Урок: Закон Паскаля
Изучив этот урок, вы будете знать, как жидкости передают производимое на них давление.
Тема: Давление твердых тел, жидкостей и газов
Урок: Закон Паскаля
1. Вспомним, как движутся молекулы вещества
Прежде чем непосредственно перейти к изучению закона Паскаля давления газа, вспомним, как движутся молекулы твердых тел, жидкостей и газов (Рис. 1).
Рис. 1. Молекулярное строение твердых, жидких и газообразных тел
Молекулы твердых тел колеблются около своих равновесных положений, а молекулы жидкостей и газов имеют относительную свободу для движения. Они могут перемещаться друг относительно друга. Именно эта особенность в движении молекул жидкости и газа позволяет давление, производимое на жидкость или газ, передавать не только в направлении действия силы, а во всех направлениях. Проанализируем этот процесс подробней, стадию за стадией.
2. Передача давления газами и жидкостями
Рассмотрим цилиндр, в котором находится газ (например, воздух) и который закрыт подвижным поршнем. Это может быть, например, медицинский шприц, наконечник которого закрыли запаянной с одного конца трубкой, чтобы воздух не мог выйти из шприца (Рис. 2).
Рис. 2. Демонстрация сжимаемости воздуха
Если подействовать на поршень шприца некоторым усилием, он переместится вниз. Следовательно, объем газа, заключенного в шприце, уменьшится. С другой стороны, увеличивая силу, приложенную к поршню, мы увеличиваем давление, оказываемое на газ. Что происходит при этом с давлением газа в других частях шприца, не примыкающих вплотную к поршню?
Рис. 3. Распределение молекул газа под подвижным поршнем
Молекулы газа в цилиндре хаотически движутся, но в среднем распределены по его объему равномерно (Рис. 3а). Давление газа на стенки, дно цилиндра и на поршень обусловлено ударами молекул.
Переместим поршень вниз (Рис. 3б). В первый момент расстояние между молекулами газа в непосредственной близости от поршня уменьшится, молекулярные слои, примыкающие к поршню, приблизятся друг к другу. Количество ударов молекул о поршень станет больше, то есть давление газа на поршень увеличится. В остальных частях цилиндра среднее расстояние между молекулами не изменится, поскольку для перемещения молекул требуется некоторое время.
Через некоторое очень небольшое время молекулы газа вследствие столкновений друг с другом и стенками сосуда перераспределятся так, что среднее расстояние между ними снова станет одинаковым во всех частях сосуда. Однако, поскольку общее число молекул в герметичном цилиндре не изменилось, а объем цилиндра стал меньше, то теперь среднее расстояние между молекулами теперь будет меньше , чем до перемещения поршня (Рис. 3в). Другими словами, увеличится плотность расположения молекул газа. А это, в свою очередь, приводит к увеличению числа ударов молекул о стенки сосуда во всех частях сосуда , а не только вблизи поршня. Соответственно, давление, производимое на газ с помощью поршня, передается во все точки газа.
Анализ поведения молекул жидкости показывает, что жидкости ведут себя таким же образом.
3. Закон Паскаля
Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменений в любую точку жидкости или газа.
Это утверждение носит название закона Паскаля.
Справедливость закона Паскаля можно продемонстрировать с помощью прибора, называемого шаром Паскаля. Он представляет собой шар с небольшими отверстиями, расположенными по всей его поверхности. Шар соединен с цилиндром, закрытым подвижным поршнем. Прибор заполняют водой или дымом. Если прикладывать к поршню силу, то жидкость или задымленный воздух вытекают из всех отверстий шара, а не только из тех, которые расположены напротив поршня (Рис. 4).
Рис. 4. Шар Паскаля
4. Применения закона Паскаля
Свойство жидкостей и газов, описанное законом Паскаля, находит широкое применение в технике и в нашей повседневной жизни. Например, если бы закон Паскаля не выполнялся, невозможно было бы создание водопровода, нефте- и газопроводов. Ведь водопроводные и газовые трубы по дороге к потребителям испытывают большое число изгибов, но, тем не менее, давление, создаваемое насосами, нагнетающими воду, нефть или газ, передается без изменений от насоса до пунктов назначения. Системы торможения поездов на железной дороге или системы открывания дверей в электропоездах и метро также работают благодаря закону Паскаля.
Попробуйте представить себе, что было бы, если бы в трубах вместо жидкости или газа находился песок!.. Ведь он не подчиняется закону Паскаля.
Список литературы
1. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
2. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
3. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16
«Давление в жидкости и газе» - Напор воды. Сосуды с водой. Объясните действие фонтана. Определить давление воды. Сосуд плотно закрыт пробкой. Расчет давления в жидкости. Давление жидкости зависит от глубины. Брусок. Давление газа. Давление жидкости и газа. Давление жидкости. Керосин.
