Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Fizika_-_pidruchnik_dlya_7_klasu_avt_Baryakhtar_V.pdf
Скачиваний:
1655
Добавлен:
07.03.2016
Размер:
19.34 Mб
Скачать

Розділ 3. Взаємодія тіл. Сила. Частина ІІ

9.За незмінної площі поверхні тиск прямо пропорційний силі тиску. Побудуйте графік залежності тиску на поверхню площею 0,25 м2 від сили, що діє перпендикулярно до цієї поверхні.

10.Скориставшись Інтернетом, розрахуйте тиск, який створюють тварини на ґрунт. Як цей тиск залежить від умов їхнього життя? Як тварини збільшують і зменшують тиск?

Експериментальне завдання

«Догори ногами». З’ясуйте, у скільки разів зміниться тиск, створюваний вашим письмовим столом на підлогу, якщо його перевернути ніжками догори. Відповідь на це запитання слід знайти, не перевертаючи і не зважуючи стіл.

Відеодослід. Перегляньте відеоролик і поясніть спостережуване явище.

Фізика і техника в Україні

Інститут механіки ім. С. П. Тимошенка НАН Ук­ раїни (Київ)

Інститут механіки імені Степана Прокоповича Тимошенка є найпотужнішим в Україні та відомим у світі дослідницьким центром. Основні напрями наукової діяльності Інституту — механіка неоднорідних середовищ, динаміка та стійкість механічних систем, механіка руйнування та втома матеріалів.

Теоретичні й експериментальні результати науковців Інституту застосовують у ракетно-космічній, авіаційній, суднобудівній та інших галузях промисловості. В Інституті сформувалися визнані

у світі школи механіки, зокрема школа нелінійних коливань Крилова — Боголюбова — Митропольського, школа Гузя.

З 1976 р. Інститут очолює академік НАНУ Олександр Миколайович Гузь — член багатьох академій наук, лауреат державних премій України та Радянського Союзу, премій Національної академії наук України; нагороджений медаллю Паскаля Європейської Академії Наук (2007), медаллю Вернадського Національної академії наук України.

§ 26. ТИСК ГАЗІВ І РІДИН. ЗАКОН ПАСКАЛЯ

Чому розтягується гумова плівка, з якої зроблена повітряна кулька, під час її надування? Відповідь зрозуміла: у кульку додають повітря. А чи можна повітряну кульку змусити збільшити об’єм без того, щоб її надувати? Чому рідина створює тиск не тільки на дно посудини, в яку її налито, а й на бічні стінки? Як передається тиск усередині газів та рідин?

Ці загадки тиску газів та рідин ми спробуємо розгадати в наступному параграфі.

170

 

§26. Тиск газів і ридин. Закон Паскаля

 

 

 

 

 

 

 

Спостерігаємо вияви тиску газу

1

Покладемо злегка надуту зав’язану повітряну кульку під ковпак по-

 

вітряного насоса (рис. 26.1, а). Якщо з-під ковпака відкачувати повітря, то об’єм кульки почне збільшуватися (рис. 26.1, б). Спробуємо розібратися, чому так відбувається.

Частинки газу, що рухаються в усіх напрямках, «бомбардують» ізсередини дно, стінки та кришку посудини і так створюють на них тиск (рис. 26.2). Зрозуміло, що сила удару однієї частинки дуже мала, проте частинок у газі надзвичайно багато: за секунду кількість їхніх ударів по поверхні стінок посудини ста- новить число, яке має 23 нулі! Таким чином, загальна сила, з якою вдаряє така величезна кількість частинок, є значною.

Частинки газу рухаються хаотично,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і тому тиск, який вони створюють, не за-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лежить від напрямку, адже кількість части-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нок, що рухаються в будь-якому напрямку,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

бб

в середньому є однаковою.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повернімося, втім, до надувної кульки.

Рис. 26.1. Об’єм злегка надутої пові-

Повітря (газ) усередині й зовні кульки ство-

тряної кульки (а) збільшується в разі

рює тиск відповідно на внутрішню і зовніш-

зменшення зовнішнього тиску (б)

ню поверхні гумової плівки. Якщо ці тис-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ки є однаковими, то сила тиску зсередини

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і сила тиску ззовні кульки зрівноважують

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одна одну і гумова плівка не розтягується.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А от якщо тиск усередині кульки стає біль-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шим від зовнішнього тиску, то кулька збіль-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шує свій об’єм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сподіваємося, тепер ви легко зможете по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 26.2. Тиск газу на стінки по-

яснити, чому повітряна кулька роздувається

і тоді, коли ми її надуваємо, і тоді, коли від-

судини створюється численними

качуємо повітря ззовні.

ударами по них молекул газу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Дізнаємося, від чого залежить тиск газів

 

Тиск газу створюється ударами його

 

частинок, тому збільшення як кількості,

 

так і сили ударів на поверхню одиничної

 

площі приведе до збільшення тиску газу.

 

Отже, тиск газів можна збільшити різни-

 

ми способами.

 

Перший спосіб — збільшити густину

 

газу

 

ρ =

m

 

 

 

 

. Для цього можна додати газу

 

 

 

 

V

 

Рис. 26.3. Якщо за допомогою

всередину посудини (збільшити масу m газу),

поршня зменшити об’єм газу, то

а можна зменшити об’єм V самої посудини

збільшиться кількість ударів його

(рис. 26.3).

 

молекул на одиницю площі стінок

 

посудини — тиск зросте

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

171

Розділ 3. Взаємодія тіл. Сила. Частина ІІ

Другий спосіб — збільшити температуру газу. Як ви добре знаєте, чим більша температура газу, тим більшою буде швидкість руху його частинок. Удари частинок об стінки посудини стануть частішими, загальна сила ударів частинок зросте, і внаслідок цього в посудині збільшиться тиск газу.

