Представьте себе заполненный воздухом герметичный цилиндр, с установленным сверху поршнем. Если начать давить на поршень, то объем воздуха в цилиндре начнет уменьшаться, молекулы воздуха станут сталкиваться друг с другом и с поршнем все интенсивнее, и давление сжатого воздуха на поршень возрастет.
Если поршень теперь резко отпустить, то сжатый воздух резко вытолкнет его вверх. Это произойдет потому, что при неизменной площади поршня увеличится сила, действующая на поршень со стороны сжатого воздуха. Площадь поршня осталась неизменной, а сила со стороны молекул газа увеличилась, соответственно увеличилось и давление.
Или другой пример. Стоит человек на земле, стоит обеими стопами. В таком положении человеку комфортно, он не испытывает неудобств. Но что случится, если этот человек решит постоять на одной ноге? Он согнет одну из ног в колене, и теперь будет опираться на землю только одной стопой. В таком положении человек ощутит определенный дискомфорт, ведь давление на стопу увеличилось, причем примерно в 2 раза. Почему? Потому что площадь, через которую теперь сила тяжести придавливает человека к земле, уменьшилась в 2 раза. Вот пример того, что такое давление, и как легко его можно обнаружить в обычной жизни.
С точки зрения физики, давлением называют физическую величину, численно равную силе, действующей перпендикулярно поверхности на единицу площади данной поверхности. Поэтому, чтобы определить давление в некоторой точке поверхности, нормальную составляющую силы, приложенной к поверхности, делят на площадь малого элемента поверхности, на который данная сила действует. А для того чтобы определить среднее давление по всей площади, нормальную составляющую действующей на поверхность силы нужно разделить на полную площадь данной поверхности.
Измеряется давление в паскалях (Па). Эта единица измерения давления получила свое название в честь французского математика, физика и литератора Блеза Паскаля, автора основного закона гидростатики - Закона Паскаля, гласящего, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Впервые единица давления «паскаль» была введена в обращение во Франции в 1961 году, согласно декрету о единицах, спустя три столетия после смерти ученого.
Один паскаль равен давлению, которое вызывает сила в один ньютон, равномерно распределенная, и направленная перпендикулярно к поверхности площадью в один квадратный метр.
В паскалях измеряют не только механическое давление (механическое напряжение), но и модуль упругости, модуль Юнга, объемный модуль упругости, предел текучести, предел пропорциональности, сопротивление разрыву, сопротивление срезу, звуковое давление и осмотическое давление. Традиционно именно в паскалях выражаются важнейшие механические характеристики материалов в сопромате.
Атмосфера техническая (ат), физическая (атм), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2)
Кроме паскаля для измерения давления применяют и другие (внесистемные) единицы. Одной из таких единиц является «атмосфера» (ат). Давление в одну атмосферу приблизительно равно атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана. На сегодняшний день под «атмосферой» понимают техническую атмосферу (ат).
Техническая атмосфера (ат) - это давление, производимое одной килограмм-силой (кгс), распределенной равномерно по площади в один квадратный сантиметр. А одна килограмм-сила, в свою очередь, равна силе тяжести, действующей на тело массой в один килограмм в условиях ускорения свободного падения, равного 9,80665 м/с2. Одна килограмм-сила равна таким образом 9,80665 ньютон, а 1 атмосфера оказывается равной точно 98066,5 Па. 1 ат = 98066,5 Па.
В атмосферах измеряют, например, давление в автомобильных шинах, например рекомендованное давление в шинах пассажирского автобуса ГАЗ-2217 равно 3 атмосферам.
Есть еще «физическая атмосфера» (атм), определяемая как давление ртутного столба, высотой 760 мм на его основание при том, что плотность ртути равна 13595,04 кг/м3, при температуре 0°C и в условиях ускорения свободного падения равного 9,80665 м/с2. Так выходит, что 1 атм = 1,033233 ат = 101 325 Па.
Что касается килограмм-силы на квадратный сантиметр (кгс/см2), то эта внесистемная единица давления с хорошей точностью равна нормальному атмосферному давлению, что бывает иногда удобно для оценок различных воздействий.
