Давление газов закон паскаля

ПЕРЕДАЧА ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТЯМИ И ГАЗАМИ
ЗАКОН ПАСКАЛЯ

Блез Паскаль ( 1623 — 1662 )

Закон Паскаля гласит: «Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям».
Это утверждение объясняется подвижностью частиц жидкостей и газов во всех направлениях.

В 1648 году то, что давление жидкости зависит от высоты ее столба, продемонстрировал Блез Паскаль.
Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1 см2, длиной 5 м и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Когда вода в ней поднялась до высоты

4 метра, давление воды увеличилось настолько, что в крепкой дубовой бочке образовались щели, через которые потекла вода.

А ТЕПЕРЬ БУДЬ ВНИМАТЕЛЕН !

Если заполнить одинаковые по размерам сосуды: один — жидкостью , другой — сыпучим материалом (например горохом), в третий поставить вплотную к стенкам твердое тело, на поверхность вещества в каждом сосуде положить одинаковые кружочки, например, из дерева /они должны прилегать к стенкам /, а сверху установить одинаковые по массе грузы,

то как изменится давление вещества на дно и стенки в каждом сосуде? Подумай! В каком случае срабатывает закон Паскаля ? Как будет передаваться внешнее давление грузов?

В КАКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ ?

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов. Смотри рисунки запоминай !

1. гидравлические прессы

Гидравлический мультипликатор предназначен для увеличения давления (р2 > р1, так как при одинаковой силе давления S1> S2 ).

Мультипликаторы применяются в гидравлических прессах.

2. гидравлические подъемники

Это упрощенная схема гидравлического подъемника, который устанавливается на самосвалах.

Назначение подвижного цилиндра — увеличение высоты подъема поршня. Для опускания груза открывают кран.

3. заправочные агрегаты

Заправочный агрегат для снабжения тракторов горючим действует так: компрессор нагнетает воздух в герметически закрытый бак с горючим, которое по шлангу поступает в бак трактора.

В опрыскивателях, используемых для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, давление нагнетаемого в сосуд воздуха на раствор яда — 500 000 Н/м2. Жидкость распыляется при открытом кране.

5. системы водоснабжения

Пневматическая система водоснабжения. Насос подает в бак воду, сжимающую воздушную подушку, и отключается при достижении давления воздуха 400 000 Н/м2. Вода по трубам поднимается в помещения. При понижении давления воздуха вновь включается насос.

Струя воды, выбрасываемая водометом под давлением 1 000 000 000 Н/м2, пробивает отверстия в металлических болванках, дробит породу в шахтах. Гидропушками оснащена и современная противопожарная техника.

7. при прокладке трубопроводов

Давление воздуха «раздувает» трубы, изготовленные в виде плоских металлических стальных лент, сваренных по кромкам. Это значительно упрощает прокладку трубопроводов различного назначения .

8. в архитектуре

Огромный купол из синтетической пленки поддерживается давлением, большим атмосферного
лишь на 13,6 Н/м2.

9. пневматические трубопроводы

Давление в 10 000 — 30 000 Н/м2 работает в пневмоконтейнерных трубопроводах. Скорость составов в них достигает 45км/час. Этот вид транспорта используется для перевозки сыпучих и других материалов.

Контейнер для перевозки бытовых отходов.

ТЫ ЭТО СМОЖ ЕШЬ !

1. Закончи фразу: «При погружении подводной лодки давление воздуха в ней . » . Почему?


2. Пищу для космонавтов изготовляют в полужидком виде и помещают в тюбики с эластичными стенками. При легком надавливании на тюбик космонавт извлекает из него содержимое. Какой закон проявляется при этом?

3. Что надо сделать, чтобы вода вытекала по трубке из сосуда?

4. В нефтяной промышленности для подъема нефти на поверхность земли применяется сжатый воздух, который нагнетается компрессорами в пространство над поверхностью нефтеносного слоя. Какой закон проявляется при этом? Как?

5. Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском разрывается,ь если ударить им о руку или обо что-то твердое?

6. Почему у глубоководных рыб при вытаскивании их на поверхность плавательный пузырь торчит
изо рта?

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ОБ ЭТОМ?

Что такое кессонная болезнь?

Она проявляется, если очень быстро подниматься из глубины воды. Давление воды резко уменьшается и растворенный в крови воздух расширяется. Образующиеся пузырьки закупоривают кровеносные сосуды, мешая движению крови, и человек может погибнуть. Поэтому аквалангисты и ныряльщики всплывают медленно, чтобы кровь успевала уносить образующиеся пузырьки воздуха в легкие.

Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и “втягиваем” в себя их содержимое. Как? Почему, в самом деле, жидкость устремляется к нам в рот? Причина такова: при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот. Здесь происходит то же самое, что произошло бы с жидкостью в сообщающихся сосудах, если бы над одним из этих сосудов мы стали разрежать воздух: под давлением атмосферы жидкость в этом сосуде поднялась бы. Наоборот, захватив губами горлышко бутылки, вы никакими усилиями не “втянете” из нее воду в рот, так как давление воздуха во рту и над водой одинаково. Итак, мы пьем не только ртом, но и легкими; ведь расширение легких — причина того, что жидкость устремляется в наш рот.

“Выдуйте мыльный пузырь, — писал великий английский ученый Кельвин, — и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики”.

Мыльный пузырь вокруг цветка

В тарелку или на поднос наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2 — 3 мм; в середину кладут цветок или вазочку и накрывают стеклянной воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуют в ее узкую трубочку, — образуется мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняют воронку, высвобождая из-под нее пузырь. Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги.

Несколько пузырей друг в друге

Из воронки, употребленной для описанного опыта, выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя ее, однако до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нем — третий, четвертый и т. д. Интересно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он видимо уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина кроется, конечно, в сжатии и расширении воздуха, заключенного внутри пузыря. Если, например, на морозе в — 15° С объем пузыря 1000 куб. см и он с мороза попал в помещение, где температура +15° С, то он должен увеличиться в объеме примерно на 1000 * 30 * 1/273 = около 110 куб. см.

Обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне правильны: при надлежащем обращении удается сохранить мыльный пузырь в продолжение целых декад. Английский физик Дьюар (прославившийся своими работами по сжижению воздуха) хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищенных от пыли, высыхания и сотрясения воздуха; при таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри месяц и более. Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.

Другие страницы по темам физики за 7 класс:

Давление газов закон паскаля

§ 11. Закон Паскаля. Сообщающиеся сосуды

Пусть жидкость (или газ) заключена в замкнутый сосуд (рис. 17).

Давление, оказываемое на жидкость в каком-либо одном месте на её границе, например поршнем, передаётся без изменений во все точки жидкости – закон Паскаля.

Закон Паскаля справедлив и для газов. Этот закон можно вывести, рассматривая условия равновесия произвольных, мысленно выделенных в жидкости цилиндрических объёмов (рис. 17) с учётом того, что жидкость давит на любую поверхность только перпендикулярно ей.

Используя этот же приём, можно показать, что из-за наличия однородного поля тяжести разность давлений на двух уровнях жидкости, отстоящих по высоте друг от друга на расстоянии `H`, даётся соотношением `Deltap=rhogH`, где `rho` — плотность жидкости. Отсюда следует

в сообщающихся сосудах, заполненных однородной жидкостью, давление во всех точках жидкости, расположенных в одной горизонтальной плоскости, одинаково независимо от формы сосудов.

При этом поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне (рис. 18).

Давление, которое появляется в жидкости из-за поля тяжести, называется гидростатическим. В жидкости на глубине `H`, считая от поверхности жидкости, гидростатическое давление равно `p=rhogH`. Полное давление в жидкости складывается из давления на поверхности жидкости (обычно это атмосферное давление) и гидростатического.

Двойкам нет

Известно, что газ заполняет весь предоставленный ему объем. При этом он давит на дно и стенки сосуда. Это давление обусловлено движением и столкновением молекул газа со стенками сосуда. Давление на все стенки будет одинаковым, поскольку все направления равноправны.

Давление газов зависит:

-от массы газа — чем больше газа в сосуде, тем больше давление,
-от объема сосуда — чем меньше объем с газом определенной массы, тем больше давление,
-от температуры — с ростом температуры увеличивается скорость движения молекул, которые интенсивнее взаимодействуют и сталкиваются со стенками сосуда, поэтому и давление возрастает.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают, от этого их давление сильно возрастает. Поэтому в таких случаях используют специальные, очень прочные стальные баллоны. В таких баллонах, например, сохраняют сжатый воздух на подводных лодках.

Французский физик Блез Паскаль установил закон, который описывает давление жидкостей или газов. Закон Паскаля: давление, действующее на жидкость или газ, передается без изменений в каждую точку жидкости или газа.

В жидкость, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому каждый слой жидкости, находящейся в сосуде, своим весом давит на другие слои, и это давление, по закону Паскаля, передается во всех направлениях. То есть внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне он одинаков во всех направлениях. С глубиной давление жидкости возрастает. Так же давление жидкости зависит и от свойств жидкости, т.е. от ее плотности.

