Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
Мал. 167
Мал. 168
Мал. 169
102 Ціск
Мал. 170
Мал. 172
плошчы стопы ў слана (мал. 170) адыгрываюць тую ж ролю, што і гусеніцы ў трактара. Прывя-дзіце самі падобныя прыклады.
А як павялічыць ціск? 3 формулы ціску вынікае: трэба павялічыць сілу ціску або па-меншыць плошчу паверхні, на якую дзейнічае сіла. Заточваючы лязо нажоў, нажніц (мал. 171), кос, вастрыё іголак, зубцы піл і інш., мы імкнём-ся паменшыць плошчу паверхні. Тым самым, дзейнічаючы малой сілай, можна стварыць вя-лікі ціск.
Жывёльнаму свету прырода сама забяспечы-ла магчымасць ствараць вялікі ціск невялікім намаганнем, узброіўшы яго іголкамі, дзюбамі, кіпцюрамі (мал. 172), зубамі, ікламі, джаламі і Г. д.
Галоўныя вывады
1. Ціск — гэта фізічная велічыня, роўная адносіне сілы ціску да плошчы па-верхні.
2. Чым большая сіла ціску, якая дзейнічае на паверхню, і чым меншая плошча паверхні, на якую дзейнічае сіла ціску, тым большы ціск.
3. У СІ адзінкай ціску з’яўляецца 1 Па.
Ціск 103
Кантрольныя пытанні
1. Для чаго ўводзіцца фізічная велічыня — ціск?
2. У якіх адзінках вымяраецца ціск?
3. Якая розніца паміж паняццямі «сіла ціску» і «ціск»?
4. Як можна павялічыць ціск? Паменшыць?
5. Як, выкарыстаўшы формулу ціску, разлічыць сілу ціску?
Для дапытлівых
Чалавек пры хадзьбе стварае ціск да 300—400 кПа (вызначыце ціск, які ўтвараеце вы, стоячы на падлозе; параўнайце атрыманыя вынікі з прыведзеным значэннем і растлумачце прычыну разыхо-джання гэтых значэнняў). Гусенічны трактар стварае ціск на глебу ў 40—60 кПа, колы вагона на рэйкі — каля 50 000 кПа.
Прыклад рашэння задачы
Сямікласнік масай т = 50 кг стаіць на падлозе. Вызначыце ціск, які ён утварае на падлогу, калі плошча судакранання падэшвы яго чаравіка з падлогай S = 0,50 дм2. Каэфіцыент ^ « 10 —.
Дадзена: m = 50 кг
S = 0,5 дм2 = 5,0 • 10 3 м2 g -10 ^ кг
р — ?
Рашэнне
Ціск, які ўтварае сямікласнік на пад-логу:
Р =
F 2S
Сіла ціску F роўна вазе Р сямі-
класніка. Bara Р = gm. Тады:
10 — • 50 кг
—; Р =-------кг ■ о о = 50 000 Па = 50 кПа.
2S ’ F 2 • 5,0 • IO’3 м2
Адказ: р = 50 кПа.
104 Ціск
Практыкаванне 12
1. У якім са становішчаў (мал. 173) брусок стварае на паверхню дошкі найбольшы ціск? Найменшы? Чаму?
Мал. 173
№№
2. Вызначыце ціск, які стварае кубак на стальніцу, калі вага куб-ка Р = 2,4 Н, а плошча яго дна S = 0,60 дм2.
3. Швачка пры шыцці, дзейнічаючы на іголку з плошчай вастрыя 8 = 0,02 мм2, стварае ціск на тканіну р = 100 МПа. 3 якой сілай ціс-ку швачка дзейнічае на іголку?
4. Якую плошчу павінна мець вастрыё цвіка, каб пры сіле ціску F = 20 Н створаны цвіком ціск быў роўны р = 10 МПа?
5. У колькі разоў і як зменіцца ціск, калі плошчу паверхні, на якую дзейнічае сіла ціску, паменшыць у k разоў?
6. У колькі разоў зменіцца ціск, калі сіла ціску павялічыцца ў 2 разы, а плошча паверхні паменшыцца ў 6 разоў?
7. Пабудуйце графік залежнасці ціску ад сілы ціску, лічачы пло-шчу апоры пастаяннай. Што ён сабой уяўляе?
8. Які ціск на грунт стварае бетонная цыліндрычная кало-на вышынёй h = 8,0 м і плошчай сячэння 8 = 1,5 м2? Каэфіцыент £ = Ю Ж кг
9. Знайдзіце такое рашэнне папярэдняй задачы, пры якім не спатрэбіліся б усе даныя.
10. Сілікатны блок даўжынёй a = 50 см ляжыць плазам на гары-зантальнай паверхні. Вызначыце шырыню і вышыню блока, калі пры пераварочванні яго ў два іншыя становішчы ціск на паверхню змяняецца ў 2,5 і 5,0 раза.
