1. Давление – это физическая величина равная отношению модуля силы F , действующей перпендикулярно поверхности, к площади S этой поверхности: p = F / S . Чем меньше площадь опоры, тем большее давление оказывает тело на поверхность. В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па) . Часто используются внесистемные единицы: нормальная атмосфера (атм) и миллиметр ртутного столба - мм Hg.. 1 Па = 1 Н/м 2 .1 атм = 101325 Па = 760 мм Hg. 1 атм = 101325 Па = 760 мм Hg.

2. Атмосфера – это газовая оболочка вокруг Земли. Атмосферное давление – это давление, которое оказывает атмосфера на поверхность Земли. Высота атмосферы – 3-5 тысяч км. Плотность атмосферы с высотой падает. Давление атмосферы также зависит от высоты.На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт.ст. На больших высотах эта закономерность нарушается. Эта зависимость лежит в основе работы высотометра (альтиметра) для летательных аппаратов. Атмосферное давлении впервые измерил итальянский учёный Торричелли. Он же изобрёл ртутный барометр для измерения атмосферного давления. Сейчас для измерения атмосферного давления используют барометр-анероид.

3. Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века установил закон, названный законом Паскаля : Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково. Это происходит из-за хаотического движения молекул газа и жидкости. Давление в жидкостях и в газах измеряют манометром.

4. С учётом силы тяжести давление жидкости, или газа на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости, или газа и не зависит от формы сосуда. На одном уровне давление во всех точках одинаково. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости, или газа mg , где m = ρghS – масса жидкости в сосуде, ρ– плотность жидкости. Следовательно p = mg / S . p = ρ gh

5. Архимедова сила, действующая на погруженное в жидкость (или газ) тело, равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом . F = ρ gV . Это утверждение, называемое законом Архимеда , справедливо для тел любой формы

Рисунок поясняет появление архимедовой силы. В жидкость погружено тело в виде прямоугольного параллелепипеда высотой h и площадью основания S .Из-за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая или архимедова сила. Именно благодаря силе Архимеда, летают воздушные шары, стратостаты, дирижабли…. По воде и в воде плавают различные тела: рыбы, люди, корабли… Благодаря силе Архимеда происходит теплообмен (конвекция), не промерзают водоёмы до дна…

На тело, погружённое в жидкость (газ) действуют сила тяжести и сила Архимеда и если эти силы равны, то тело плавает на одном уровне, если сила Архимеда больше, то тело всплывает, если меньше, то тело тонет. Из этого следует вывод. Если плотности тела и жидкости (газа) равны, то тело плавает на одном уровне, если плотность жидкости (газа) больше, то тело всплывает, если меньше, то тело тонет. Отсюда главное условие плавания тел - плотность тела должна быть равна, или меньше плотности жидкости (газа). Это условие лежит в основе работы ареометра – прибора для измерения плотности жидкости (сахариметры, спиртометры и т.д.). При погружении в жидкость или газ вес тела уменьшается на величину силы Архимеда.

6. Законы сообщающихся сосудов:

В сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

Отношение высот уровней разнородных жидкостей обратно отношению их плотностей.

H 1: H 2 = ρ 2 : ρ 1 . Высота измеряется от уровня раздела жидкостей АВ.

Сообщающиеся сосуды используются в таких приборах и устройствах, как чайник, шлюзы, манометры, гидравлические прессы…

7. При движении жидкостей и газов по трубам скорость и давление зависят от площади сечения трубы. Эта зависимость установлена законом Бернулли: Чем больше площадь сечения трубы, тем меньше скорость течения. Давление жидкости и газа тем больше, чем больше площадь сечения трубы. Это согласуется с законом сохранения полной механической энергии - с увеличением скорости увеличивается кинетическая энергия, а потенциальная энергия взаимодействия жидкости со стенками трубы уменьшается, а значит уменьшается давление.

На рисунке показано измерение давления в трубах при помощи манометра. Чем больше высота в трубке, тем больше давление.

Задачи.