Внесистемная единица «бар» равна приблизительно одной атмосфере, но является более точной - ровно 100000 Па. В системе СГС 1 бар равен 1000000 дин/см2. Раньше название «бар» носила единица, называемая сейчас «бария», и равная 0,1 Па или в системе СГС 1 бария = 1 дин/см2. Слово «бар», «бария» и «барометр» происходят от одного и того же греческого слова «тяжесть».
Часто для измерения атмосферного давления в метеорологии используют единицу мбар (миллибар), равную 0,001 бар. А для измерения давления на планетах где атмосфера очень разряженная - мкбар (микробар), равный 0,000001 бар. На технических манометрах чаще всего шкала имеет градуировку именно в барах.
Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.)
Внесистемная единица измерения «миллиметр ртутного столба» равна 101325/760 = 133,3223684 Па. Обозначается «мм рт.ст.», но иногда ее обозначают «торр» - в честь итальянского физика, ученика Галилея, Эванджелисты Торричелли, автора концепции атмосферного давления.
Образовалась единица в связи с удобным способом измерения атмосферного давления барометром, у которого ртутный столб пребывает в равновесии под действием атмосферного давления. Ртуть обладает высокой плотностью около 13600 кг/м3 и отличается низким давлением насыщенного пара в условиях комнатной температуры, поэтому для барометров в свое время и была выбрана именно ртуть.
На уровне моря атмосферное давление равно приблизительно 760 мм рт.ст., именно это значение и принято считать теперь нормальным атмосферным давлением, равным 101325 Па или одной физической атмосфере, 1 атм. То есть 1 миллиметр ртутного столба равен 101325/760 паскаль.
В миллиметрах ртутного столба измеряют давление в медицине, в метеорологии, в авиационной навигации. В медицине кровное давление измеряют в мм рт.ст, в вакуумной технике градуируются в мм рт.ст, наряду с барами. Иногда даже просто пишут 25 мкм, подразумевая микроны ртутного столба, если речь идет о вакуумировании, а измерения давления осуществляют вакуумметрами.
В некоторых случаях используют миллиметры водяного столба, и тогда 13,59 мм вод.ст = 1мм рт.ст. Иногда это более целесообразно и удобно. Миллиметр водяного столба, как и миллиметр ртутного столба - внесистемная единица, равная в свою очередь гидростатическому давлению 1 мм столба воды, которое этот столб оказывает на плоское основание при температуре воды столба 4°С.
Проделаем опыт. Возьмем небольшую доску, в углы которой вбиты четыре гвоздя, и поместим ее остриями вверх на песок. Сверху на нее положим гирю (рис. 81). Мы увидим, что шляпки гвоздей лишь незначительно вдавятся в песок. Если же мы перевернем доску и снова поставим ее (вместе с гирей) на песок, то теперь гвозди войдут в него значительно глубже (рис. 82). В обоих случаях вес доски был одним и тем же, однако эффект оказался разным. Почему? Вся разница в рассматриваемых случаях заключалась в том, что площадь поверхности, на которую опирались гвозди, в одном случае была больше, а в другом меньше. Ведь сначала песка касались шляпки гвоздей, а затем их острия.
Мы видим, что результат воздействия зависит не только от силы, с которой тело давит на поверхность, но и от площади этой поверхности. Именно по этой причине человек, способный скользить по рыхлому снегу на лыжах, сразу же проваливается в него, как только их снимет (рис. 83). 
Но дело не только в площади. Важную роль играет и величина прикладываемой силы. Если, например, на ту же. доску (см. рис. 81) положить еще одну гирю, то гвозди (при той же площади опоры) погрузятся в песок еще глубже.
Силу, прикладываемую перпендикулярно поверхности, называют силой давления на эту поверхность.
Силу давления не следует путать с давлением. Давление - это физическая величина, равная отношению силы давления, приложенной к данной поверхности, к площади этой поверхности:
р - давление, F - сила давления, S - площадь.
Итак, чтобы определить давление, надо силу давления разделить на площадь поверхности, на которую оказывается давление.