«Давление жидкости в сосуде» - График зависимости давления внутри жидкости от глубины. Определите давление нефти на дно цистерны. Рассчитаем давление жидкости на дно сосуда. Что показывает опыт. Определите высоту столба керосина. Что показывают нам данные опыты. Глубина отсчитывается от поверхности жидкости. Давление не зависит от площади дна сосуда и от формы сосуда.
«Передача давления жидкостями и газами» - Давление. Экспериментальное задание. Как читается закон Паскаля. Правила техники безопасности. Передача давления жидкостями и газами. Давление в воздушном шарике. Давление твердых тел. Закон Паскаля. Наблюдения. Давление наружного воздуха. Твердые тела. Шлифовальные машины. Молекулы. Молекулы жидкости.
«Давление жидкости» - Словарь. Шлюзы. Манометр – прибор для измерения давления газов или жидкостей. . Жидкости. P1= P2 = P3, т.К. H = const и S = const fд> P ж fд = pж fд < pж. Содержание. Давление. Сообщающиеся сосуды-сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. 1) Водомерное стекло. 2) Артезианский колодец. 3) Шлюзы.
«7 класс Давление жидкости» - Давление в жидкости. Совсем иначе передают внешнее давление жидкости и газы. Давление. Заключение. Гидравлический пресс. Вокруг нас много жидкостей. Закон Паскаля.
«Давление воды» - Как в математике называется такая зависимость между Х и У? Человек не сможет дышать. Две стеклянные трубки соединены резиновой трубкой. Как изменится давление воды на дно сосуда? Специальные средства для плавания под водой. Реши задачи! Почему в обычных земных условиях в жидкостях и газах всегда есть давление?
Всего в теме 6 презентаций
Это и есть закон Паскаля.
Согласно этому закону, давление внутри жидкостей и газов распространяется по всевозможным направлениям. Следовательно, жидкости и газы оказывают давление во всех направлениях: влево, вправо и даже вверх! Это подтверждается опытами. Рассмотрим некоторые из них.
Возьмем стеклянную трубку и легкий диск на нити (рис. "а"). Натянув нить, мы получим сосуд с отпадающим дном (рис. "б"). Погрузим этот сосуд в широкий стакан с водой. Удивительно, но теперь дно не отпадет, даже если нить не натягивать (рис. "в").
В. Как вы думаете, почему так происходит?
О. Так происходит потому, что верхние слои воды в стакане создают давление на нижележащие слои, в том числе и на слой воды под диском. Согласно закону Паскаля, давление передается через этот слой и действует на диск снизу вверх. Сила этого давления и поддерживает диск, прижимает его к краям стеклянной трубки.
Продолжим опыт. Нальем в трубку столько подкрашенной воды, чтобы ее уровень оказался ниже, чем у воды в стакане (рис. "г"). Мы увидим, что диск не отпадает.
В. Почему диск не отпадает?
О. Так происходит потому, что давление на диск снизу больше, чем сверху. Увеличим высоту слоя подкрашенной воды. Диск отпадет (рис. "д"). Значит, давление на диск сверху, созданное подкрашенной водой, превысило давление снизу, созданное водой в стакане.
Закон Паскаля имеет интересное следствие: вне зависимости от формы и размеров сосуда давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково.
Докажем это утверждение.
Пусть рассматриваемым "сосудом" будет морская бухта с подводной пещерой. Взгляните на рисунок. Казалось бы, что давление воды в пещере меньше, чем давление в открытом море. Однако, если бы это было так, то под действием большего из давлений вода из моря устремилась бы в пещеру, и уровень воды в море стал бы понижаться. Невероятно, да?
Следовательно, поскольку вода у входа в пещеру (и в море тоже) остается в покое, значит давление воды в пещере равно давлению воды в открытом море.
В. Подчиняются ли твердые тела закону Паскаля?
О. Нет, т.к. в твердых телах подвижность молекул ограничена.
Правильно, если мы поставим на стол тяжелый предмет, то вес этого предмета создает давление лишь на площадь под этим предметом, т.е. только по направлению действия силы.
В. Какие главные выводы вы можете сделать?
О. Молекулы жидкости и газа очень подвижны.
Благодаря подвижности молекулы жидкости и газа передают производимое на них давление во все точки без изменения его величины.
Твердые тела не подчиняются закону Паскаля.
Передача давления газами, жидкостями и твердыми телами. Закон Паскаля и его применение в гидравлических машинах
Твердые тела передают производимое на них давление в сторону действия силы. Для определения давления (p) необходимо силу (F), действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности ()- Давление измеряют в паскалях: 1 Па = 1 Н/м 2 . Давление, производимое на жидкость и газ, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа. Это объясняется подвижностью частиц газа и жидкости. Закон Паскаля. Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа. Подтверждением закона являются опыты с шаром Паскаля и работа гидравлических машин. Остановимся на работе этой машины (см. рис.). F 1 и F 2 - силы, действующие на поршни, S 1 и S 2 - площади поршней. Давление под малым поршнем. Под большим поршнем. По закону Паскаля p 1 =p 2 , т. е. давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, или, откуда. Машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого. Это наблюдается в работе гидравлического пресса, используемого для изготовления стальных валов машин, железнодорожных колес или выжимания масла на маслобойных заводах, а также в гидравлических домкратах.
