Закон Паскаля. Гидростатическое давление

Закон Паскаля для жидкости

Этот закон был открыт французским ученым Б. Паскалем в 1653 г. Его иногда называют основным законом гидростатики.

Закон Паскаля можно объяснить с точки зрения молекулярного строения вещества. В твердых телах молекулы образуют кристаллическую решетку и колеблются около своих положений равновесия. В жидкостях и газах молекулы обладают относительной свободой, они могут перемещаться друг относительно друга. Именно эта особенность позволяет давление, производимое на жидкость (или газ) передавать не только в направлении действия силы, но и во всех направлениях.

Закон Паскаля нашел широкое применение в современной технике. На законе Паскаля основана работа современных суперпрессов, которые позволяют создавать давления порядка 800 МПа. Также на этом законе построена работа всей гидроавтоматики, управляющей космическими кораблями, реактивными авиалайнерами, станками с числовым программным управлением, экскаваторами, самосвалами и т.д.

Гидростатическое давление жидкости

Гидростатическое давление внутри жидкости на любой глубине не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость, и равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и глубины, на которой определяется давление:

В однородной покоящейся жидкости давления в точках, лежащих в одной горизонтальной плоскости (на одном уровне), одинаковы. Во всех случаях, приведенных на рис. 1, давление жидкости на дно сосудов одинаково.

Рис.1. Независимость гидростатического давления от формы сосуда

На данной глубине жидкость давит одинаково по всем направлениям, поэтому давление на стенку на данной глубине будет таким же, как и на горизонтальную площадку, расположенную на такой же глубине.

Полное давление в жидкости, налитой в сосуд, складывается из давления у поверхности жидкости и гидростатического давления:

Давление у поверхности жидкости часто равно атмосферному давлению.

Примеры решения задач

1) Гидростатическое давление на глубине

Сила давления воды на дно куба:

где — площадь дна; ,

2) Среднее давление на боковую грань равно полусумме давлений на уровне поверхности и на уровне дна:

сила давления на стенку куба:

Из таблиц плотность воды кг/м.

Ускорение свободного падения м/с.

Переведем единицы в систему СИ: длина ребра куба см м.

ru.solverbook.com

Давление. Закон Паскаля и Архимедова Сила

Проблемный вопрос :

Как закон Паскаля может пригодиться нам в повседневной жизни?

Цель: и зучение Закона Паскаля и выявление возможностей применение его в повседневной жизни.

Задачи:

1) Выяснить как передается давление в жидкостях и газах и как зависит давление от глубины погружения в жидкость?

2) Узнать одинаково ли давление внутри жидкости на одной и той же глубине, имея разные формы и размеры?

Гипотеза:

Знание закона Паскаля может пригодиться нам в подводном плавании (при погружении на глубину) и при конструирование лейки для полива цветов.

Этапы исследования:

1) Изучение литературы и информации в Интернете по проблеме исследования.

2) Изучение существующего опыта использования закона Паскаля.

3) Проведение собственных экспериментов.

4) Анализ результатов исследования.

Наши результаты.

I. Изучая различную литературу и информацию в интернете, мы узнали:

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, распространяется без изменения во все части жидкости или газа.

Давление не зависит от формы и горизонтальных размеров погруженного тела, а зависит только от глубины (высоты) погружения.

Поэтому, водолазу при погружении на глубину необходимо подавать воздух в скафандр под давлением, равным давлению воды на глубине, на которой он находится. Мы выяснили, что на глубинах более 1,5 м разность между давлением воды, сжимающим грудную клетку, и давлением воздуха внутри нее возрастает настолько, что у человека уже не хватает сил увеличивать объем грудной клетки при вдохе и наполнять свежим воздухом легкие. Поэтому при погружении более чем на 1,5м можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на этой глубине.

На какую глубину возможно погружение?

— искатели жемчуга — 30 м
— рекордное погружение человека без специального оснащения — 105 м
— погружение с аквалангом — 143 м
— в мягком скафандре — 180 м
— в жестком скафандре — 250 м
— в батискафе — 10 919 м

Мы выяснили, что Паскаль, используя открытый им закон, в ходе проведенных им экспериментов изобрел шприц, гидравлический пресс и усовершенствовал барометр.