1. 
   Плотность бамбука равна 400 кг/м 3 . Какой наибольший груз может перевозить бамбуковый плот по реке, если его площадь 1 м 2 , и толщина 1 м? Ответ: 600 кг.

Подсказка. Наибольший груз соответствует максимальному погружению плота. На основе условия плавания тел суммарная сила тяжести груза и плота будет равна силе Архимеда при полном погружении плота.

1. 
   При взвешивании груза в воздухе показания динамометра составили 3 Н. При опускании груза в воду, показания динамометра уменьшились до 1,5 Н. Чему равна выталкивающая сила? Ответ: 1,5 Н.

Подсказка. Ответ есть в теоретическом описании архимедовой силы.

1. 
   На весах уравновешен сосуд с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду опустить палец так, чтобы он не касался дна и стенок сосуда. Подсказка. Нарушится, т. к. палец давит на воду…
2. 
   Какова сила давления керосина, заполняющего цистерну, на кран, находящийся на глубине 4 м. Площадь крана 5 см 2 . Атмосферное давление не учитывать. Плотность керосина 800кг/м 3 . Ответ: 16 Н.

Подсказка. Сила давления равна произведению давления на площадь.

1. 
   Теплоход переходит из устья реки в очень солёное Каспийское море. Как изменится архимедова сила, действующая на теплоход. Подсказка. Не изменится. Почему?
2. 
   Лодка, массой 120 кг плывёт по реке. Чему равен объём подводной части лодки? Ответ: 0,12 м 3 .

Подсказка. Используется условие плавания тел.

1. 
   С помощью рычага поднимают груз массой 20 кг, прикладывая силу 80 Н. Во сколько раз длинное плечо больше короткого? Ответ: в 2,5 раза. Подсказка. Используется условие равновесия рычага. (блок 2).
2. 
   Как заставить взлететь воздушный шар?
3. 
   Почему стальная проволока тонет, а корабль, корпус которого сделан из стали не тонет?
4. 
   В сообщающиеся сосуды налили одинаковый объём воды и подсолнечного масла. Уровень какой жидкости будет выше?
5. 
   Стержень объёмом 0. 1 куб.м. опустили под воду на тросе.

Найти: 1. Вес рельса в воздухе.

2. Выталкивающую силу.

3. Вес рельса в воде.

4. Силу натяжения троса.

5. Изобразите силы, действующие на стержень в воде

Найти: 1.Давление воды на этой глубине.

2. Силу давления воды на задвижку площадью 0,002 кв.м.

13. Сравните:1 . Силы давления кирпича на стол.

2. Давление кирпича на стол.

14. Свинцовый шар массой 113 кг опустили в воду на цепи.

Найти: 1.Вес шара в воздухе.

2. Объём шара и силу Архимеда, действующую на него в воде

3. Вес шара в воде.

4. Силу натяжения цепи.

5. Изобразите силы, действующие на шар в воде.
15. Ныряльщик погружается на глубину 20 м.

Найти: 1. Давление на этой глубине.

2. Силу давления на ныряльщика, если площадь его тела 1,2 кв.м.
16. Сравните: 1. Силу Архимеда, действующую на 1 и 2 тело.

2. Силу Архимеда, действующую на 2 и 3 тела.

Формулы

1. 
   p = F / S – давление
2. 
   p = mg / S , p = ρ gh - – давление столба жидкости или газа
3. 
   F = ρ gV – сила Архимеда
4. 
   H 1: H 2 = ρ 2 : ρ 1 – закон сообщающихся сосудов

Блок 4. Строение вещества. Тепловое движение молекул. Броуновское движение. Диффузия. Внутренняя энергия. Температура. Тепловое равновесие. Способы изменения внутренней энергии. Закон сохранения энергии. Тепловые двигатели.

1. 
   Физика – наука о Природе. Природа состоит из материи. Материя бывает двух видов: поле и вещество. Из вещества состоят физические тела. Единичной структурой вещества является молекула. Молекула – мельчайшая частица вещества, сохраняющая свойства данного вещества. Молекулы состоят из атомов. Атомы – наименьшая частица химического элемента. Атомос в переводе означает НЕДЕЛИМЫЙ.