Ціск 105
§ 29. Ціск газу
Газы, як і цвёрдыя целы, таксама ўтвараюць ціск. Але цвёрдыя целы перадаюць ціск у тым на-прамку, у якім дзейнічае сіла ціску. Кнопка (гл. мал. 167, с. 101) перадае ціск перпендыкулярна до-шцы, рыдлёўка (мал. 174) — у напрамку сілы ціску нагі і г. д.
А вось газы перадаюць ціск ва ўсе бакі. Чым аб-умоўлена такая асаблівасць газаў? Ад чаго залежыць ціск газу?
Вам ужо вядома, што газы, як вадкасці і цвёрдыя целы, складаюцца з часціц (атамаў, ма-лекул). Але адлегласці паміж часціцамі ў газаў большыя, чым у вадкасцей і цвёрдых цел. Таму сілы ўзаемадзеяння паміж часціцамі ў газаў практычна адсутнічаюць (акрамя працэсаў суты-кнення). Рухаючыся хаатычна, яны сутыкаюцца паміж сабой і са сценкамі пасудзіны. Паколькі лік часціц газу ў пасудзіне надзвычай вялікі (напрыклад, у 1 см3 іх прыкладна 2,7 • 1019), то сценка ўспрымае ўдары часціц як дзеянне даволі адчувальнай сілы ціску.
У газах сярэдні лік удараў часціц, што хаа-тычна рухаюцца, і сярэдняя сіла ўдараў на адзін-ку плошчы паверхні сценкі па ўсіх напрамках аднолькавыя. Значыць, і сярэдні ціск па ўсіх на-прамках аднолькавы.
Пацвердзім гэта доследам. Пад шкляны каў-пак змесцім завязаны гумавы шар, унутры якога знаходзіцца газ (мал. 175). Будзем адпампоўваць паветра з-пад каўпака. Аб’ём шара па меры ад-пампоўкі паветра з-пад каўпака павялічваецца. Гэта звязана з тым, што ціск газу пад каўпаком становіцца меншым, чым унутры шара.
Форма абалонкі ў выглядзе шара — доказ таго, што ціск газу па ўсіх напрамках аднолькавы.
Мал. 174
Мал. 175 Да помпы
106 Ціск
Мал. 176
a
б
Як можна змяніць ціск газу? Паколькі ціск абумоўлены лікам удараў часціц і сілай удару кожнай часціцы аб сценку, то ёсць два шляхі яго змянення. Першы з іх — змяніць лік часціц у адзінцы аб’ёму.
Пацвердзім сказанае доследам. У коркавым пісталеце паміж коркам і поршнем знаходзіцца паветра (мал. 176, а), якое аказвае ціск па ўсіх напрамках. Калі поршнем сціскаць газ, не змя-няючы яго тэмпературы, то корак вылеціць з пісталета (мал. 176, б). Чаму?
Памяншаючы аб’ём газу, мы павялічваем ко-лькасць часціц у адзінцы аб’ёму. Гэта прыво-дзіць да павелічэння колькасці ўдараў аб сцен-кі. Ціск газу ўзрастае. А з павелічэннем ціс-ку расце сіла ціску газу на корак, і ён вылятае з пісталета. Калі павялічваць аб’ём газу пры пастаяннай тэмпературы, то ціск будзе памян-шацца.
Такім чынам, пры памяншэнні аб’ёму (сціс-канні) газу пры пастаяннай тэмпературы яго ціск павялічваецца, а пры павелічэнні аб’ёму (расшырэнні) газу ціск памяншаецца.
Другі шлях змяніць (напрыклад, павялічыць) ціск газу — гэта змяніць сілу ўдару часціц аб сценкі. Для гэтага трэба газ нагрэць. Тады ско-расць хаатычнага руху часціц павялічыцца, і, такім чынам, павялічыцца і сіла ўдараў іх аб сценкі. Гэта ў сваю чаргу азначае павелічэнне сілы ціску на адзінку плошчы сценкі.
Залежнасць ціску ад тэмпературы можна па-цвердзіць доследам. Калі аб’ём газу ў коркавым пісталеце (мал. 177, а) захоўваць пастаянным, але павышаць тэмпературу газу, падаграваючы яго на спіртоўцы (мал. 177, б), то корак выле-ціць з прычыны павелічэння ціску. Значыць, чым вышэйшая тэмпература газу, тым большы яго ціск; чым ніжэйшая тэмпература газу, тым меншы ціск.
Мал. 177
Ціск 107
Галоўныя вывады
1. Ціск газу ёсць вынік удараў часціц аб сценкі пасудзіны, у якой ён знахо-дзіцца.
2. Ціск газу можна павялічыць, калі паменшыць яго аб’ём пры пастаяннай тэмпературы або, захоўваючы аб’ём газу, павялічыць яго тэмпературу.