Для того чтобы рассчитать давление жидкости, надо плотность жидкости умножить на глубину и на постоянную величину g.

Так как давление жидкости увеличивается с глубиной, в обычном легком скафандре водолаз может работать на глубине до 100 метров. На больших глубинах требуется специальная защита. Для исследования на глубине нескольких километров используют батисфере и батискафы, которые выдерживают значительное давление.

Науколандия

Статьи по естественным наукам и математике

Закон Паскаля для жидкостей и газов

Природа давления жидкости, газа и твердого тела отличается. Хотя у давлений жидкости и газа различная природа, у их давлений есть один одинаковый эффект, отличающий их от твердых тел. Этот эффект, а точнее физическое явление, описывает закон Паскаля.

Закон Паскаля утверждает что, производимое внешними силами давление в какое-то место жидкости или газа, передается по жидкости или газу без изменения в любую точку. Этот закон был открыт Блезом Паскалем в XVII веке.

Закон Паскаля означает, что если, например, надавить на газ с силой в 10 Н, и площадь этого давления будет 10 см 2 (т. е. (0,1 * 0,1) м 2 = 0,01 м 2 ), то давление в месте приложения силы увеличится на p = F/S = 10 Н / 0,01 м 2 = 1000 Па, и на эту величину увеличится давление во всех местах газа. То есть давление передастся без изменений в любую точку газа.

То же самое характерно для жидкостей. А вот для твердых тел — нет. Это связано с тем, что молекулы жидкости и газа подвижны, а в твердых телах, хотя и могут колебаться, но остаются на своем месте. В газах и жидкостях молекулы перемещаются из области с более высоким давлением в область с более низким, таким образом давление во всем объеме быстро выравнивается.

Закон Паскаля подтверждается опытом. Если в резиновом шарике, наполненном водой, проколоть очень маленькие дырочки, то вода будет сквозь них капать. Если теперь надавить в какое-нибудь одно место шарика, то из всех дырок, независимо от того, как далеко они находятся от места приложения силы, вода польется примерно одинаковыми по силе струйками. Это говорит о том, что давление распространилось по всему объему.

Закон Паскаля находит практическое применение. Если на небольшую площадь поверхности жидкости подействовать определенной силой, то увеличение давления произойдет по всему объему жидкости. Это давление может совершить работу по перемещению большей площади поверхности.

Например, если на площадь S1 подействовать силой F1, то во всем объеме создастся дополнительное давление p :

Это давление оказывает силу F2 на площадь S2:

Отсюда видно, что чем больше площадь, тем больше сила. То есть, если мы произвели небольшую силу на маленькую площадь, то она превращается в большую силу на большей площади. Если в формуле заменить давление (p) на первоначальную силу и площадь, то получится такая формула:

Перенесем F1 в левую часть:

Отсюда следует, что F2 во столько раз больше F1, во сколько S2 больше S1.

На основе такого выигрыша в силе создаются гидравлические прессы. В них к узкому поршню прикладывается небольшая сила. В результате в широком поршне возникает большая сила, способная поднять тяжелый груз или давить на прессуемые тела.

«небольшую силу на маленькую

Оставлен Иван Пт, 02/02/2018 — 13:57

«небольшую силу на маленькую площадь, то она превращается в большую силу на большей площади» «Отсюда следует, что F2 во столько раз больше F1, во сколько S2 больше S1» — что за бред?? Наоборот всё!!

Содержание

  1. Суть закона Паскаля
  2. Формула и основная величина закона Паскаля
  3. Особенности давления газа и жидкости
  4. Применение закона на практике
  5. Что мы узнали?
  • Тест по теме

Суть закона Паскаля

Закон Паскаля – давление, которое оказывается на жидкость или газ, передается в каждую точку жидкости или газа без изменений. То есть, передача давления во всех направлениях происходит одинаково.

Данный закон действителен только для жидкостей и газов. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем не так, как молекулы твердых тел. Их движение отличается друг от друга. Если молекулы жидкости и газа движутся относительно свободно, то молекулы твердых тел такой свободой не обладают. Они лишь слегка колеблются, немного отклоняясь от исходного положения. И благодаря относительно свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях.

Формула и основная величина закона Паскаля

Основной величиной в законе Паскаля является давление. Оно измеряется в Паскалях (Па). Давление (P) – отношение силы (F), которая действует на поверхность перпендикулярно, к ее площади (S). Следовательно: P=F/S.

