Давление. Единицы давления

По рыхлому снегу человек идет с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шагё (рис. 11, а). Но, надев лыжи, он может идти по снегу, почти не проваливаясь в него (рис. 77, б). Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Но действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхно­сти, на которую давит человек. Площадь поверхности лыжи раз в двадцать больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек давит на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в двадцать раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каж­дую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от ее модуля, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует.

Этот вывод подтверждают опыты.

В углы небольшой доски вбивают гвозди. Доску остриями гвоз­дей вверх кладут на слой песка и сверху на нее ставят гирю (рис. 78, а). Шляпки гвоздей только незначительно вдавливаются в песок. Затем доску переворачивают и ставят ее на острие гвоздей (рис. 78, б). В этом случае площадь опоры уменьшается, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна к ее поверх­ности.

Величину, равную отношению силы, действующей пер­пендикулярно к поверхности, к площади этой поверхности, называют давлением.

Следовательно, чтобы определить давление, надо силу, дейст­вующую перпендикулярно к поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила/площадь, или p = F/S;

где p – давление, F— сила, действующая на поверхность, и S—пло­щадь поверхности.

За единицу давления принимают такое давление, которое произ­водит сила в 1 Н на 1 м². Сокращенно эта единица записывается так 1 H/м2. В честь французского ученого Паскаля единица давления 1 H/м2 называется паскалем (обозначается Па). Таким образом,

1 Па = 1 H/м2

На практике используются также единицы (гПа) и килопаскали (кПа).

1 гПа = 100 Па;              1кПа = 1000Па.

Пример. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок 300 см².

Вопросы. 1. Приведите примеры, показывающие, что действие силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила, 2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег? 3. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая? 4, На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры? 5. Что называют давлением? 6. Как определя­ют давление? 7. Какие вы знаете единицы давления?

Упражнения. 1. Гусеничный трактор ДТ-75М массой 6610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 м². Определите давление этого трактора на почву. 2. Человек нажимает сверху на лопату силой 600 Н. Какое давление оказывает лопата на почву, если ширина лопаты 20 см, а толщина ее режу­щего края 0,5 мм? 3. Мальчик массой 45 кг стоит на лыжах. Длина каждой лыжи 1,5 м, ширина 1.0 см. Какое давление оказывает мальчик на снег?