3. Ціск газу можна паменшыць, калі павысіць (расшырыць) яго аб’ём пры пас-таяннай тэмпературы або ахалоджваць газ, захоўваючы яго аб’ём.
Кантрольныя пытанні
1.3 прычыны чаго ўзнікае ціск газу?
2. Як і чаму змяняецца ціск газу пры змяненні яго аб’ёму?
3. Як і чаму змяняецца ціск газу пры яго награванні або ахаладжэнні?
4. Чаму балоны з газам заўсёды рэкамендуецца захоўваць пад навесам, куды не трапляюць сонечныя прамені?
Для дапытлівых
Узрастанне ціску газу пры яго награванні выклікана не толькі павелічэннем сілы асобных удараў. У халодным і гарачым газе будзе неад-нолькавым і сярэдні лік удараў часціц аб сценкі пасудзіны за адзінку часу (г. зн. частата ўдараў). Падумайце, як уплывае гэты фактар на ціск газу.
На балоне з лакам для валос напісана: «Засце-рагаць ад уздзеяння прамых сонечных праменяў і награвання вышэй за +50 °C!» Растлумачце не-абходнасць такіх мер бяспекі з пункту гледжання фізікі.
108 Ціск
§ 30.
Перадача ціску газамі
і вадкасцямі. Закон Паскаля
Вы ўжо ведаеце, што часціцы цвёрдых цел (ата-мы, малекулы) жорстка звязаны паміж сабой і мо-гуць выконваць толькі хаатычныя вагальныя рухі каля становішчаў раўнавагі. У газаў часціцы рухаюцца па ўсім аб’ёме хаатычна паступальна. У вадкасцей яны выконваюць і хаатычныя вагальныя, і хаатычныя паступальныя рухі. Значыць, у газаў і вадкасцей ру-хомасць часціц значна вышэйшая, чым у цвёрдых цел. Таму вадкасці і газы не захоўваюць сваю фор-му, а прыМаюць форму пасудзіны, у якой знаходзяц-ца (мал. 178).
Акрамя таго, некаторыя законы для вадкасцей і газаў аднолькавыя. Разгледзім адзін з іх. Пра-вядзём дослед. Шар з адтулінамі запоўнім дымам і далучым да трубкі з поршнем. Дым з паветрам, якое ёсць у шары, зойме ўвесь аб’ём шара. Будзем перамяшчаць поршань уніз. Мы заўважым, што з усіх адтулін пачнуць выцякаць струменьчыкі дыму (мал. 179). Як растлумачыць гэту з’яву?
Рухомасць часціц дыму і малекул паветра прыводзіць да таго, што яны размяркоўваюц-ца раўнамерна па ўсім аб’ёме. Сутыкаючыся са сценкамі шара, малекулы і часціцы дыму дзейні-чаюць на сценкі, ствараючы ціск. Сціскаючы газ (паветра з дымам), мы памяншаем аб’ём і тым самым павялічваем спачатку ціск непасрэдна пад поршнем. Дзякуючы рухомасці малекул ціск пе-радаецца газам ва ўсе пункты шара, і газ выця-кае з адтулін ва ўсіх напрамках. Такі самы эфект дасягаецца ў выпадку, калі ў шары будзе толькі паветра (без дыму). Дым толькі робіць бачнымі струменьчыкі, што выцякаюць.
Аналагічны дослед можна правесці з вадкас-цю, напрыклад з вадой. Пры націсканні на пор-шань струменьчыкі вады праз адтуліны шара бу-дуць выцякаць па ўсіх напрамках.
Мал. 179
Ціск 109
Правядзём яшчэ адзін дослед. Праз корак у слоік з вадой уставім чатыры трубкі (мал. 180). Праз трубку 1 будзем напампоўваць у банку па-ветра, павялічваючы там яго ціск. Павелічэнне знешняга ціску (ціску паветра) на паверхню вады перадаецца вадой ад слоя да слоя па ўсіх напрам-ках. У выніку вада ва ўсіх трубках паднімаецца, прычым на адну і тую ж вышыню. Гэта значыць, што ціск у вадзе збоку (трубка 2), знізу (трубка 3), зверху (трубка 4) на адной глыбіні аднолькавы.
А ўспомніце, як з аднолькавым напорам выця-каюць струменьчыкі вады з усіх дзірак, якія з’явіліся ў шлангу для паліву агарода (мал. 181). Ціск, які ўтвараецца знешняй сілай на вадкасць (газ), якая знаходзіцца ў пасудзіне, перадаецца вадкасцю (газам) ва ўсе пункты вадкасці (газу) без змянення. Да такой высновы яшчэ ў XVII ст. прыйшоў французскі вучоны Блез Паскаль. Гэту выснову называюць законам Паскаля.
КНІГІ ОНЛАЙН