Формулу закона Паскаля можно прочитать следующим образом: Паскаль равен силе в 1Н, которая действует на поверхность площадью 1 кв. метр – 1Па=1Н/кв.м

Особенности давления газа и жидкости

Находясь в закрытом сосуде, мельчайшие частицы жидкостей и газов – молекулы, ударяются о стенки сосуда. Так как эти частицы подвижны, то из места с более высоким давлением они способны передвигаться в место с низким давлением, т.е. в течение короткого времени оно становиться равномерным по всей поверхности занимаемого сосуда.

Для лучшего понимания закона можно провести опыт. Возьмем воздушный шарик и наполним его водой. Потом тонкой иголкой проделаем несколько отверстий. Результат не заставит себя ждать. Из дырочек начнет вытекать вода, а если шарик сжать (т.е. оказать давление), то напор каждой струи увеличиться в насколько раз, независимо оттого, в какой именно точке было оказано давление.

Этот же эксперимент можно провести с шаром Паскаля. Это круглый шар с имеющимися отверстиями с присоединенным к нему поршнем.

Рис. 1. Блез Паскаль

Определение давления жидкости на дно сосуда происходит по формуле:

p=P/S=gpSh/s

p=g ρ h

  • g – ускорение свободного падения,
  • ρ – плотность жидкости (кг/куб.м)
  • h – глубина (высота столба жидкости)
  • p – давление в паскалях.
  • Под водой давление зависит только от глубины и плотности жидкости. То есть в море или океане плотность будет больше при большем погружении.

    Рис. 2. Давление на разных глубинах

    Применение закона на практике

    Многие законы физики, в том числе и закон Паскаля, применяются на практике. Например, обычный водопровод не мог бы функционировать, если бы в нем не действовал данный закон. Ведь молекулы воды в трубе движутся хаотично и относительно свободно, а значит и давление, оказываемое на стенки водопровода везде одинаковое. Работа гидравлического пресса также основана на законах движения и равновесия жидкостей. Пресс представляет собой два соединенных между собой цилиндра с поршнями. Пространство под поршнями заполняют маслом. Если на меньший поршень площадью S2, действует сила F2, то на больший поршень площадью S1, действует сила F1.

    Рис. 3. Гидравлический пресс

    Также можно провести эксперимент с сырым и вареным яйцом. Если острым предметом, например, длинным гвоздем, проткнуть сначала одно, а потом другое, то результат будет разным. Крутое яйцо гвоздь пройдет насквозь, а сырое разлетится вдребезги, так как для сырого яйца будет действовать закон Паскаля, а для крутого нет.

    Закон Паскаля гласит, что давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, то есть: F1/S1=F2/S2, откуда F2/F1=S2/S1.

    Сила F2 во столько же раз больше силы F1, во сколько раз площадь большего поршня больше площади малого.

    Что мы узнали?

    Основной величиной закона Паскаля, который изучают в 7 классе, является давление, которое измеряется в Паскалях. В отличие от твердых тел газообразные и жидкие вещества давят на стенки сосуда, в котором они находятся одинаково. Причиной этому молекулы, которые движутся свободно и хаотично в разных направлениях.

    Закон Паскаля

    На данном уроке, тема которого: «Закон Паскаля», мы поговорим о давлении. Обсудим, с помощью чего можно увеличить небольшую прикладываемую силу, поговорим о законе Паскаля, о гидростатическом давлении, а также проведем ряд опытов.

    Наши силы ограничены, поэтому нам нужно их увеличивать с помощью механизмов. Вот как это можно сделать с помощью рычага. Одно из плеч рычага в несколько раз длиннее другого. Мы прикладываем к нему небольшую силу, а другой конец рычага действует на груз с силой, намного большей (см. рис. 1).

    Рис. 1. Механизм увеличения силы

    Рычаг – это жесткий стержень, которым пользоваться не всегда удобно. Смотрите, как еще можно увеличить силу (см. рис. 2).

    Рис. 2. Гидравлический пресс

    Это гидравлический пресс. Внутри цилиндров под поршнями находится вода, цилиндры имеют разные диаметры. Гидравлический пресс работает как рычаг. Мы прикладываем небольшую силу к одному поршню (меньшему), а второй поршень действует на груз с большей силой (см. рис. 3).

    Рис. 3. Принцип работы гидравлического пресса

    Причем силы будут разные, но давление одно и то же. Цилиндры можно соединить трубкой какой угодно формы. Это удобнее, чем рычаг.

    Что здесь произошло: мы надавили в одном месте, а груз поднялся в другом. Жидкость передала давление. Всегда ли это происходит? Только ли жидкость передает давление? Сегодня мы в этом разберемся.