II. Мы нашли простые иллюстрации закона Паскаля:

1.В полиэтиленовый пакет наберем воды и завяжем. Если на него надавить рукой, то он прорвется, и вода вытечет. Однако заметим: пакет прорывается не обязательно в том месте, где на него давят.

Вывод: следовательно, давление, оказываемое на одну часть пакета, распространяется в другие части.

2.Еще один простейший опыт с воздушным шаром: если наступить на него, то шар будет выпирать со всех сторон, а не с одной стороны.

Вывод: об этом и гласит закон Паскаля – жидкость, которая является воздухом в данном случае, заключена в шар. Вы оказали давление на шар, наступив на него, заставляя шар равномерно распределить давление.

3. Изучили информацию из опытов программы «Галилео»:

III. Провели самостоятельно эксперименты с известным «Картезианским водолазом»:

Налили воду в пластиковую бутылку, опустили туда спичку с намотанным небольшим куском проволоки, чтобы списка держалась в равновесии у поверхности воды. Закрыли бутылку крышкой.

Будем нажимать рукой на бутылку по очереди в различных ее местах и заметили, что наш водолаз тонет в воде, при нажатии в любых местах. Т.е. когда мы увеличиваем давление внутри сосуда он тонет, а всплывает при уменьшении давления. Это происходит из-за изменения объёма заключённого внутри него воздушного пузырька.

Вывод: опыт с этой игрушкой свидетельствует о том, что давление в жидкости передаётся и действует по всем направлениям.

IV. Анализ результатов и выводы:

1. Проведя эксперименты, мы изучили закон Паскаля и выявили возможные его применения в повседневной жизни.

2. Мы выяснили, что знание закона Паскаля, действительно очень сильно нужно тем, кто увлекается подводным плаванием и не только…

3. Мы выяснили, что применяя закон Паскаля, мы можем сконструировать лейку для цветов из пластиковой бутылки в домашних условиях.

4. Знание закона Паскаля необходимо и в медицине, например, применение шприцов и других приборо в с подобным принципом.

Дополнительные материалы:

2. Познавательное видео:

3. Эксперимент из программы Галилео:

iteach.vspu.ru

Науколандия

Статьи по естественным наукам и математике

Закон Паскаля для жидкостей и газов

Природа давления жидкости, газа и твердого тела отличается. Хотя у давлений жидкости и газа различная природа, у их давлений есть один одинаковый эффект, отличающий их от твердых тел. Этот эффект, а точнее физическое явление, описывает закон Паскаля.

Закон Паскаля утверждает что, производимое внешними силами давление в какое-то место жидкости или газа, передается по жидкости или газу без изменения в любую точку. Этот закон был открыт Блезом Паскалем в XVII веке.

Закон Паскаля означает, что если, например, надавить на газ с силой в 10 Н, и площадь этого давления будет 10 см 2 (т. е. (0,1 * 0,1) м 2 = 0,01 м 2 ), то давление в месте приложения силы увеличится на p = F/S = 10 Н / 0,01 м 2 = 1000 Па, и на эту величину увеличится давление во всех местах газа. То есть давление передастся без изменений в любую точку газа.

То же самое характерно для жидкостей. А вот для твердых тел — нет. Это связано с тем, что молекулы жидкости и газа подвижны, а в твердых телах, хотя и могут колебаться, но остаются на своем месте. В газах и жидкостях молекулы перемещаются из области с более высоким давлением в область с более низким, таким образом давление во всем объеме быстро выравнивается.

Закон Паскаля подтверждается опытом. Если в резиновом шарике, наполненном водой, проколоть очень маленькие дырочки, то вода будет сквозь них капать. Если теперь надавить в какое-нибудь одно место шарика, то из всех дырок, независимо от того, как далеко они находятся от места приложения силы, вода польется примерно одинаковыми по силе струйками. Это говорит о том, что давление распространилось по всему объему.

