← Вернуться к оглавлению
Alterna · физика · 3.1

Давление твёрдых тел и газов

Давление, закон Паскаля, гидравлический пресс

Почему лыжи не проваливаются в снег, а каблуки проваливаются? Почему газ в баллоне давит на стенки? Разберём, что такое давление и как оно передаётся.

ФГОС · 7 класс ФОП · базовый
01

Давление. Единицы давления

Почему лыжи не проваливаются в снег, а ботинки проваливаются?

Давление

Давление — это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

p = F / S

Единица давления: паскаль (Па). 1 Па = 1 Н/м².

Другие единицы: 1 кПа = 1000 Па, 1 гПа = 100 Па, 1 МПа = 10⁶ Па.

Как изменить давление

  • Увеличить давление: уменьшить площадь (нож, игла, лезвие) или увеличить силу
  • Уменьшить давление: увеличить площадь (лыжи, гусеницы трактора, широкие шины)
💜Давление твёрдого тела — p = F/S (анимация)
IV-022 · Пульсирующие векторы силы + деформация поверхности + индикатор давления
02

Давление газа

Почему газ давит на стенки сосуда?

Причина давления газа

Газ состоит из огромного числа молекул, которые непрерывно и хаотично движутся. Ударяясь о стенки сосуда, молекулы передают им импульс — это и создаёт давление.

Давление газа зависит от:

  • Температуры — чем выше T, тем быстрее молекулы, тем больше давление
  • Объёма — при сжатии газа (уменьшении V) давление растёт
  • Количества молекул — больше молекул → больше ударов → больше давление
💨Давление газа — молекулярная модель
IV-023 · молекулы в контейнере, слайдеры T и V
03

Закон Паскаля

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся во все стороны одинаково.

Закон Паскаля

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в каждую точку жидкости или газа без изменений во всех направлениях.

Это верно только для жидкостей и газов — потому что их молекулы подвижны. В твёрдых телах давление передаётся только по направлению силы.

Это любопытно: Гидравлические машины

На законе Паскаля основан гидравлический пресс: малая сила на малый поршень создаёт большую силу на большом поршне. F₂/F₁ = S₂/S₁.

🔨Закон Паскаля — гидравлический пресс (анимация)
IV-024 · F₁/S₁ = F₂/S₂ · Анимированные поршни + частицы жидкости + передача давления
04

Давление в жидкости. Закон Паскаля

Почему вода давит на глубине?

Давление жидкости

Давление внутри жидкости создаётся двумя факторами:

  1. Сила тяжести — верхние слои жидкости давят на нижние. Чем глубже, тем больше давление.
  2. Внешнее давление — давление передаётся по закону Паскаля.

Давление жидкости на глубине h:

p = ρ · g · h

где ρ — плотность жидкости, g = 9.8 Н/кг, h — глубина.

Это любопытно: Давление на дне морей и океанов

На дне Марианской впадины (глубина ~11 км) давление воды — около 110 МПа (1100 атмосфер)! Это давление раздавило бы большинство предметов. Специальные глубоководные аппараты выдерживают такое давление благодаря прочной конструкции.