    Для начала вспомним, что такое давление. Это физическая величина, равная модулю силы , действующей перпендикулярно поверхности, которая приходится на единицу площади этой поверхности.

    Важно понимать, что давление – величина скалярная, то есть у нее нет направления.

    Давление – скалярная величина

    Если в сплошном бетоне сделать сферическую полость и взорвать там порох, как будет распространяться давление? Во все стороны (см. рис. 4).

    Рис. 4. Распространение давления

    Как будут разлетаться осколки бетонной оболочки – это будет зависеть от самой оболочки, от того, какая она прочная, толстая. Но давить на стенки полости газ будет везде одинаково. И если бы внутри полости был какой-нибудь предмет, на него газ тоже оказывал бы давление, причем со всех сторон (см. рис. 5), как бы мы ни повернули этот предмет.

    Рис. 5. Давление газа на предмет

    Если мы захотим измерить давление, например под водой, то на нужную нам глубину необходимо поместить манометр (см. рис. 6).

    Это небольшая эластичная мембрана, которая прогибается под действием давления. Как бы мы ни расположили эту мембрану – горизонтально, вертикально, наискосок, на нее всегда будет действовать одна и та же сила и мембрана прогнется одинаково.

    То есть для давления направление не имеет смысла. Оно просто есть в данной точке, как и температура. Температура тоже не имеет направления. Она никуда не направлена, она характеризует энергию теплового движения частиц вещества. В данной точке температура имеет определенное значение. Для векторной величины, например силы, мы можем задать вопрос: «Куда она действует, в каком направлении?» (см. рис. 7).

    Рис. 7. Векторная величина

    Для давления и температуры этот вопрос просто не имеет смысла.//

    Давление передается веществом из одной точки в другую. Вода в гидравлическом прессе передала давление. Когда мы накачиваем колесо на велосипеде, мы давим на поршень насоса и давление повышается в колесе (см. рис. 8).

    Рис. 8. Увеличение давления в колесе

    Если два человека возьмутся за продолговатый воздушный шарик и один из них сожмет этот шарик, второй это почувствует, давление во всем шарике повысится (см. рис. 9).

    Рис. 9. Повышение давления в шарике

    Воздух тоже передает давление. А если мы так же сожмем металлический прут, передачу давления мы не ощутим. Выходит, твердые тела не передают давление? Если по этому же пруту ударить (см. рис. 10), то он зазвенит весь, звук по пруту передастся. А звуковая волна – это область повышенного давления, которая перемещается.

    Рис. 10. Удар по железному пруту

    С твердыми телами, как видите, всё сложнее, эти процессы изучает наука «механика сплошных сред».

    Воздух тоже не всегда передает давление: если над Америкой промчался ураган (см. рис. 11) и там область повышенного давления, то в России мы этого не почувствуем.

    Рис. 11. Природных явлений в Америке мы не почувствуем

    Описать все случаи одним простым законом нельзя. Поэтому нам нужна модель и закон, которому она будет подчиняться. С помощью этой модели можно описать некоторые реальные процессы и применять к ним тот же закон. Рассмотрим жидкости и газы ограниченного объема. Для них справедлив закон Паскаля: давление, оказываемое на поверхность газа или жидкости, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

    Рассмотрим, как это происходит, на простом примере – велосипедном насосе. Изначально он заполнен воздухом. Молекулы воздуха движутся хаотично, сталкиваются друг с другом, бьются о стенки насоса (см. рис. 12).

    Рис. 12. Молекулы воздуха в насосе

    Раз они с силой воздействуют на стенки, значит, оказывают давление на них. Начнем сжимать газ, давить на поршень. В первое мгновение при сжатии поршня воздух под насосом немного уплотняется (см. рис. 13).

    Рис. 13. Начинаем давить на поршень

    Но молекулы движутся очень быстро, со скоростями в сотни метров в секунду. Поэтому очень быстро уплотнение рассасывается, и теперь уже во всем объеме молекулы становятся ближе друг к другу, ведь места стало меньше. Если концентрация молекул ( то, насколько они кучно расположены) увеличилась, значит, ударов о стенки стало больше, значит, давление увеличилось (см. рис. 14).

    Рис. 14. Увеличение количества ударов молекул о стенки

    Получается, то, что мы сверху надавили на поршень, это давление в конечном итоге передалось в каждую точку объема газа и достигло каждого квадратного сантиметра внутренней поверхности насоса.

    В нашей модели мы считали, что уплотнение воздуха распространяется практически мгновенно. Для воздуха в небольшом насосе это действительно так. Для воды в гидравлическом прессе тоже. Но это не так для больших объемов, как, например, вода в большом бассейне или воздух во всем городе.