Атмосферное давление. Приборы для измерения атмосферного давления. Воздушная оболочка Земли и ее роль в жизнедеятельности человека
Атмосфера - воздушная оболочка вокруг Земли, простирающаяся на высоту нескольких тысяч километров. Вследствие действия силы тяжести воздушный слой, прилегающий к Земле, сжат больше всего и передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают атмосферное давление. Впервые измерил атмосферное давление итальянский физик Торричелли с помощью стеклянной трубки, запаянной с одного конца и заполненной ртутью (см. рис.). Давление в трубке на уровне аа создается силой тяжести столба ртути высотой h = 760 мм, в тоже время на поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление. Эти давления уравновешивают друг друга. Так как в верхней части трубки после опускания ртутного столба осталось безвоздушное пространство, то, измерив высоту столба можно определить численное значение атмосферного давления по формуле: р = = 9,8 Н/кг × 13 600 кг/м 3 × 0,76 м = 101 300 Па = 1013 ГПа.Приборами для измерения атмосферного давления являются ртутный барометр и барометранероид. Принцип действия последнего основан на сжатии пустотелой гофрированной металлической коробочки и передачи ее деформации через систему рычагов на стрелку-указатель. Барометр-анероид имеет две шкалы: внутренняя проградуирована в мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 133,3 Па), внешняя - в килопаскалях. Знание атмосферного давления весьма важно для предсказания погоды на ближайшие дни. Тропосфера (нижний слой атмосферы) представляет собой благодаря диффузии однородную смесь азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Эта смесь газов и поддерживает нормальную жизнедеятельность всего живого на Земле. Вредные выбросы в атмосферу загрязняют окружающую среду. Например, авария на Чернобыльской АЭС, аварии на атомных подводных лодках, выбросы в атмосферу промышленных предприятий и т. п.
Твердые тела передают производимое на них давление в сторону действия силы. Для определения давления (p) необходимо силу (F) , действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности () - Давление измеряют в паскалях: 1 Па = 1 Н/м 2 . Давление, производимое на жидкость и газ, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа. Это объясняется подвижностью частиц газа и жидкости. Закон Паскаля. Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа. Подтверждением закона являются опыты с шаром Паскаля и работа гидравлических машин. Остановимся на работе этой машины (см. рис.) . F 1 и F 2 - силы, действующие на поршни, S 1 и S 2 - площади поршней. Давление под малым поршнем . Под большим поршнем. По закону Паскаляp 1 =p 2 , т. е. давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, или , откуда. Машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого. Это наблюдается в работе гидравлического пресса, используемого для изготовления стальных валов машин, железнодорожных колес или выжимания масла на маслобойных заводах, а также в гидравлических домкратах.
12. Атмосферное давление. Приборы для измерения атмосферного давления. Воздушная оболочка Земли и ее роль в жизнедеятельности человека
Атмосфера - воздушная оболочка вокруг Земли, простирающаяся на высоту нескольких тысяч километров. Вследствие действия силы тяжести воздушный слой, прилегающий к Земле, сжат больше всего и передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают атмосферное давление. Впервые измерил атмосферное давление итальянский физик Торричелли с помощью стеклянной трубки, запаянной с одного конца и заполненной ртутью (см. рис.) . Давление в трубке на уровне аа создается силой тяжести столба ртути высотой h = 760 мм, в тоже время на поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление. Эти давления уравновешивают друг друга. Так как в верхней части трубки после опускания ртутного столба осталось безвоздушное пространство, то, измерив высоту столба можно определить численное значение атмосферного давления по формуле: р = = 9,8 Н/кг Ч 13 600 кг/м 3 Ч 0,76 м = 101 300 Па = 1013 ГПа. Приборами для измерения атмосферного давления являются ртутный барометр и барометранероид. Принцип действия последнего основан на сжатии пустотелой гофрированной металлической коробочки и передачи ее деформации через систему рычагов на стрелку-указатель. Барометр-анероид имеет две шкалы: внутренняя проградуирована в мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 133,3 Па) , внешняя - в килопаскалях. Знание атмосферного давления весьма важно для предсказания погоды на ближайшие дни. Тропосфера (нижний слой атмосферы) представляет собой благодаря диффузии однородную смесь азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Эта смесь газов и поддерживает нормальную жизнедеятельность всего живого на Земле. Вредные выбросы в атмосферу загрязняют окружающую среду. Например, авария на Чернобыльской АЭС, аварии на атомных подводных лодках, выбросы в атмосферу промышленных предприятий и т.п.
