Меню

Видеоурок передача давления жидкостями и газами закон паскаля

Закон Паскаля

Урок 23. Физика 7 класс ФГОС

Конспект урока «Закон Паскаля»

Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля

«Мир един, хотя и многообразен»

В прошлой теме говорилось о давлении газа. Было установлено, что давление газа возникает в результате ударов молекул газа о стенки сосуда. При постоянной массе и температуре давление газа уменьшается, если увеличивается объём. И наоборот, давление газа увеличивается, если уменьшается объём. При неизменной массе и постоянном объёме, давление газа можно увеличить, если нагреть его. И, наоборот, при понижении температуры, давление газа уменьшается.

Давление газа передается по всем направлениям. То же самое можно сказать и о жидкостях. Дело в том, что в жидкостях и газах слои молекул могут свободно перемещаться. Как же передается давление? Рассмотрим сосуд с подвижным поршнем.

Газ стремится заполнить весь объём сосуда, и молекулы газа распределены равномерно по всему объёму. Когда мы заставляем поршень войти в сосуд, слои молекул, находящиеся непосредственно под поршнем сблизятся друг с другом. В этом месте частицы будут расположены более плотно. Однако, вследствие беспорядочного движения молекул, очень скоро они снова распределятся по сосуду равномерно. Давление будет больше прежнего, т.к. уменьшился объём. Таким образом, давление передалось всем частицам газа (или жидкости). То есть, при увеличении давления возле поршня на один паскаль, давление очень быстро увеличивается внутри самого газа также на один паскаль. Из-за этого на один паскаль увеличится давление на стенки сосуда на его дно и на сам поршень.

Впервые это заметил и доказал опытным путем ученый Блез Паскаль, который сформулировал следующий закон: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Теперь можно объяснить следующие опыты. Возьмём бутылку с водой и сделаем несколько маленьких отверстий с помощью иголки.

Если теперь сжать бутылку, то вода польется изо всех отверстий. Этот результат можно наблюдать, если в бутылке будет не вода, а воздух: при нажатии на бутылку, воздух также пойдет изо всех отверстий.

Справедливость закона Паскаля, подтверждается на повседневном опыте. Каждый день люди чистят зубы и для этого, выдавливают зубную пасту из тюбика (зубную пасту можно расценивать как жидкость с высокой плотностью). При нажатии на тюбик, в каком угодно месте, давление, которое было создано, все равно передается по всем направлениям, в результате чего, часть пасты выходит из тюбика.

Закон паскаля широко используется людьми. В автобусах или троллейбусах с помощью пневматических установок закрываются и открываются двери. Работа этих установок основана на законе Паскаля. Именно на основе закона Паскаля работают водомёты и опрыскиватели.

В шлангах вода находится под давлением. Как только человек открывает кран, оттуда выбрасывается струя воды. В некоторых водометах вода находится под огромным давлением – около 1 ГПа (гигапаскаля). Выбрасываемая струя воды может раздробить горные породы или даже пробить отверстие в металле.

На законе Паскаля основана работа такой установки, как гидравлический пресс.

Читайте также:  Почему подымается давление в газовом котле

Он состоит из двух сообщающихся цилиндров с поршнями разного диаметра. Цилиндры заполняются водой (или другой подходящей жидкостью). К поршню с меньшей площадью прикладывается некоторое усилие. В результате, под поршнем возникает давление, которое тут же передается по всем направлениям без изменений. Таким образом, под вторым поршнем создается такое же давление, как и под первым поршнем. Поскольку площадь второго поршня больше, этот поршень сможет развить большее усилие.

Задача 1. Известно, что если выстрелить в вареное яйцо из мелкокалиберной винтовки, то пуля пробьёт отверстие в яйце. Если же выстрелить в сырое яйцо, то оно разлетится. Как вы думаете, почему так происходит?

Вареное яйцо является твердым телом, и в нем давление передается по направлению силы. А вот в жидкостях давление передается по всем направлениям. Поскольку сила, с которой пуля ударила в яйцо, очень велика, в яйце создалось огромное давление, которое его разорвало изнутри.