2. Все тела состоят из молекул; молекулы постоянно движутся; молекулы взаимодействую друг с другом.

То, что тела состоят из молекул – очевидный факт. Форма и строение молекул разных веществ определены Крупные молекулы человек увидел при помощи электронного микроскопа. Молекулы одного и того же вещества абсолютно одинаковы.

Молекулы постоянно движутся .

Доказательством этого положения является диффузия – явление проникновения молекул одного вещества в другое. Диффузия происходит и в газах, и в жидкостях, и в твёрдых телах. С увеличением температуры скорость диффузии увеличивается. Открытое Броуном движение частичек краски в растворе названо броуновским движением и тоже доказывает движение молекул.

Молекулы взаимодействуют друг с другом. Доказательством этого положения является способность тел сохранять свою форму. Молекулы притягиваются друг к другу при удалении и отталкиваются при приближении.

4. Скорость движения молекул тем больше, чем выше температура тела. Поэтому движение молекул, из которых состоит тело, называют тепловым. Температура определяет степень нагретости тела. Температура главная характеристика тел, находящихся в тепловом равновесии. Тепловое равновесие устанавливается, когда между телами нет теплообмена.

Температура – мера средней кинетической энергии молекул газа. С увеличением температуры растёт скорость молекул и их кинетическая энергия, растёт скорость диффузии, увеличивается скорость броуновского движения. Температура измеряется в градусах Цельсия. Прибор для измерения температуры – термометр.

5. Внутренняя энергия тела – кинетическая энергия движения молекул и потенциальная энергия их взаимодействия. Она не зависит ни от механического движения тела, ни от его положения относительно других тел. Способы изменения внутренней энергии – совершение работы и теплопередача. Если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается (пар в кастрюле с кипящей жидкостью, совершает работу, поднимая крышку). Если работа совершается над телом, то его внутренняя энергия увеличивается (потрите лист бумаги о поверхность стола).

Теплообмен или теплопередача – передача энергии от одного тела к другому без совершения работы. Способы теплопередачи: 1. Теплопроводность – передача энергии за счёт движения молекул. 2. Конвекция – передача энергии при движении слоёв жидкости или газа. 3. Излучение – передача энергии лучами.

При теплопередаче внутренняя энергия тела либо увеличивается, либо уменьшается, т. е. тело получает, или теряет количество теплоты. Количество теплоты – энергия, получаемая телом в результате теплообмена. Теплота нагревания (охлаждения) находится по формуле. Q = mc (t 2 – t 1 ) , где c – удельная теплоёмкость тела (количество теплоты, необходимое для нагревания 1кг вещества на 1 о С).

Источником энергии является топливо. Теплота сгорания топлива Q = qm , где q –удельная теплота сгорания топлива – количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 кг топлива, а m – масса топлива.

6. Закон сохранения и превращения энергии: Во всех явлениях, происходящих в Природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, или передаётся от одного тела к другому. При этом её значение сохраняется.

7. Тепловые двигатели . Развитие технического прогресса зависит от умения использовать огромные запасы внутренней энергии, содержащиеся в топливе, т.е. использовать внутреннюю энергию для совершения работы во всех видах транспорта, при работе станков, при выполнении строительных работ и т.д. Устройства, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию, называются тепловыми двигателями. Это паровые и газовые турбины, паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания ещё называют четырёхтактным, потому что один его рабочий цикл происходит за четыре хода поршня: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Основные части двигателя: цилиндр, поршень, впускной и выпускной клапаны. Движение поршня при помощи шатуна и коленчатого вала передаётся колёсам..

Отношение полезной работы двигателя к энергии, выделенной при сгорании топлива, называют коэффициентом полезного действия двигателя . КПД = А / Q 1 , КПД = (Q 1 - Q 2 ) / Q 1 . А – полезная работа, Q 1 – энергия, полученная от нагревателя (теплота сгорания топлива), а Q 2 – количество теплоты, отданное холодильнику (выброшенное в атмосферу).

