Фізика. 7 клас. Шут

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

Частина ІІІ. Взаємодія тіл. Сила

Розділ 6. Тиск твердих тіл, рідин і газів

  • Для чого під хмарочоси закладають масивні фундаменти?
  • Чому для занурення на глибину людині необхідне спеціальне спорядження?
  • Чи впливають на стан людини зміни у погоді?
  • Від чого у альпіністів виникає «гірська хвороба» і як її можна попередити?
  • Чому у айсбергів підводна частина завжди більша за надводну?
  • Якої найбільшої глибини під водою досягла людина?
  • Чому сьогодні ми знову повертаємося до використання повітряних куль?
  • Для чого Україні потрібні морський та річковий флоти?
  • Які верфі й суднобудівельні заводи має Україна?

§ 27. Тиск. Сила тиску

Дія сили залежить не лише від її значення, напряму і точки прикладання, але й від площі поверхні, на яку здійснюється ця дія

1. Тиск — фізична величина. У попередніх розділах ви розглянули різні види сил і тепер знаєте, що результат дії сили залежить від її величини, а також від того, як вона спрямована і до чого прикладена. Але для повного визначення результату дії сили необхідно відповісти ще на одне важливе питання: чи залежить дія сили від площі поверхні, на яку вона діє?

Якщо ви ходили у походи, то знаєте, що для пересування по заболоченій місцевості до взуття слід підв’язувати спеціальні плетені болотоступи, схожі на лижі, але коротші і ширші (рис. 140, а). У шкільних рюкзаків лямки робляться широкими, щоб у разі навантаженого рюкзака вони не врізалися у ваші плечі або долоні. Широкими лижами та гусеничними стрічками забезпечуються снігоходи (рис. 140, б).

Дію сили на деяку поверхню характеризують тиском. Тиск позначається літерою р.

Тиском називається фізична величина, яка дорівнює відношенню сили, що діє перпендикулярно до поверхні, до площі цієї поверхні:

де p — тиск, S — площа поверхні, F — сила, що діє на поверхню і розподіляється рівномірно по всій поверхні. Таку силу називають силою тиску.

Рис. 140. Засоби зменшення дії сил тиску на поверхню: а) болотоступи; б) снігоходи

Чим більша сила тиску, тим більший тиск, який вона чинить

Рис. 141. До уявлення про одиницю тиску

За одиницю тиску в СІ прийнято паскаль (Па). 1 Па — це такий тиск, який чинить сила 1 Н на поверхню площею 1 м2 перпендикулярно до цієї поверхні (рис. 141).

Одиниця тиску названа на честь видатного французького математика і фізика Блеза Паскаля. Часто використовують позасистемні одиниці тиску: технічна атмосфера (атм) та міліметр ртутного стовпа (мм. рт. ст.).

1 атм = 101325 Па = 760 мм рт. ст.

Як уявити величину тиску в 1 Па? Скориставшись формулою тиску, можна розрахувати, що хлопчик масою 50 кг чинить тиск в 1 Па на площу поверхні 500 м2! Отже, 1 Па — це дуже малий тиск.

На практиці використовуються кратні одиниці тиску — гектопаскаль (гПа), кілопаскаль (кПа) та мегапаскаль (МПа), а також дольні (для вимірювання малих тисків) — міліпаскаль (мПа):

1 гПа = 100 Па;

1 кПа = 1000 Па;

1 МПа = 1000 000 Па;

1 мПа = 0,001 Па

2. Як змінюють тиск? Зменшити (або збільшити) тиск можна, якщо зменшувати (або збільшувати) площу поверхні. Цим широко користуються, зокрема, в будівництві: для того, щоб ґрунт витримав тиск споруди, збільшують площу нижньої частини фундаменту. Наприклад, Київська телевізійна вежа (рис. 142, а) має висоту 385 м. Вона чинить на ґрунт тиск близько 14 кПа, бо має площу фундаменту понад 2000 м2.

Рис. 142. Зменшення або збільшення тиску: а) висотні споруди мають велику площу фундаменту; б) бури для свердловин забезпечені гострою ріжучою частиною

Навпаки, пристрій для буріння свердловин (бур) повинен мати гостру ріжучу частину для збільшення тиску (рис. 142, б).

У деяких представників живої природи також зустрічаються різальні та колючі пристрої — зуби, кігті, дзьоби, колючки, жала. Усі вони дуже гострі і тверді, а тому створюють значний тиск на поверхні. Наприклад, тиск, із яким діє жало оси при укусі, значно більший, ніж тиск на ґрунт важкого танка або гусеничного трактора (рис. 143).

Рис. 143. За допомогою жала оси паралізують личинки метеликів або жуків, а потім заповнюють ними соти

Подумайте і дайте відповідь

  • 1. Що називають тиском? силою тиску? За якою формулою обчислюють тиск?
  • 2. Наведіть приклади про залежність тиску від площі опори, на яку діє сила.
  • 3. Яка одиниця тиску? Які одиниці тиску застосовуються для вимірювання малих тисків?
  • 4. Чому людина, що йде на лижах, не провалюється в сніг?
  • 5. Яку кнопку легше втиснути у деревину: гостру чи затуплену? Чому?
  • 6. Наведіть приклади використання великих площ опори для зменшення тиску.
  • 7. Чому різальні й колючі інструменти діють на тіла з досить великим тиском? Наведіть приклади використання тиску в живій природі і техніці.

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 27.

  • 1. Чи залежить тиск, із яким діють тіла на опору, від густини речовини тіл, якщо розміри тіл і площі опор однакові?