Задача 2. На поршень гидравлического пресса, площадь которого равна 0,7 м 2 , положили груз массой 20 кг. Какую силу разовьёт второй поршень, если его площадь равна 2,1 м 2 ?

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

Источник

Закон Паскаля: что это и зачем?

Продолжаем рассматривать привычные школьные темы под необычным углом. Сегодня вместе с Анной Бушмановой, выпускницей инженерно-физического факультета Амурского государственного университета, поговорим о законе Паскаля.

В современную эпоху менеджерства и креатива многие вспоминают школьные уроки физики как страшный сон. Между тем физические законы имеют к вам и вашей жизни самое прямое отношение. Ведь все о, чем говорят эти формулы, происходит вокруг вас ежедневно. А вы этого даже не замечаете. Так что разобраться в физике хотя бы сейчас действительно стоит. Начнем с закона Паскаля, например.

Как закон звучит?

Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

Что это означает?

Жидкость или газ всегда лезет изо всех щелей с одинаковым усердием.

Ну, например…

Возьмите дуршлаг и закиньте в него набор больших детских кубиков. Кубики не просочатся сквозь дырки дуршлага, а вот любая жидкость (вода, сок, чай) выльется. Кстати, если напустить внутрь дым, он тоже просочится сквозь дырки дуршлага.

Так происходит потому, что в твердом теле все молекулы (из которых состоит любая материя) плотно друг с другом соединены. Эта тесная связь и не пропускает отдельные части «на волю».

Рисунок 1. Поведение молекул твердого тела в районе дырки дуршлага

В жидкости или газе же молекулы передвигаются свободно по всей площади тела.

Рисунок 2. Поведение молекул жидкости или газа в районе дырки дуршлага

Но это еще не все. Мало того, что жидкость или газ спокойно просочится сквозь дуршлаг, так к тому же в каждую дырку жидкость будет стремиться с одинаковым усердием. Это усердие называется давлением . Чтобы рассчитать давление, нужно всю силу, которая давит на площадь, разделить на эту же площадь.

Читайте также:  Запчасти для минимойки высокого давления хутер

Как записать закон Паскаля

Сила измеряется в ньютонах (Н), а площадь – в квадратных метрах (м2). Величина, которая равна ньютону, разделенному на квадратный метр, называется паскаль (Па).

И чем же это открытие полезно?

Соединим два сосуда с поршнями, такая конструкция называется гидравлический пресс . Один поршень гидравлического пресса будет маленьким по площади. Таким, чтобы туда поместилась только нога мальчика Васи. А другой будет большой, чтобы туда влезли две обезьяны.

Рисунок 3. Принцип работы гидравлического пресса на примере Васи и обезьян

Если Вася просто будет толкать ногой доску с обезьянами, то он потратит значительное количество усилий. А вот если надавить ногой на маленький поршень, то сил от Васи потребуется гораздо меньше.
Сила, с которой он давит на малый поршень гидравлического пресса, создаст в залитой в конструкцию жидкости давление, которое точно так же будет давить и двигать большую площадь. Вася выигрывает в силе, так как выигрывает в разности площадей поршня. Теперь, чтобы поднять больше обезьян, ему не нужно усиленно заниматься физкультурой. Достаточно будет пользоваться гидравлическим прессом.

Гидравлический пресс придумал Джозеф Брам в 1795 году.

А сам закон Паскаль открыл в 1653-м.

потребовалось, чтобы теория принесла пользу практике

Источник

Закон Паскаля в понятной форме или гидравлика

Ещё один фундаментальный закон физики, который изучается в школе и обязателен для усвоения всеми нами — это закон Паскаля .

Закон Паскаля не особенно сложен для восприятия и если сопоставить его с теми же законами Ньютона или законом Ома , то разобраться в нем проще. Но всё равно мы рассмотрим его детально и осмыслим :)! Ведь сталкиваемся мы с работой этого закона повсеместно, хотя, конечно же, совершенно не задумываемся об этом.

Где мы можем встретить закон Паскаля ?