При одной и той же силе давление больше в том случае, когда площадь опоры меньше, и, наоборот, чем больше площадь опоры, тем давление меньше.
В тех случаях, когда силой давления является вес находящегося на поверхности тела (F = P = mg
), давление, оказываемое телом, можно найти по формуле
Если давление р и площадь S известны, то можно определить силу давления F ; для этого надо давление умножить на площадь:
F = pS (32.2)
Сила давления (как и любая другая сила) измеряется в ньютонах. Давление же измеряется в паскалях. Паскаль (1 Па) - это такое давление, которое производит сила давления в 1 Н, будучи приложенной к поверхности площадью 1 м 2:
1 Па = 1 Н/м 2 .
Используются также другие единицы давления - гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа):
1 гПа = 100 Па, 1 кПа = 1000 Па.
1. Приведите примеры, показывающие, что результат действия 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. Что называют давлением? 5. Какие вы знаете единицы давления? 6. Чем отличается давление от силы давления? 7. Как можно найти силу давления, зная давление и площадь поверхности, к которой приложена сила?
>>Давление и сила давления
Отослано читателями из интернет-сайтов
Сборник конспектов уроков по физике, рефераты на тему из школьной программы. Календарно тематическое планирование, физика 7 класс онлайн , книги и учебники по физике. Школьнику подготовиться к уроку.
Физика - предмет сложный. Не каждый может понять его
В физике очень много разных интересных терминов и формул
Полезная информация - давление измеряется в паскалях
Что касается буквы, которая обозначает давление в физике - латинская буква Р
P,Па больше добавить нечего, но длина сообщения должна быть 40)
Давление является физической величиной. Определяется оно, как сила давления на какую-либо поверхность, к площади данной поверхности.
Обозначается физическое давление маленькой английской буквой р.
Буквой F обозначается сила давления, а буквой S обозначается площадь поверхности.
Измеряется давление Н/м2 (Ньютон на метр квадратный). Данную величину можно перевести в Паскали (Па). Один Па будет равен одному Н/м.
Ответ на этот лгкий вопрос из области физики, начальный курс, которой проходят в средней школе. С того времени отчтливо помню, что буква, обозначающая давление, p. А формула следующая p=f/s. Эту формулу можно отыскать в любом учебнике физики.
Как я помню еще со школьных уроков физики, давление обозначается латинской буквой p. Думаю, что за несколько лет ничего не поменялось. Измеряется давление в паскалях (обозначается Па, или Pa латинскими буквами).
Еще помню из уроков по физике, что давление измеряется в Паскалях, а обозначается данная единица в системе СИ как Па. Я думаю, что такие единицы измерения не меняются со временем, так как были еще придуманы давно и все ими пользуются.
Давление представляет собой физическую величину, которая характеризует распределение силы по той площади, куда она приложена. Отношение этой силы F к площади поверхности S и показывает давление, что записывается в виде формулы.
В этой формуле латинской буквой P обозначается физическая величина - давление .
Пользуясь формулой можно проследить за изменением давления. Например, для того чтобы давление увеличить нужно увеличить силу (величина в числителе) или уменьшить площадь приложения (знаменатель).
Как верно сказано выше, давление в физике обозначается буквой P . А единицей для измерения давления в Международной системе единиц (СИ), действительно является паскаль (Па).
Своим названием, данная физическая величина обязана талантливейшему французскому учному и писателю XVII века Блезу Паскалю, который за свою короткую жизнь (39 лет), доказал не только наличие существование атмосферного давления, но и осуществил огромнейшее количество исследований и экспериментов. Особую слабость питал Паскаль к математике, в области которой иногда совершал открытия в течении одной ночи. Представьте себе, что он является одним из создателем математического анализа, проективной геометрии, теории вероятности, и помимо всего прочего - изобретателем первых счтных машин - прообраза современных компьютеров!
Однако, самое главное, что слава и богатство не ожесточили сердце великого человека. Блез Паскаль, до конца своих дней заботился о простом народе, раздавая большую часть доходов на благотворительность.
