Лекція « Явище тиску. Сила тиску. Тиск твердих тіл»

 

Юний друже!

 З лекції  «Явище тиску. Сила тиску. Тиск твердих тіл» Ти дізнаєшся,   що таке тиск та сила тиску; як створюється тиск твердих тіл.

Будь уважним/уважною!

 Після засвоєння змісту теми Ти:

• матимеш уявлення про тиск твердого тіла і навчишся розрізняти поняття «тиск» і «сила тиску»;
• дослідиш залежність тиску від сили тиску та від площі поверхні;
• зможеш розв’язувати якісні задачі на визначення тиску  твердого тіла;

• розвинеш уміння спостерігати  фізичні явища, аналізувати та робити висновки;
• навчишся застосовувати знання про тиск у повсякденному житті.

 

 

План лекції

1.                   Явище тиску. Сила тиску
2.                   Способи зміни тиску твердих тіл
3.                   Цікаво знати
4.                   Тестові завдання

 

Запам'ятовувати вміє той, хто вміє бути уважним.

                                                                                                                                               С. Джонсон

 

1.                    Явище тиску. Сила тиску.

 Юний друже, Ти весь час спостерігаєш у навколишньому світі взаємодію: тіла діють одне на одного.  Характеризує цю дію така фізична величина, як сила.  Коли Ти вивчав поняття  «сили» то зрозумів , що результат дії сили залежить від трьох факторів: точки прикладання, числового значення і напряму.

А чи може результат дії сили залежати ще від чогось? 

 Подумай, якому хлопчикові легше йти по снігу?

 

        

Так, вірно, легше йти по снігу тому хлопчикові, що стоїть на лижах!

 Візьми, будь ласка, у руки олівець і натисни його основою на палець. Відчв дію? А тепер переверни олівець, і загостреним грифелем з такою самою силою і у тому ж самому напрямі , натисни знову ж таки на палець.

 Ти відчув різницю у дії сили? Але ж сила однакова, напрям той самий і прикладав Ти до пальця. У чому причина спостережуваного явища?

Так, у основи олівця й у кінчика грифеля різна площа поверхні. 

    Також, різна площа стичних поверхонь у хлопчиків на лижах та без них: площа поверхні лижі в середньому майже в 20 разів більша за площу підошви черевика. Стоячи на лижах, хлопчик на кожен квадратний сантиметр площі поверхні снігу діє силою, що в 20 разів менша, ніж стоячи на  снігу без лиж.

  На підтвердження того, що результат дії сили залежить не тільки від її значення, а й від площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє  можна провести ще такі досліди.

 Дослід 1.Зробимо столик, ніжками якого будуть цвяхи. Поставимо столик шляпками цвяхів до низу і на нього гирю – масою 500 г. Результат – столик майже не вгрузає в пісок.

     Дослід 2. Поставимо столик шляпками цвяхів вгору і на нього гирю – масою 500 г. Результат – столик майже повністю вгрузає в пісок.

 

    Досліди свідчать, що чим менша площа опори столика, тим глибше він вгрузає в пісок під дією тієї самої сили.

    У розглянутих прикладах значення  маласила,  що  діє перпендикулярно до поверхні тіла. Щоб охарактеризувати залежність результату дії сили від площі поверхні, на яку ця сила діє, використовують поняття тиску.

     Величину, що визначається відношенням значення сили тиску до площі поверхні, на яку вона діє, називають тиском.

Тиск позначають малою латинською літерою р. Отже, щоб визначити тиск р, треба силу F, яка діє перпендикулярно до поверхні, поділити на площу цієїповерхні S, тобто:

                                    

                                    Одиницею тиску є 1 Паскаль

 

Але тиск в один паскаль — дуже малий тиск. Такий тиск на горизонтальну поверхню площею 1 м² чинить тіло масою 102 г.

Частіше на практиці застосовують кратні одиниці: гектопаскаль, кілопаскаль, мегапаскаль:

• 1 кПа = 1000 Па;
• 1 МПа = 1000 000 Па;
• 1 гПа = 100 Па; 
• 1 Па = 0,001 кПа;
• 1 Па= 0,01 гПа;
• 1 Па= 0,000001 МПа.

 

 

2.                    Способи зміни тиску твердих тіл

У техніці, будівництві, на транспорті дуже часто потрібно або зменшити,  або збільшити тиск. 

З визначення тиску виходить, що змінити тиск можна двома способами: змінивши силу тиску або змінивши площу, на яку діє ця сила.

Так, при зведенні будинку його фундамент роблять ширшим, ніж сам будинок, тобто збільшують площу основи споруди, зменшуючи цим її тиск на грунт.

Шини вантажних автомобілів роблять набагато ширшими, ніж у легкових автомобілях. 

 

    З іншого боку, тиск можна збільшувати завдяки зменшенню площі 

поверхні. Це використовується в техніці при виготовленні інструментів 

(зубило, свердло, різець й т. п.). 

                  

   Друже, знайди самостійно відповіді на питання:

– Яким чином комару вдається проколоти шкіру слона, людини?

– Для чого нагострюють леза ножів, ножиць, загострюють цвяхи?

 

3. Цікаво знати

1). «Допомога потерпілому»

  Тому, хто провалився під лід, дуже важко вибратися з ополонки, адже лід кришиться під вагою тіла. Щоб запобігти цьому, треба широко розвести

руки в сторони, розпластавшись на льоду, і перекотитися на спину, щоб витягти ноги.  Чим більше ти розпластаєшся на льоду, тим менше тиснутимеш на нього. 

              

 

    Вибравшись з ополонки, не можна ставати на ноги, а слід перекотитися чи  переповзти на безпечне місце, пам'ятаючи, що вага тіла стала більшою через мокрий одяг. 

    Допомогти тому, хто провалився під лід, можна, якщо з безпечного місця подати потерпілому довгу жердину, гілку, кинути мотузку, зв'язані паски, шарфи. Підбиратися до потерпілого найкраще, прив'язавшись мотузкою, лігши на лижі або дошку й обережно просуваючись до ополонки. 

2). Тиск в природі та техніці

 

Об’єкти природи і техніки	Величина, Па	Тиск в природі і техніці
Нормальний атмосферний тиск	105	атмосфера Землі
Мінімальний тиск, досягаємий сучасними засобами	10-13 – 10-14	вакуумна камера
Тиск колесами луноходу на грунт		лунохід
Тиск трактора на поверхню грунту		гусеничний трактор
Тиск колеса легкового автомобіля		колесо легкового автомобіля
Тиск газів в циліндрі двигуна внутрішнього згорання		двигун внутрішнього згорання
Тиск кінчика осиного жала		оса

 

 

3). Скарбничка цікавих фактів

O Супертиск!

Сучасні суперпреси створюють тиск 750 000 кПа. Найбільший постійний тиск у 170 ГПа створено в гігантському гідравлічному пресі з алмазним покриттям в інституті Карнегі, Вашингтон, США.

O У живій природі

Копита оленів роздвоєні і широко розсовуються, що дозволяє їм не провалюватися в сніг. На снігу олень почуває себе приблизно як людина на лижах.

O Еверест – це межа?

Для Землі – так! Для Землі критична висота гір – 30 км. Якби земні гори були вищими, той тиск біля підніжжя гори був б настільки великим, що породи плавилися б, а висота гори в такий спосіб зменшувалася б до критичного значення. У реальності ж висота гір на Землі ніде не досягає критичного значення через вплив навколишнього середовища – вивітрювання, вологості тощо. А для Місяця гори, подібні до Евересту,- звичайна справа.