    Да, атмосферное давление действует на поверхность озера и по закону Паскаля передается на дно (см. рис. 15).

    Рис. 15. Действие атмосферного давления на поверхность воды

    Атмосфера всегда давила на всю поверхность озера, и это давление уже давно передалось на дно, поэтому скорость распространения роли уже не играет и закон Паскаля можно применять даже в таких масштабах. Однако если рассматривать порывы ветра над частью озера, выбранная модель опишет процесс неправильно.

    Жидкость может быть очень вязкая, как, например, кисель или зубная паста. Тогда давление передается медленно даже для малых объемов. Надавим на тюбик с зубной пастой (см. рис. 16).

    Рис. 16. Пример вязкой жидкости

    Он сразу уплотнится рядом с тем местом, где мы надавили. Но у отверстия давление сразу не повысится и паста не начнет вылезать. Видите: вязкие жидкости уже плохо подходят под нашу модель и для них закон Паскаля выполняется плохо.

    Шар Паскаля

    Итак, закон Паскаля применим для ограниченного объема невязкой жидкости или газа. Представим себе такой прибор: поршень, на конце которого сфера со множеством дырочек (см. рис. 17).

    Рис. 17. Шар Паскаля

    Она называется шар Паскаля. Если его заполнить дымом, то, надавив на поршень, вы увидите, что струи дыма абсолютно одинаковы (см. рис. 18).

    Рис. 18. Опыт с дымом

    Если заполнить шар водой, произойдет то же, что с дымом, только струи будут искривляться под действием силы тяжести (см. рис. 19).

    Рис. 19. Опыт с водой

    Однако сразу на выходе из отверстий струи будут одинаковыми, вода будет выходить под абсолютно одинаковым напором. Давление передастся одинаково по всему объему (см. рис. 20), то есть закон Паскаля выполняется.

    Рис. 20. Передача давления

    Опыты с давлением

    Когда мы надуваем воздушный шарик, то создаем давление у отверстия, но при этом руками чувствуем, как повышается давление по всему шарику. Теперь понятно, почему воздушный шарик имеет форму шара: давление газа внутри шара передается во все точки газа без изменений (см. рис. 21), поэтому шарик растягивается во все стороны одинаково.

    Рис. 21. Давление внутри шара

    И только из-за формы и толщины самой резины шарик не будет идеально круглым. Вспомните мыльный пузырь: у него толщина стенок почти одинакова по всей поверхности и его форма еще больше похожа на форму шара.

    То же самое и с жидкостями. Если шприц полностью наполнить водой, а отверстие заткнуть спичкой, то, как следует нажав на поршень, вы добьетесь того, что спичка вылетит (см. рис. 22).

    Рис. 22. Давление выталкивает спичку

    То есть давление, оказываемое поршнем с одной стороны, распространилось по всему объему, достигло в том числе спички и вытолкнуло ее.

    Как отличить вареное яйцо от сырого?

    Будет описан не самый подходящий способ, но попробуем объяснить его с помощью физики. Если выстрелить из винтовки в вареное яйцо, пуля проделает в нем отверстие, если пуля небольшого размера (см. рис. 23).

    Рис. 23. Вареное яйцо

    Если яйцо будет сырое, оно разлетится (см. рис. 24).

    Рис. 24. Сырое яйцо

    В момент, когда пуля попадает в яйцо, она оказывает на него давление. Чем же отличается вареное яйцо от сырого? Понятно, что вареное яйцо внутри твердое, а сырое – жидкое. Закон Паскаля мы формулировали только для газов и жидкостей. При попадании пули в сырое яйцо давление, созданное пулей, передастся по всему яйцу, в том числе по всей его поверхности (см. рис. 25), поэтому повреждения будут по всей скорлупе и яйцо разлетится.

    Рис. 25. Давление в сыром яйце

    В твердых телах закон Паскаля не выполняется, поэтому вареное яйцо во всех направлениях не разлетится.

    Гидростатическое давление

    Хорошо, скажете вы, давление, приложенное к жидкости, передается во все точки одинаково, но почему тогда давление на поверхности океана и на глубине разное (см. рис. 26)?

    Рис. 26. Марианская впадина

    По закону Паскаля без изменений в каждую точку передается давление, приложенное к поверхности жидкости или газа извне. Мы не учитывали давление, возникающее в самόй рассматриваемой жидкости под действием силы тяжести.

    Рассмотрим давление в океане на некоторой глубине . На поверхность жидкости действует атмосферное давление (см. рис. 27), по закону Паскаля оно передается во все точки воды, в т. ч. в нашу рассматриваемую точку (см. рис. 28).