Счтная машина Паскаля
Насколько помню, давление обозначают буквой P. Причем можно использовать и большую, и маленькую букву P.
К примеру, вот формула избыточного давления газа:
В формуле указаны 3 p - это все разные типы давления. Буквы возле p обозначают тип давления. В данном случае:
p и - это избыточное давление.
p - полное давление.
p а - атмосферное давление.
Единицей измерения этой физической величины (давления) в системе единиц является Па (Паскаль). Названа эта единица в честь известного фр. ученого и философа Блеза Паскаля (годы жизни 1623 - 1662). Кстати, в честь него также назван и один из языков программирования Паскаль.
В физике для обозначения давления используют букву р (английская строчная).
Буковка, которой показывают давление выглядит вот так: p . В системе Си давление измеряется в Паскалях (Па). Что ещ можно сказать про давление? Разве что физическое его определение, а именно что оно из себя представляет. А представляет вот что: сила, действующая на единицу поверхности расположенная внутри тела и есть давление, а в формуле это выглядит вот так p=F/S.
Это отношение силы, действующей на поверхность перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности.
Единица давления измеряется в СИ = 1Па (паскаль).
В водолазной практике часто приходится встречаться с вычислением механического, гидростатического и газового давления широкого диапазона величин. В зависимости от значения измеряемого давления применяют различные единицы.
В системах СИ и МКС единицей давления служит паскаль (Па) , в системе МКГСС - кгс/см 2 (техническая атмосфера - ат). В качестве внесистемных единиц давления применяются тор (мм рт. ст.), атм (физическая атмосфера),м вод. ст., а в английских мерах - фунт/дюйм 2 . Соотношения между различными единицами давления приведены в табл, 10.1.
Механическое давление измеряется силой, действующей перпендикулярно на единицу площади поверхности тела:
где р - давление, кгс/см 2 ;
F - сила, кгс;
S - площадь, см 2 .
Пример 10.1. Определить давление, которое водолаз оказывает на палубу судна и на грунт под водой, когда он делает шаг (т. е. стоит на одной ноге). Вес водолаза в снаряжении на воздухе 180 кгс, а под водой 9 кгс. Площадь подошвы водолазной галоши принять 360 см 2 . Решение. 1) Давление, передаваемое водолазной галошей на палубу судна, по (10.1):
Р = 180/360 = 0.5 кгс/см
Или в единицах СИ
Р = 0,5 * 0,98.10 5 = 49000 Па = 49 кПа.
Таблица 10.1. Соотношения между различными единицами давления
2) Давление, передаваемое водолазной галошей на грунт под водой:
или в единицах СИ
Р = 0,025*0,98*10 5 = 2460 Па = 2,46 кПа.
Гидростатическое давление жидкости везде перпендикулярно к поверхности, на которую оно действует, и возрастает с глубиной, но остается постоянным в любой горизонтальной плоскости.
Если поверхность жидкости не испытывает внешнего давления (например, давления воздуха) или его не учитывают, то давление внутри жидкости называют избыточным давлением
где p - давление жидкости, кгс/см 2 ;
р - плотность жидкости, гс» с 4 /см 2 ;
g - ускорение свободного падения, см/с 2 ;
Y - удельный вес жидкости, кг/см 3 , кгс/л;
Н - глубина, м.
Если поверхность жидкости испытывает внешнее давление пп. то давление внутри жидкости
Если на поверхность жидкости действует атмосферное давление воздуха, то давление внутри жидкости называют абсолютным давлением (т. е. давлением, измеряемым от нуля - полного вакуума):
где Б - атмосферное (барометрическое) давление, мм рт. ст.
В практических расчетах для пресной воды принимают
Y = l кгс/л и атмосферное давление p 0 = 1 кгс/см 2 = = 10 м вод. ст., тогда избыточное давление воды в кгс/см 2
а абсолютное давление воды
Пример 10.2. Найти абсолютное давление морской воды действующее на водолаза на глубине 150 м, если барометрическое давление равно 765 мм рт. ст., а удельный вес морской воды 1,024 кгс/л.