Закон Паскаля находит практическое применение. Если на небольшую площадь поверхности жидкости подействовать определенной силой, то увеличение давления произойдет по всему объему жидкости. Это давление может совершить работу по перемещению большей площади поверхности.

Например, если на площадь S1 подействовать силой F1, то во всем объеме создастся дополнительное давление p :

Это давление оказывает силу F2 на площадь S2:

Отсюда видно, что чем больше площадь, тем больше сила. То есть, если мы произвели небольшую силу на маленькую площадь, то она превращается в большую силу на большей площади. Если в формуле заменить давление (p) на первоначальную силу и площадь, то получится такая формула:

Перенесем F1 в левую часть:

Отсюда следует, что F2 во столько раз больше F1, во сколько S2 больше S1.

На основе такого выигрыша в силе создаются гидравлические прессы. В них к узкому поршню прикладывается небольшая сила. В результате в широком поршне возникает большая сила, способная поднять тяжелый груз или давить на прессуемые тела.

«небольшую силу на маленькую

Оставлен Иван Пт, 02/02/2018 — 13:57

«небольшую силу на маленькую площадь, то она превращается в большую силу на большей площади» «Отсюда следует, что F2 во столько раз больше F1, во сколько S2 больше S1» — что за бред?? Наоборот всё!!

scienceland.info

Применение закона Паскаля. Пневматические инструменты, гидравлические машины

Разделы: Физика

    Изучить физические основы работы и устройства пневматических инструментов и гидравлического пресса.
  • Продолжить работу по расширению кругозора учащихся, повышению интереса к предмету.

    компьютер, мультимедиапроектор,
  • экран, колесо, макет вагона, гидравлический пресс.

стакан с водой,

  • два шприца разного диаметра, трубка.
  • “Душа науки – это практическое применение ее открытий”
    У. Томсон

    I. Изучение новой темы

    Учитель: Сегодня мы познакомимся с примерами того, как законы физики приходят на помощь человеку в его практической деятельности; рассмотрим принцип действия пневматических инструментов и гидравлических машин.

    – Как читается закон Паскаля?

    Ученик: Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинокого во всех направлениях.

    У. Что означает слово “Пневмотическое”? (Дыхание, ветер)

    – Ротики закрываем, зажимаем нос, попробуем выдохнуть. Что ощущаете?

    Ученик: Увеличение давления в ротовой полости в ушах.

    Ученик: Уменьшили объем легких и давление увеличивается в легких и оно передается в ротовую полость.

    Учитель: Правильно. Молодец. Что означает слово гидравлический? (Гидравликос – водяной.)

    – Для того, чтобы вода двигалась по трубке что необходимо? (Давление)

    – Что такое механическое давление?

    Опыт: Отодвинули поршень. Вокруг шприца есть давление? (Да, атмосферное)

    Оно одинаково со всех сторон и поршень не движется.

    Учитель: Какой поршень отодвинуть легче? (Маленький. На большой поршень сила атмосферного давления действует больше и поэтому трудно отодвинуть)

    Располагаем шприц вертикально, закроем пальцем отверстие и попробуем выдвинуть поршень. Воздух может войти в шприц? (Нет) Значит там вакуум. Почему поршень возвращается назад? (За счет атмосферного давления)

    Причина возникновения атмосферного давления? (Земное притяжение. Верхние слои давят на нижние …)

    С какой радости атмосфера давит верх на поршень? (По закону Паскаля)

    Если где-то в воздухе мы создаем давление, оно может передаваться?

    Ученик. Да, по закону Паскаля.

    Учитель: Соединяем шприцы. Давим на один из шприцов. Что происходит? Давлю вниз. А почему поршень движется вверх?

    При увеличении объема воздуха под поршнем давление уменьшается. А что происходит с атмосферным давлением? (Не меняется)

    Почему маленький поршень движется медленно?

    Ученик: Мешает сила трения.

    Учитель: Как уменьшить трение?

    Ученик: Отполировать, смазать маслом.

    Учитель: Итак, мы выяснили, что давление воздуха можно передать. Где это используется? Где используется похожая система?

