Фізика. 7 клас. Головко

§ 28. Тиск твердих тіл на поверхню

По пухкому снігу людині йти важко, вона глибоко провалюється при кожному кроці. Але, надівши лижі, можна йти по снігу, майже не провалюючись у нього. Чому?

• Тиск
• Одиниці тиску
• Сила тиску

Тиск. На лижах або без лиж людина діє на сніг з тією самою силою, що дорівнює її вазі. Проте дія цієї сили в обох випадках неоднакова, бо різна площа поверхні, на яку тисне людина на лижах і без них. Площа поверхні лижі разів у двадцять більша за площу підошви. Тому, стоячи на лижах, ми тиснемо на кожний квадратний сантиметр поверхні снігу із силою у двадцять разів меншою ніж тоді, коли стоїмо на снігу без лиж (рис. 3.46).

Рис. 3.46. Результат дії сили залежить від площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє

Учень, який приколює кнопками газету до дошки, діє на кожну кнопку з однаковою силою. Проте кнопка, що має гостріший кінець, легше входить у дерево.

Отже, результат дії сили залежить не тільки від її модуля, а й від площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє.

Від того, яка сила діє на кожну одиницю площі поверхні, залежить результат дії цієї сили.

У розглянутих прикладах сили діяли перпендикулярно до поверхні тіла. Вага людини була перпендикулярна до поверхні снігу; сила, яка діяла на кнопку, перпендикулярна до її поверхні.

Тиск - фізична величина, яка дорівнює відношенню сили, що діє перпендикулярно до поверхні, до площі поверхні.

де p - тиск, F - сила, яка діє на поверхню, і S - площа поверхні.

Одиниці тиску. За одиницю беруть такий тиск, який чинить сила 1 Н, що діє на поверхню площею 1 м² перпендикулярно до цієї поверхні.

Знаючи тиск, легко визначити силу тиску або площу поверхні, на яку вона діє:

Сила тиску. Тиск, якщо є потреба, можна довільно змінювати, відповідно змінюючи силу тиску. Збільшення або зменшення сили тиску веде до відповідного збільшення або зменшення тиску. Здебільшого змінювати тиск, змінюючи силу тиску, незручно. Тому змінюють площу S поверхні, на яку діє сила. Якщо площу збільшувати, то тиск відповідно зменшуватиметься. І навпаки, зі зменшенням площі тиск збільшується.

Проектуючи будинок, архітектор передусім дбає про те, щоби споруда не вгрузала в землю. Робити будинок легшим можна лише в певних межах, за якими він взагалі втрачає міцність. Тому нижню частину фундаменту роблять ширшою.

Шини і гусениці машин, які мають рухатися по м’якому ґрунту, виготовляють значно ширшими, ніж у таких самих машин, що працюють на твердому ґрунті (рис. 3.47).

Рис. 3.47. Залежність дії сили тиску від площі поверхні, на яку діє сила

У природі взаємодіють різноманітні тіла.

Тому і значення тиску найрізноманітніші:

Тиск повітря на висоті 800 км 10^-8 Па;

Тиск танка на ґрунт 10⁵ Па;

Тиск автомобіля на шлях 0,3 • 10⁵ Па;

Тиск жала бджоли 0,5 • 10⁸ Па.

Приклади розв’язування задач

Задача 1. Розрахувати тиск, що його чинить на підлогу хлопчик, маса якого 45 кг, а площа підошов його черевиків дорівнює 300 см².

Сила тиску F, якою хлопчик тисне на підлогу, дорівнює його вазі

Р = mg.

Відповідь: р = 15 кПа.

Головне у цьому параграфі

Запитання для самоперевірки

• 1. Наведіть приклади, які показують, що дія сили залежить від площі основи, на яку діє сила.
• 2. Що називають тиском? Як визначають тиск?
• 3. Як можна змінювати тиск?

Вправа 17¹

• 1(с). Запишіть у паскалях тиск: 3 гПа, 0,03 Н/см², 4 МПа.
• 2(с). Мармурова колона античного храму масою 500 т має площу основи 12,5 м². Визначити тиск колони на опору.
• 3(д). Хлопчик масою 45 кг стоїть на лижах. Довжина кожної лижі 1,5 м, ширина 10 см. Який тиск чинить хлопчик на сніг? Порівняйте його з тиском, який чинить хлопчик, що стоїть без лиж (див. приклад розв’язування задач).
• 4(в). Який тиск створює голка під час шиття, якщо до неї прикладають зусилля 2 Н, а площа дотику голки 0,000006 см²?
• 5(в). Тиск на дорогу чотирьох задніх коліс потужного вантажного автомобіля становить 46 Н/см², а двох передніх 33 Н/см². Чому дорівнює повна маса автомобіля, якщо площа дотику кожної шини 545 см²?