Природно, що зменшення тиску газу буде відбуватись у разі зменшення його густини або температури.

Рис. 26.4. Рідина створює тиск і на бічну поверхню посудин

Рис. 26.5. Вода передає додатковий тиск у всі боки і внаслідок цього виходить із пакета в усіх напрямках

3

Досліджуємо тиск рідин

Рідини зберігають об’єм, але, на відміну від

твердого тіла, легко змінюють свою форму — вони

набувають форми тієї посудини, в якій містяться,

тобто рідини є плинними. Тому тверде тіло своєю ва-

гою створює тиск тільки на поверхню, на якій воно

розміщене, а рідина створює тиск як на дно, так і на

бічні стінки посудини, в якій міститься. Якщо в біч-

ній поверхні посудини, заповненої рідиною, зробити

отвори, то рідина поллється через них (рис. 26.4).

 

Наслідком плинності рідини є також те, що

в будь-якій точці всередині рідини тиск рідини є од-

наковим у всіх напрямках.

3

Відкриваємо закон Паскаля

Плинність рідини приводить до того, що рі-

дина здатна передавати тиск по всьому об’єму посу-

дини, в якій міститься. Зробимо голкою в поліети-

леновому пакеті невеликі отвори, наберемо в пакет

воду і зав’яжемо. Натиснемо на пакет — вода з па-

кета буде виливатися з усіх отворів (рис. 26.5). Ана-

логічний експеримент можна провести з повітрям

або іншим газом (рис. 26.6). Ґрунтуючись на подіб­

них дослідах, французький фізик Б. Паскаль від-

крив закон, який зараз має назву закон Паскаля:

Дим

Вода

Рис. 26.6. Газ, як і рідина, передає додатковий тиск у всі боки

Тиск, створюваний на поверхню нерухомої рідини, передається рідиною однаково в усіх напрямках.

Властивість рідин і газів передавати тиск у всіх напрямках широко використовується в техніці та повсякденному житті. Якби закон Паскаля не виконувався, ми не могли б чути — повітря не передавало б звук, не працювала б наша серцево-судинна система, — адже незважаючи на те, що наші кровоносні судини мають велику кількість вигинів, тиск, створюваний серцем, передається в будь-яку частину нашого тіла.

Саме на законі Паскаля ґрунтується дія водогону, системи гальмування багатьох транспортних засобів, системи відкривання дверей, домкратів і насосів.

172

§26. Тиск газів і ридин. Закон Паскаля

Підбиваємо підсумки

Гази створюють тиск на всі внутрішні поверхні посудини внаслідок численних ударів об ці поверхні частинок газу. Тиск газу зростає в разі зростання густини або температури газу і зменшується в разі зменшення густини або температури.

Через плинність рідина створює тиск не тільки на дно, але й на бічні стінки посудини.

Тиск, створюваний на поверхню нерухомої рідини, передається рідиною однаково в усіх напрямках (закон Паскаля). Майже те саме можна сказати й про гази.

Контрольні запитання

1. Як можна довести на досліді, що гази створюють тиск на стінки посудини, в якій містяться? 2. У чому полягає причина існування тиску в газах? 3. Чому тиск газів зростає зі зростанням їхньої густини? 4. Як змінюється тиск газів у разі збільшення або зменшення температури газів? Відповідь поясніть. 5. Чому рідина створює тиск не тільки на дно посудини, але й на її бічні стінки? 6. Сформулюйте закон Паскаля. 7. Доведіть, що властивість рідин і газів передавати тиск у всіх напрямках має неабияке значення в нашому житті.

Вправа № 26

1.Як змінюватиметься тиск у повітряній кульці, якщо її спочатку надути, а потім міцно притиснути до грудей? Чи можна передбачити, у якому місці лопне кулька?

2.Чому не можна допускати зайвого нагрівання газових балонів (навіть із газом, який не горить)?

3.Чи зміниться, а якщо зміниться, то як, тиск у шинах вашого велосипеда, якщо ви вирішите покатати свого приятеля (рис. 1)?

4.У нафтовій промисловості для піднімання нафти на поверхню землі застосовують стиснене повітря, яке компресори нагнітають у простір над поверхнею нафтоносного шару. На якому законі ґрунтується цей спосіб? Поясніть свою думку.

5.Чому вибух снаряда під водою є згубним для істот, які живуть у воді?

6.Якщо вистрілити з дрібнокаліберної рушниці у варене яйце,

то в яйці утвориться отвір. Якщо вистрілити в сире — яйце

Рис. 1

розлетиться. Поясніть це явище.

 

7. У циліндрі під поршнем площею 80 см2 міститься вода. Вантаж

 

якої маси потрібно покласти на поршень, щоб тиск води на дно

 

циліндра зріс на 2 кПа?

 

8.Які зміни відбудуться з поверхнею рідини в запаяній зверху трубці (рис. 2), якщо трубку охолоджувати? нагрівати?

 

 

Інтернетом або додатковою літературою,

 

9. Скориставшись

Рис. 2

ознайомтеся з тим, як працюють пневматичні оприскувачі для

боротьби із сільськогосподарськими шкідниками.

 

Експериментальні завдання

1.«Швидкий ремонт». Візьміть тенісну кульку, поверхня якої має вм’ятину, та випряміть її, зануривши на певний час у гарячу воду. Що витисне вм’ятину зсередини?

2.«Мильні бульбашки». Понадувайте мильні бульбашки. Чому вони мають форму кулі?

173

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]