    Рис. 27. Действие атмосферного давления на поверхность воды

    Рис. 28. Передача давления во все точки воды

    А еще над этой точкой находится слой воды, которая обладает массой и которая давит на нижележащие слои (см. рис. 29).

    Рис. 29. Гидростатическое давление

    Это давление, оказанное вышележащими слоями жидкости, называется гидростатическим. Понятно, что чем глубже, тем толще этот слой и тем больше гидростатическое давление. В каждой точке внутри океана складываются два давления: атмосферное, переданное по закону Паскаля в каждую точку воды вплоть до самого дна, и гидростатическое, которое оказывают вышележащие слои воды и которое зависит от глубины.

    Гидростатическое давление на глубине равно , где – плотность жидкости, – ускорение свободного падения. Тогда полное давление под открытой водой будет равно:

    Гидростатическое давление

    Давление на участок дна площадью (см. рис. 30) по определению равно:

    Рис. 30. Давление на столб

    На участок действует вес покоящегося столба воды, равный mg. Массу представим из определения плотности как:

    Объем столба воды равен площади основания столба (участка дна) на высоту столба, тогда:

    Действительно, давление столба воды пропорционально глубине.

    Давление дна стакана на воду

    Рассмотрим пример: в стакан налита вода. Вода давит на дно стакана, значит, оно, по третьему закону Ньютона, давит с такой же силой на воду, на ее нижнюю поверхность (см. рис. 31).

    Рис. 31. Давление воды

    Разделив модуль силы, с которой давит дно, на площадь дна , получим давление:

    По закону Паскаля давление, которое оказывает дно стакана на воду, должно передаваться во все точки жидкости, вплоть до поверхности. Но почему же тогда давление у верхней поверхности жидкости меньше, чем у дна?

    Мы уже говорили, что закон Паскаля не учитывает давление, создаваемое самой жидкостью – гидростатическое давление. Давление на дне стакана – это гидростатическое давление и атмосферное давление, переданное с открытой поверхности воды (см. рис. 32).

    Рис. 32. Давление на дне стакана

    То есть без учета гидростатического давления дно оказывает на воду давление, равное атмосферному. Оно, по закону Паскаля, передается во все точки воды в стакане, вплоть до свободной поверхности. И в каждой точке воды оно сложится с гидростатическим давлением, которое на дне стакана максимально, на поверхности воды – равно нулю.

    Воздух тоже имеет свою массу и оказывает дополнительное давление на нижележащие слои. Но оно ничтожно мало для небольших объемов воздуха, поэтому его можно не учитывать.

    Можете проделать такой опыт: возьмите два воздушных шарика, один из них надуйте, а во второй налейте воды (только осторожно: шарик может лопнуть). Форма шарика с воздухом будет близка к шару, мы это обсудили. Форма же шарика с водой будет другой: он сильнее растянется в нижней части (см. рис. 33).

    Рис. 33. Разные вещества, находящиеся в шариках

    Это произойдет потому, что ко внешнему, приложенному к воде, давлению прибавляется гидростатическое давление воды. Оно зависит от глубины, поэтому в нижней части шарика оно будет намного больше и резина растянется сильнее.

    На этом наш урок окончен. Спасибо за внимание!

    Список литературы

    1. Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Физика: справочник с примерами решения задач. – 2-е издание, передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.

    2. Перышкин А.В. Физика: учебник 7 класс. – М.: 2006. – 192 с.

    Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

    1. Интернет-сайт SolverBook (Источник)

    2. Интернет-сайт «Класс!ная физика для любознательных» (Источник)

    3. Интернет-сайт «Вся физика» (Источник)

    Домашнее задание

    1. Назовите единицу измерения давления.

    2. Сформулируйте закон Паскаля. В каких случаях он выполняется?

    3. Задача 1: давление жидкости на вертикальную стенку сосуда на высоте 3 см от дна равно 0,1 кПа. Определите давление на наклонную стенку этого же сосуда на этой же высоте (см. рис. к задаче).

    Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

    Закон Паскаля: формула и применение

    Если мы положим на стол тяжелую стопку книг, то мы увеличим давление не только на стол, но и соответственно, на пол под столом. Стены, потолок, окна и двери этого давления на себе не почувствуют.

