Фізика. Повторне видання. 7 клас. Засєкіна

Розділ 3. Тиск твердих тіл, рідни і газів

ТИ ДІЗНАЄШСЯ

Від чого залежить тиск твердого тіла на поверхню.
Чим тиск рідин і газів відрізняється від тиску твердих тіл.
Як склянкою води можна розламати дерев’яну бочку.
Який тиск чинить на тебе атмосфера.
Які особливості мають сполучені посудини.
Чому під водою можна легко підняти камінь, який зі значними зусиллями піднімаємо в повітрі.
За яких умов тіло тоне, а за яких — спливає.

ТИ НАВЧИШСЯ

Вимірювати (збільшувати та зменшувати) тиск твердих тіл, рідин і газів.
Користуватися барометрами й манометрами.
Визначати умови плавання тіл.

ТИ ЗРОЗУМІЄШ

Практичне застосування закону Паскаля, закону Архімеда, властивостей сполучених посудин.
Прояви тиску в природі й техніці.

§ 15. Дізнаємося про тиск твердого тіла на поверхню

• Від чого залежить тиск твердого тіла на поверхню?

ДОСЛІДЖУЙ

1. Розглянь малюнок 15.1, а-в. Спробуй відтворити досліди. Натисни пальцем на стіл, а потім на канцелярську кнопку. Забий один цвях шапочкою донизу, інший — гострим кінцем. Виклади в пісок однакові за масою бруски різними гранями. Чи можеш виявити залежність між прикладеною дією, силою тиску і площею поверхні?

Мал. 15.1

ДІЗНАВАЙСЯ

Від чого залежить результат дії сили? Як тобі вже відомо, внаслідок дії сили тіло може змінювати свій стан руху і/або деформуватися. Результат дії сили на тіло залежить від її модуля, напрямку й точки прикладання. Сподіваємося, щойно ти і твої однокласники та однокласниці переконалися, що можна досить сильно тиснути пальцем на поверхню дерев’яної дошки, але вона не зазнає відчутних деформацій. Якщо з тією самою силою тиснути на металеву кнопку, то її гострий кінчик легко деформує дерев’яну поверхню, проколюючи її. А які враження від спроби забити цвяха шапочкою вниз? Угору? Як видно з досліду (мал. 15.1, в), бруски діють з однаковою силою, що дорівнює їхній вазі, проте результат дії неоднаковий, бо різна площа поверхні.

Наведені приклади доводять, що результат дії сили залежить і від того, яка сила діє на одиницю площі поверхні. До того ж сила, що прикладена до тіла, напрямлена перпендикулярно до площі поверхні, на яку вона діє.

Тиск позначається літерою р. Одиницею тиску є паскаль, 1 Па.

Фізична величина, що характеризує дію сили, напрямленої перпендикулярно до поверхні, називається тиском (pressure).

Одиницю тиску назвали на честь французького вченого Блеза Паскаля.

Використовують також інші одиниці тиску: гектопаскаль, 1 гПа, і кілопаскаль, 1 кПа.

1 кПа = 1000 Па, 1 Па = 0,001 кПа,

1 гПа = 100 Па, 1 Па = 0,01 гПа.

Тиск 1 Па дуже малий. Такий тиск чинить тіло масою 1 г на поверхню площею 100 см². Наприклад, аркуш паперу на долоню.

У природі й техніці трапляються досить великі значення тиску:

тиск жала бджоли — 5 • 10⁷ Па;
тиск ковзаняра на лід — 10⁶ Па;
тиск автомобіля на дорогу — 5 • 10⁵ Па;
тиск гусениць трактора на ґрунт — 5 • 10⁴ Па;
тиск людини під час ходьби — 2,5 • 10⁴Па.

Зверни увагу на два останні значення тиску. Важкий гусеничний трактор, маса якого десятки тисяч кілограмів, чинить на ґрунт тиск, який лише у 2 рази більший, ніж тиск людини під час ходьби!

За потреби тиск можна змінювати. Чи можете назвати два способи зміни тиску?

Перший спосіб, думаю, такий: за незмінної сили слід змінити площу, на яку вона діє. Зі збільшенням площі тиск зменшиться. І навпаки, зі зменшенням площі тиск збільшиться.

А другий — такий: змінити силу, яка діє на поверхню певної площі. Зі збільшенням сили тиск зросте, зі зменшенням сили — зменшиться.