Решение. Абсолютное давление волы по (10/4)
приолиженное значение абсолютного давления по (10.6)
В данном примере использование для расчета приближенной формулы (10.6) вполне оправданно, так как ошибка вычисления не превышает 3%.
Пример 10.3. В полой конструкции, содержащей воздух под атмосферным давлением р a = 1 кгс/см 2 , находящейся под водой, образовалось отверстие, через которое стала поступать вода (рис. 10.1). Какую силу давления будет испытывать водолаз, если он попытается это отверстие закрыть рукой? Площадь «У сечения отверстия равна 10X10 см 2 , высота столба воды Н над отверстием 50 м.
Рис. 9.20. Наблюдательная камера
«Галеацци»:
1 - рым; 2 - устройство
отдачи троса и среза кабеля; 3 - штуцер для телефонного
ввода; 4 - крышка люка;
5 - верхний иллюминатор; 6 - резиновое привальное кольцо; 7 - нижний иллюминатор; 8 -
корпус камеры; 9 - баллон кислородный с манометром; 10 - устройство отдачи аварийного
балласта; 11 - аварийный балласт; 12 - кабель
светильника; 13 - светильник; 14 - электровентилятор; 15-телефон-
микрофон; 16 - аккумуляторная батарея; 17 -
коробка регенеративная
рабочая; 18 - иллюминатор крышки люка
Решение. Избыточное давление воды у отверстия по (10.5)
P = 0,1-50 = 5 кгс/см 2 .
Сила давления на руку водолаза из (10.1)
F = Sp = 10*10*5 = 500 кгс =0,5 тс.
Давление газа, заключенного в сосуд, распределяется равномерно, если не принимать во внимание его весомость, которая при размерах сосудов, применяемых в водолазной практике, оказывает ничтожное влияние. Величина давления неизменной массы газа зависит от объема, который он занимает, и температуры.
Зависимость между давлением газа и его объемом при неизменной температуре устанавливается выражением
P 1 V 1 = p 2 V 2 (10.7)
Где р 1 и р 2 - первоначальное и конечное абсолютное давление, кгс/см 2 ;
V 1 и V 2 - первоначальный и конечный объем газа, л. Зависимость между давлением газа и его температурой при неизменном объеме устанавливается выражением
где t 1 и t 2 - начальная и конечная температура газа, °С.
При неизменном давлении аналогичная зависимость существует между объемом и температурой газа
Зависимость между давлением, объемом и температурой газа устанавливается объединенным законом газового состояния
Пример 10.4. Емкость баллона 40 л, давление воздуха в нем по манометру 150 кгс/см 2 . Определить объем свободного воздуха в баллоне, т. е. объем, приведенный к 1 кгс/см 2 .
Решение. Начальное абсолютное давление р = 150+1 = 151 кгс/см 2 , конечное р 2 = 1 кгс/см 2 , начальный объем V 1 =40 л. Объем свободного воздуха из (10.7)
Пример 10.5. Манометр на баллоне с кислородом в помещении с температурой 17° С показывал давление 200 кгс/см 2 . Этот баллон перенесли на палубу, где на другой день при температуре -11° С его показания снизились до 180 кгс/см 2 . Возникло подозрение на утечку кислорода. Проверить правильность подозрения.
Решение. Начальное абсолютное давление p 2 =200 + 1 = =201 кгс/см 2 , конечное р 2 = 180 + 1 = 181 кгс/см 2 , начальная температура t 1 = 17°С, конечная t 2 =-11° С. Расчетное конечное давление из (10.8)
Подозрения лишены оснований, так как фактическое и расчетное давления равны.
Пример 10.6. Водолаз под водой расходует 100 л/мин воздуха, сжатого до давления глубины погружения 40 м. Определить расход свободного воздуха (т. е. при давлении 1 кгс/см 2).
Решение. Начальное абсолютное давление на глубине погружения по (10.6)
Р 1 = 0,1*40 =5 кгс/см 2 .
Конечное абсолютное давление Р 2 = 1 кгс/см 2
Начальный расход воздуха Vi = l00 л/мин.
Расход свободного воздуха по (10.7)
Загрузка...