    Ученик: В насосе, но там один поршень. В автобусе. Открывание двери.

    Учитель: Как вы думаете, надежна ли эта система?

    Ученик: не совсем герметично.

    Учитель: Берем маленький шприц, выдвигаем поршень, закрываем отверстие и попробуем опустить. Трудно? Почему? Вспомним свойства воздуха.

    Ученик: Воздух сжимаем и упруг.

    Учитель: Всасываем воду в шприц. Заполняем до половины. Закрываем пальчиком и попробуем сжать воду. Получается? (Нет)

    Учитель: А почему воздух можно сжать, а воду нет?

    Ученик: Молекулы воздуха далеко расположены друг от друга. А в жидкости между ними –одна молекула?

    Учитель: Лучше держит и передает давление воздух или вода?

    Учитель: Распространяется ли закон Паскаля на воду? (Да.) Трубка должна быть прямая или кривая?

    Учитель: Где с помощью жидкости передают давление? (Тормоза у машин)

    Тормозная жидкость находится в трубке, которая соединяется с цилиндром с поршнем. Сейчас попробуйте нажимать на один и другой поршень. Что замечаете?

    Ученик: На маленький поршень легче нажимать. Большой цилиндр у колеса, а маленький у педали. Окончание поршня – тормозная колодка.

    Демонстрация работы тормоза

    Учитель: Для чего на конце поршня шероховатость? (Для увеличения силы трения)

    Выводы: Передача давления воздухом используется в системе привода открывания дверей в автобусе, в вагонах поездов и других транспортных средств.

    Передача давления жидкостями используется в тормозной системе автомобилей.

    Учитель: Гидравлический пресс. Что это такое?

    Ученик: Это система из двух цилиндров разного диаметра с поршнями. Цилиндры соединены с трубкой.

    Учитель: По большому счету мы уже получили гидравлический пресс. Давим на маленький. Что происходит с большим? И обратно. На какой поршень легче давить? Давим на маленький и попробуем придержать большой. Трудно? Значит. С маленькой силой можно получить большую силу!

    Итак, назначение пресса – увеличение силы.

    Что там под поршнем?

    Учитель: Какое? Сливочное? (Минеральное) Почему масло а не вода?

    Ученик: Масло уменьшает трение, обеспечивает герметичность, от масла не ржавеют детали.

    Мы прикладываем силу к маленькому поршню Fм , площадь поршня Sм . Если мы давим с какой то силой на малый поршень, что в жидкости возникает?

    Учитель: Возникает, то передается? (Да) Значит в большом поршне также возникает давление Fб. Как читается закон Паскаля? Я уже забыла.

    Что можно сказать о давлениях рм и рб?

    Ученик: Они равны.

    Как в математике называете вы такую запись?

    Учитель: Применим основное свойство пропорции и получим

    Сила Fб во сколько раз больше силы Fм, во сколько раз площадь большего поршня Sб больше площади малого поршня Sм

    Демонстрация видеофрагмента. Применение гидравлической машины

    Благодарю вас за работу. Осталось подвести итог. Что же мы узнали сегодня? (Слайд 3) Приложение 1

    1. Где используется передача давления воздухом?
    2. Где используется передача давления жидкостями?
    3. Какой выигрыш в силе даёт гидравлический пресс?
    4. Какой закон используется у устройствах пневматических инструментов и гидравлических машин?

    Интерактивная задача.
    Оценки за урок.

    Домашнее задание: Выяснить принцип работы системы умывания ветрового стекла автомобиля. Сделать модель системы.

    xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

    Закон Паскаля: формула и применение

    Если мы положим на стол тяжелую стопку книг, то мы увеличим давление не только на стол, но и соответственно, на пол под столом. Стены, потолок, окна и двери этого давления на себе не почувствуют.

    Даже если мы сложим на стол всю одежду из шкафов, еду из холодильника, телевизор, гантели и вдобавок взгромоздимся с ногами сами, стены и потолок не ощутят никаких изменений. Разве что их может задеть щепкой от разлетевшегося под весом всего этого добра стола, но изменения в давлении на них будут равны нулю. С газами и жидкостями дело обстоит иначе. Если в закрытом сосуде мы изменим давление на наполняющую сосуд жидкость или газ, то изменение в давлении ощутят на себе абсолютно все стенки этого сосуда.