Наверняка многие ездят на автобусах или личных автомобилях, а там используются гидравлические тормозные системы . Без этих систем не получится выполнить эффективное торможение.

Ведь классические механические тормоза не всегда способны справиться с большими нагрузками. Если удержать автомобиль, массой 2 т ещё можно с помощью простой педальки с механической тягой, то остановить грузовик массой 30 т будет совсем не просто!

Получается, гидравлическая тормозная система способна увеличить силу, приложенную к тормозному диску?

Да, именно так! Это, как раз -таки, и есть работа закона Паскаля.

Аналогичный физический эффект используется во всех гидравлических усилителях . Это могут быть гидроножницы, гидравлический пресс и многие другие варианты применения в машинах и механизмах. Главное преимущество — возможность увеличить силу на выходе. Как же это происходит? Причем тут вообще закон Паскаля? А давайте вспомним, как он звучит.

Формулировка закона Паскаля

Давление на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

Так закон Паскаля записан в учебнике. Вроде бы всё и понятно. А вроде бы и опять какая-то каша. Но самая большая проблема в осмыслении появляется когда мы видим вот такую формулу.

Читайте также:  Лекарства для инъекции при высоком давлении

Это запись закона Паскаля . Но тут совсем ничего не понятно :).

Для начала, нужно понимать, что такое давление.

Давление — это некоторая физическая величина, которая описывается, как отношение силы к площади, на которую она воздействует.

Представить это довольно легко.

Понятно, что некоторую силу можно оказывать на некоторое тело. Для этого тело должно воздействовать на другое тело. Очевидно, что если сила оказывает воздействие широкой точкой приложения, то оказываемое давление будет меньше.

Представьте, что идёте по снегу на снегоступах или на кониках. Коньки проваливаются в глубокий снег, а снегоступы нет. Почему?

Площадь снегоступа больше, чем площадь лезвия конька.

Значит, снегоступ оказывает меньшее давление, а толща снега способна такое давление выдержать, что уже нельзя сказать про давление, оказываемое на снег коньками. Или, сила в случае снегоступа распределена по всему снегоступу, а в случае конька- по всему коньку.

Очевидно, что это разные величины. Также очевидно, что чем больше площадь, тем слабее воздействие. Вот эту характеристику и назвали давлением. В жидкости или газе ситуация аналогичная. Те же самые механические воздействия.

Теперь вернемся к формулировке закона Паскаля . Там есть фраза » передается в любую точку без изменений во всех направлениях.»

Именно это есть ключ к пониманию закона Паскаля . Именно это явление в результате многочисленных опытов и обнаружил ученый.

Самая простая демонстрация явления — шар Паскаля .

Это устройство было изготовлено специально для демонстрации равномерного распределения давления внутри жидкости или газа без изменений .

Надавливаешь на ручку и струи жидкости вырываются из каждого отверстия с одинаковой силой вне зависимости от расположения отверстия на шарике . Это может означать только одно. Что точка приложения тут роли не играет, а после оказания воздействия усилие это одинаково расходится во все отверстия.

Но если это так, то и в подобной системе обозначенный принцип будет выполняться

Это, кстати говоря, принципиальная схема простого гидравлического пресса.

Если записать, что давление одинаково, то получится нечто типа p1=p2=const

Само p, или давление, как мы помним равно F/S. Т.е. сила, приложенная к жидкости, разделить на площадь её приложения . А внутри у нас давление одинаково. Ведь Паскаль так сказал и доказал 🙂

Вот и выходит, что p1=p2 и F1/S1 = F2/S2 . Нашли то самое неясное выражение, которое всех ставит в тупик. Оно следует из равенства давлений.

Применение закона Паскаля

Ну вот и получили мы некоторый гидравлический рычаг, который может дать выигрыш в силе. Эта схема используется во всех гидравлических системах для усиления нажатия. Хитрая организация гидравлических каналов тут роли не играет. Зато играет роль, что давление во все стороны одинаково распространяется.

Не забываем подписываться на канал и ставить нравится!

Источник

Adblock
detector