    Даже если мы сложим на стол всю одежду из шкафов, еду из холодильника, телевизор, гантели и вдобавок взгромоздимся с ногами сами, стены и потолок не ощутят никаких изменений. Разве что их может задеть щепкой от разлетевшегося под весом всего этого добра стола, но изменения в давлении на них будут равны нулю. С газами и жидкостями дело обстоит иначе. Если в закрытом сосуде мы изменим давление на наполняющую сосуд жидкость или газ, то изменение в давлении ощутят на себе абсолютно все стенки этого сосуда.

    В чем состоит закон Паскаля?

    Можно самостоятельно проделать опыт, наглядно подтверждающий это явление. Для этого необходимо взять плотный резиновый шарик и наполнить его водой, а потом завязать или закупорить как-то иначе. Аккуратно, чтобы не порвать, проделываем иголкой несколько дырок в разных местах наполненного водой шарика. Сквозь дырки начинает сочиться вода. А теперь, если мы сожмем шар в руках, мы увидим, что вода начинает выливаться гораздо активнее абсолютно через все отверстия. То есть, увеличив давление в местах сжатия, мы видим, что давление увеличилось также одинаково во всех направлениях, на все стенки сосуда, то есть, в данном случае, шарика.

    То же самое будет, если наполнить шарик дымом. Это происходит вследствие того, что активно перемещающиеся частицы жидкости и газа перемешиваются по всему объему, и давление, уменьшившее объем для их свободного перемещения в одном месте, вызовет такое же уменьшение объема по всем направлениям. В этом и состоит закон Паскаля: жидкости и газы передают оказываемое на них давление по всем направлениям одинаково. Закон этот был открыт в 17 веке французским ученым Паскалем и потому носит его имя.

    Формула закона Паскаля и его применение

    Закон Паскаля описывается формулой давления:

    p=F/S,

    где p – это давление,
    F – приложенная сила,
    S – площадь сосуда.

    Из формулы мы видим, что при увеличении силы воздействия при той же площади сосуда давление на его стенки будет увеличиваться. Измеряется давление в ньютонах на метр квадратный или в паскалях (Па), в честь ученого, открывшего закон Паскаля. Его применение лежит в основе многих устройств и довольно распространено в производстве. Это, в частности, гидравлические прессы, пневматические тормоза и инструменты и многое другое.

    Еще по теме:

    • Дозировка удо ермолаева Про удо Ермолаева и дозировку Рекомендованные сообщения Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования Создать аккаунт Добрый день! Я новичок в аквариумистике, поэтому прошу помощи у опытных аквариумистов в виде указания на ошибки и способы их […]
    • Приказ 861 мвд 2013 Приказ МВД РФ от 6 октября 2008 г. N 861 "Об утверждении Положения об организации и ведении гражданской обороны в системе МВД России" (с изменениями и дополнениями) Приказ МВД РФ от 6 октября 2008 г. N 861"Об утверждении Положения об организации и ведении […]
    • Срок ответа пристава на заявление В какой срок приставы должны ответить на заявление? Я обратилась к приставам с просьбой проверить выплату задолженности по алиментам и соответствие выплачиваемых алиментов доходам ответчика в какие сроки мне обязаны дать ответ? В соответствии со ст. 64.1 ФЗ […]
    • Gta 5 собственности Недвижимость GTA 5 Возвращаясь к своим старым-добрым традициям, разработчики вновь разрешили нам покупать недвижимость в GTA 5. Наша статья поможет вам и расскажет о том, какие здания можно и нужно покупать в Лос-Сантосе, чтобы они приносили прибыль, а на […]
    • Олеко дундича 8 нотариус Нотариальные конторы, нотариусы Санкт-Петербурга, Фрунзенский район Нотариусы , Фрунзенский район СПб Нотариус Асландзия Я. В. Метро: Бухарестская , 1000м 1 9 2 2 3 6, Санкт-Петербург, Софийская ул, д.17, БЦ Формула Нотариус Метро: Бухарестская , 200м 1 9 2 […]
    • Гриф в приказ Реквизит 16 – гриф утверждения документа Гриф утверждения – реквизит официального документа, свидетельствующий о правовом статусе документа. 1 Документ утверждается должностным лицом (должностными лицами) или специально издаваемым документом. 2 При […]
    • Увольнение по 33 статья тк О чем была 33 статья старого трудового кодекса (кроме пьянства). По какой статье раньше увольняли продавцов за воровство ? Статья 33. Расторжение трудового договора по инициативе администрации Трудовой договор, заключенный на неопределенный срок, а также […]
    • Федеральный закон о рекламе россия Федеральный закон о рекламе россия Автострахование Жилищные споры Земельные споры Административное право Участие в долевом строительстве Семейные споры Гражданское право, ГК РФ Защита прав потребителей Трудовые споры, пенсии […]