    В чем состоит закон Паскаля?

    Можно самостоятельно проделать опыт, наглядно подтверждающий это явление. Для этого необходимо взять плотный резиновый шарик и наполнить его водой, а потом завязать или закупорить как-то иначе. Аккуратно, чтобы не порвать, проделываем иголкой несколько дырок в разных местах наполненного водой шарика. Сквозь дырки начинает сочиться вода. А теперь, если мы сожмем шар в руках, мы увидим, что вода начинает выливаться гораздо активнее абсолютно через все отверстия. То есть, увеличив давление в местах сжатия, мы видим, что давление увеличилось также одинаково во всех направлениях, на все стенки сосуда, то есть, в данном случае, шарика.

    То же самое будет, если наполнить шарик дымом. Это происходит вследствие того, что активно перемещающиеся частицы жидкости и газа перемешиваются по всему объему, и давление, уменьшившее объем для их свободного перемещения в одном месте, вызовет такое же уменьшение объема по всем направлениям. В этом и состоит закон Паскаля: жидкости и газы передают оказываемое на них давление по всем направлениям одинаково. Закон этот был открыт в 17 веке французским ученым Паскалем и потому носит его имя.

    Формула закона Паскаля и его применение

    Закон Паскаля описывается формулой давления:

    p=F/S,

    где p – это давление,
    F – приложенная сила,
    S – площадь сосуда.

    Из формулы мы видим, что при увеличении силы воздействия при той же площади сосуда давление на его стенки будет увеличиваться. Измеряется давление в ньютонах на метр квадратный или в паскалях (Па), в честь ученого, открывшего закон Паскаля. Его применение лежит в основе многих устройств и довольно распространено в производстве. Это, в частности, гидравлические прессы, пневматические тормоза и инструменты и многое другое.

    www.nado5.ru

    Это интересно:

    • Имущественный налог инвалид 2 группы Имущественный налог инвалид 2 группы МОСКВА И МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ: +7 (499) 653-60-72 доб. 360 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ И ЛЕНИГРАДСКАЯ ОБЛАСТЬ: +7 (812) 426-14-07 доб. 306 РЕГИОНЫ, ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НОМЕР: +8 (800) 500-27-29 доб. 126 Налоговые […]
    • Киров субсидии по жкх КОГАУ "Многофункциональный центр предоставления государственных и муниципальных услуг" Единый бесплатный телефон 8 800 707-43-43 Кировчане могут получить субсидию на оплату коммунальных услуг в центрах «Мои документы» Во всех […]
    • Правила в детском отделении Государственное учреждение здравоохранения "Консультативно-диагностический центр для детей № 1" Волгоград, 400079 ул.им.Кирова, 149б _ Регистратура: _ (8442) 42-14-14 (8442) 42-00-45 Волгоград, 400021, ул.им.Воронкова,78а _ […]
    • Юристы г ноябрьск Юристы в Ноябрьске Расстояние от центра: 2.7 км. +5 ✉ Адрес Ямало-Ненецкий АО, г.Ноябрьск, пр.Мира, д. 61, 1 этаж ☎ Телефон +7 (919) 550-93-07 ⌚ Часы работы ежедневно, 08:00-20:00 Расстояние от центра: 3.1 км. […]
    • Минск нотариус советский район Нотариальные . О недвижимости Республики Беларусь Нотариальные конторы в Минске Вск, Янв 30. 2011 Нотариальные конторы, нотариус, услуги нотариуса, заверение документов, нотариус Минск. Государственные нотариальные конторы города […]
    • Лаборатория экспертизы ростов Экспертиза труда Добро пожаловать на официальный интернет ресурс компании ООО «Экспертиза Труда» Мы занимаемся проведением широкого спектра лабораторных испытаний в рамках специальной оценки условий труда и производственного контроля […]