режущей способностью?

2. Почему тупая игла для подкожных инъекций более болезненна, чем острая?
3. Внешняя сила на одном конце воздушного резервуара была рассчитана в Пример 1: Расчет силы, действующей со стороны воздуха . Как уравновешивается эта сила? (Танк не ускоряется, поэтому сила должна быть сбалансирована.)
4. Почему сила статической жидкости всегда перпендикулярна поверхности?
5. В отдаленном месте недалеко от Северного полюса в озере плавает айсберг. Рядом с озером (предположим, что оно не замерзло) находится ледник сопоставимого размера, стоящий на суше. Если оба куска льда должны растаять из-за повышения глобальной температуры (и весь растаявший лед уходит в озеро), какой кусок льда приведет к наибольшему повышению уровня воды в озере, если вообще произойдет?

6. Как бег трусцой по мягкому грунту и ношение мягкой обуви снижают нагрузку на ступни и ноги?
7. Танец на пальцах ног (как в балете) намного тяжелее для пальцев ног, чем обычный танец или ходьба. Объясните с точки зрения давления.
8. Как преобразовать единицы давления, такие как миллиметры ртутного столба, сантиметры водяного столба и дюймы ртутного столба, в такие единицы, как ньютоны на квадратный метр, не прибегая к таблице коэффициентов преобразования давления?

Задачи и упражнения
1. Когда женщина идет, весь ее вес на мгновение приходится на один каблук ее туфель на высоком каблуке. Вычислите давление, оказываемое пяткой на пол, если ее площадь 1,50 см 9 .0047 2 и масса женщины 55,0 кг. Выразите давление в Па. (В первые дни коммерческих полетов женщинам не разрешалось носить обувь на высоких каблуках, потому что пол самолета был слишком тонким, чтобы выдерживать такое большое давление.)
2. Давление, оказываемое иглой фонографа на пластинку, удивительно велико. Если эквивалент 1,00 г находится на игле, кончик которой представляет собой окружность радиусом 0,200 мм, какое давление оказывается на пластинку в Н/м ²
?
3. Кончики гвоздей оказывают огромное давление, когда по ним ударяют молотком, потому что они оказывают большое усилие на небольшой площади. Какую силу необходимо приложить к гвоздю с круглым наконечником диаметром 1,00 мм, чтобы создать давление 3,00 × 10 ⁹ Н/м ² такое короткое расстояние.)
Глоссарий
давление:
сила на единицу площади, перпендикулярная силе, на которую действует сила
Избранные решения задач и упражнений
1. 3,59 × 10 ⁶ Па; или 521 фунт/дюйм ²
3. 2,36 × 10 ³ Н

11.3 Давление — физика колледжа 2e
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Определить давление.
Объясните связь между давлением и силой.

Рассчитать силу, учитывая давление и площадь.
Вы, несомненно, слышали, что слово давление используется по отношению к крови (высокое или низкое кровяное давление) и по отношению к погоде (погодные системы высокого и низкого давления). Это только два из многих примеров давлений в жидкостях. Давление PP определяется как
P=FAP=FA
11,6
, где FF — сила, приложенная к площади AA, которая перпендикулярна силе.
Давление
Давление определяется как сила, деленная на площадь, перпендикулярную силе, к которой приложена сила, или

П=ФА.П=ФА.
11,7
Действие данной силы может существенно различаться в зависимости от площади, на которую действует сила, как показано на рис. 11.5. Единицей давления в СИ является паскалей , где
1 Па=1 Н/м2,1 Па=1 Н/м2.
11,8
Помимо паскаля, существует много других широко используемых единиц измерения давления. В метеорологии атмосферное давление часто описывается в миллибарах (мб), где
100 мб=1×104 Па. 100 мб=1×104 Па.
11,9
Фунты на квадратный дюйм lb/in2orpsilb/in2orpsi до сих пор иногда используются в качестве меры давления в шинах, а миллиметры ртутного столба (мм рт.

ст.) по-прежнему часто используются для измерения кровяного давления. Давление определяется для всех состояний вещества, но особенно важно при обсуждении жидкостей.
Рисунок 11,5 (а) Хотя человек, которого тыкают пальцем, может раздражаться, сила не имеет длительного эффекта. (b) Напротив, та же самая сила, приложенная к участку размером с острый конец иглы, достаточно велика, чтобы повредить кожу.
Пример 11.2
Расчет силы, действующей со стороны воздуха: какую силу оказывает давление?
Астронавт работает за пределами Международной космической станции, где атмосферное давление практически равно нулю. Манометр на ее баллоне с воздухом показывает 6,90×106 Па и 6,90×106 Па. С какой силой воздух внутри бака действует на плоский конец цилиндрического бака — диска диаметром 0,150 м?

Стратегия
Мы можем найти приложенную силу из определения давления, данного в P=FAP=FA, при условии, что мы можем найти площадь, на которую действует AA.
Решение
Изменив определение давления, чтобы найти силу, мы видим, что
F=PA.F=PA.
11.10
Здесь давление PP дано, как и площадь конца цилиндра AA, определяемая как A=πr2A=πr2. Таким образом,
F=6,90×106 Н/м23,140,0750 м2=1,22×105Н.F=6,90×106 Н/м23,140,0750 м2=1,22×105Н.
11.11
Обсуждение
Вау! Недаром танк должен быть крепким. Поскольку мы нашли F=PAF=PA, мы видим, что сила, создаваемая давлением, прямо пропорциональна площади, на которую действует, а также самому давлению.
Сила, действующая на конец резервуара, перпендикулярна его внутренней поверхности. Это направление связано с тем, что сила создается статической или стационарной жидкостью. Мы уже видели, что жидкости не могут выдержать сдвигающих (боковых) сил; они также не могут оказывать усилия сдвига. Давление жидкости не имеет направления, являясь скалярной величиной. Силы давления имеют четко определенные направления: они всегда действуют перпендикулярно любой поверхности. (См., например, шину на рис. 11.6.) Наконец, обратите внимание, что давление оказывается на все поверхности. Пловцы, как и шина, ощущают давление со всех сторон. (См. рис. 11.7.)
Рисунок 11,6 Давление внутри этой шины оказывает силы, перпендикулярные всем поверхностям, с которыми она контактирует. Стрелки показывают репрезентативные направления и величины сил, действующих в различных точках. Обратите внимание, что статические жидкости не создают силы сдвига.
Рисунок 11,7 Давление оказывается со всех сторон на этого пловца, так как вода потекла бы в занимаемое им пространство, если бы его там не было. Стрелки представляют направления и величины сил, действующих на пловца в различных точках. Обратите внимание, что силы внизу больше из-за большей глубины, что дает сеть вверх или выталкивающую силу, которая уравновешивается весом пловца.