Щоб зменшити тиск снігоходів, усюдиходів та інших транспортних засобів для пересування по піску, снігу, болоту (мал. 15.2, а, б), їхні колеса роблять якомога ширшими. Менший тиск створює й наплічник із широкими лямками (мал. 15.2, в). Для збільшення тиску площу зменшують. Гострою голкою легше проколювати, гострим ножем — різати (мал. 15.2, г, ґ). Жало бджоли (мал. 15.2, д) здійснює на поверхню шкіри такий самий тиск, як і вантаж масою десятки тонн на 1 см². Щоб створити такий надвисокий тиск для промислових цілей (наприклад, для отримання штучних алмазів), інженери розробляють складне устаткування.

Мал. 15.2

ДУМАЙ

1. Наведи приклади, які підтверджують, що дія сили залежить від площі поверхні, на яку вона діє.

2. Як зміниться тиск і сила тиску людини на підлогу, якщо вона підніме одну ногу?

3. Чому на м’якому ліжку лежати зручніше, ніж на твердій підлозі?

4. Яке значення тиску 6 Н/м², 60 Н/см² чи 600 кПа — найбільше?

5. Розглянь малюнок 15.3, а, б. Укажи, де зображено євразійську, а де канадську рись. Які пристосування рисі до умов життя в певній місцевості пов’язані з темою, яку вивчаєте сьогодні на уроці? Що тобі відомо про карпатську рись?

Мал. 15.3

УЧИСЯ РОЗВ’ЯЗУВАТИ ФІЗИЧНІ ЗАДАЧІ

ЗАДАЧА

На скільки зміниться тиск людини масою 65 кг на підлогу, якщо вона ляже. Площа підошви взуття — 0,07 м², площа людини в лежачому стані — 0,7 м².

Аналізуючи розв’язок задачі, бачимо, що стоячи людина чинить тиск у 10 разів більший, ніж коли лежить. Це враховують рятівники, яким доводиться витягувати людей, що провалилися під кригу (мал. 15.4).

Мал. 15.4

ДІЙ

РОЗВ’ЯЖИ ЗАДАЧІ

1. Визнач тиск у кожному випадку та впорядкуй шкалу тиску за значенням від найбільшого до найменшого:

а) слон (площа підошви однієї ноги — 750 см², маса — 4 т);
б) шило, яким працює швець із силою 10 Н, площа вістря шила — 0,25 мм²;
в) голка, якою вишивають, діючи силою 5 Н, площа гострого кінця голки — 0,01 мм²;
г) лопата, яку встромляють у ґрунт із силою 400 Н. Ширина різального краю лопати — 20 см, товщина — 0,2 мм;
ґ) український танк Т-84 «Оплот» масою 48 т, загальна опорна площа гусениць — 5 м²;
д) вантажний автомобіль масою 8 т (площа дотику одного колеса з дорогою — 400 см²);
е) коток масою 48 т, який ущільнює покриття під час будівництва доріг. Площа опори котка — 0,12 м²;
є) вовк масою 50 кг, що стоїть нерухомо. Площа лап — 100 см².

2. Вислови припущення, хто чинить більший тиск (мал. 15.5). Обчисли тиск і перевір свою гіпотезу.

Мал. 15.5

ВИКОНАЙ ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Оціни свій тиск на підлогу. Щоб визначити площу підошви, стань на аркуш із зошита в клітинку й обведи контур підошви. Потрібно порахувати всі цілі клітинки й до них додати половину числа нецілих клітинок. Нагадуємо, що сторона клітинки становить 0,5 см.

2. Об’єднайтеся в групи й виконайте практичні завдання. Використовуючи динамометр, обчисліть тиск, що чинить брусок на поверхню стола, якщо його розміщувати різними гранями. І група — площа бруска максимальна, II група — площа середня, IІІ група — площа мінімальна. Обчисліть тиск брусків, користуючись малюнком (мал. 15.6). І група — брусок з алюмінію, II група — з латуні, IІІ група — з олова.

Мал. 15.6

3. Досліди, у скільки разів зміниться тиск на підлогу, який створює твій письмовий стіл, якщо його перевернути ніжками догори. Відповідь слід знайти, не перевертаючи і не зважуючи стіл!

4. Знайди інформацію про найдавніше пристосування для пересування по снігу й болотистій місцевості — лапки, снігоходи, снігоступи, поступальні лижі. Склади каталог снігоступів, які використовують у Європі. Порівняй їх зі снігоступами жителів інших континентів. У чому особливості закарпатських снігоступів?

5. Маленьке курчатко, коли вилуплюється, легко розколює шкаралупу яйця. А чи однаково просто розколоти яйце зовні? Досліди, яке навантаження може витримати яйце. Візьми чотири яйця однакового розміру, два лотки для яєць, картон, пластикові пляшки з водою (мал. 15.7).