Формулы.

Количество теплоты

Q = mc (t 2 – t 1) – теплота нагревания и охлаждения.

Q = qm – теплота сгорания топлива

КПД = А / Q 1 , КПД = (Q 1 - Q 2) / Q 1 – КПД теплового двигателя

Знаете ли вы, что чайник, кофейник, лейка - это не просто кухонные или огородные принадлежности, но еще и наглядный бытовой пример сообщающихся сосудов.

Если вы вспомните тему «сообщающиеся сосуды» из курса физики за седьмой класс, то сообразите, что отдельные части приведенных выше емкостей, имеют соединение, заполненное (или легко заполняемое) водой. А именно такие сосуды, имеющие общие, соединяющие их части, наполненные жидкостью, и называют сообщающимися. И если вы присмотритесь повнимательнее, то увидите, что уровень воды в носике чайника или лейки всегда находится на том же уровне, что и уровень воды в основном отделении. И если наклонять чайник в разные стороны, то видно, как успокоившись, уровни воды становятся одинаковыми как в самом чайнике, так и в носике. Именно в этом и состоит принцип сообщающихся сосудов. И именно он помогает нам выливать нужное количество воды небольшой струйкой через носик чайника или лейки. В случае с ведром, например, выливать тонкой струйкой было бы гораздо сложнее.

Закон сообщающихся сосудов в физике

Итак, закон сообщающихся сосудов гласит:

"В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне"

Причем, не имеет значения форма и размер сечения сосудов. Это четко видно на примере того же чайника с носиком. Объясняется этот закон довольно просто. Жидкость покоится, значит, давление в обоих сосудах на одинаковом уровне будет одинаково. Плотность у жидкости также одинакова, так как жидкость одна и та же, значит и высоты уровней жидкости будут одинаковыми. Если мы добавим жидкость в один из сосудов или просто изменим его уровень, то давление в нем изменится, и жидкость будет перетекать в другой сосуд вплоть до момента, пока сила давления не сравняется. Если же мы нальем в сосуды разные жидкости с различной плотностью, например, воду и масло, то уровни будут отличаться. Причем, высота жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба с меньшей плотностью.

Примеры и применение сообщающихся сосудов

Закон сообщающихся сосудов нашел широкое применение в человеческой жизнедеятельности. Кроме уже упомянутых леек и чайников, вода в наши дома поступает именно благодаря этому закону. Как мы добываем чистую воду из-под земли? Выкачиваем насосом. Но нельзя же подключить по насосу к каждому крану и к каждой квартире. Поэтому придумали следующую схему - воду накачивают в водонапорную башню, представляющую из себя, по сути, огромный бак на большой высоте. А оттуда по закону сообщающихся сосудов вода под давлением течет в наши дома и льется их кранов, стоит только их открыть. Свое применение закон сообщающихся сосудов нашел и в устройстве шлюзов на реках и каналах, при сооружении некоторых фонтанов и так далее.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные друг с другом таким образом, чтобы жидкость свободно перетекала из одного сосуда в другой. Закон сообщающихся сосудов гласит: в открытых сообщающихся сосудах при равновесии жидкости давление на любом горизонтальном уровне одинаково. Если в открытые сообщающиеся сосуды налита одинаковая жидкость, то независимо от формы сосудов жидкость в обоих сосудах жидкость будет находится на одном уровне (рис.).

Если заполнить открытые сообщающиеся сосуды двумя несмешивающимися жидкостями, имеющими плотности и , например, ртутью и водой, то жидкость также распределится таким образом, чтобы давления этих жидкостей на любом горизонтальном уровне в обоих сосудах было одинаково. Выберем горизонтальный уровень жидкости AB, ниже которого жидкость однородна. Тогда .

Откуда следует, что Это уравнение представляет собой условие равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах. На законе сообщающихся сосудов основано действие шлюзов, фонтанов и других устройств. Французский ученыйБ. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля: Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует. Для иллюстрации закона Паскаля на рис. изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы:.