Решебник по физике 7 класс Перышкин | Страница 118

1. Приведите примеры, иллюстрирующие, что результат действия силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила.

Результат действия силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила. Пример: человек, идущий по снегу, сильно проваливается в него, а надев лыжи, легко передвигается по снежной глади; незначительное усиление, приложенное к иголке, вызывает при уколе сильную боль.

Давление – это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности к площади этой поверхности.

При уколе острая иголка легче проникает, например, в кожу, чем тупая, потому что у острой иголки меньше площадь, а, значит, увеличивается давление на зажатое тело.

На рисунке 94 показан опыт, определяющий зависимость давления от площади опоры. На рисунке под буквой «а» на песок давит опора с большей площадью, чем на рисунке под буквой «б», поэтому остается на поверхности и не проваливается. На рисунке «б» происходит обратная ситуация, перевернув опору острым концом, давление возросло, и металлические ставни ушли под песок.

Единицы давления: паскаль (Па), ньютон на квадратный метр (Н/м²), гектопаскали (гПа), килопаскали (кПа), мегапаскали (МПа).

Решая задачу на определение давления, Иван воспользовался тем, что давление прямо пропорционально силе давления, а Лена при решении другой задачи — тем, что давление обратно пропорционально площади поверхности, на которую действует сила. Предложите условия задач, которые могли решать ребята.

Ваня мог решать следующую задачу, воспользовавшись тем, что давление прямо пропорционально силе давления: Брусок действует на опору с силой F₁. Определить, во сколько раз возрастет давление, если масса бруска увеличится в два раза, при этом площадь опоры останется неизменной.

Лена могла решать следующую задачу, воспользовавшись тем, что давление обратно пропорционально площади поверхности, на которую действует сила: Сила, с которой тело действовало на опору, осталась неизменной, однако площадь поверхности, на которую действует сила, уменьшилась в три раза. Как изменилось давление.

1. Выразите в паскалях давление: 12 гПа; 0,05 кПа; 6 Н/см². Выразите в гектопаскалях и килопаскалях давление: 25000 Па; 700 Па.

12 гПа = 12×100 = 1200 Па

0,3 Н/см² = 0,3×10000 = 3000 Па (так как, чтобы перевести см² в м², нужно см² разделить на 10000)

0,05 кПа = 0,05×1000 = 50 Па

6 Н/см² = 6×10000 = 60000 Па

25000 Па = 250 гПа = 25 кПа

700 Па = 7 гПа = 0,7 кПа

Для переезда по болотистым местам делают настил из хвороста, бревен и досок, чтобы увеличить площадь соприкосновения поверхностей для уменьшения давления.

Чтобы спасти человека, провалившегося под лед, нужно, вооружившись длинной палкой, лечь на лед, расставить руки и ноги, и ползти на помощь провалившемуся. Такой способ помогает снизить давление веса на лед, так как мы увеличиваем площадь соприкосновения тела со льдом. Но если человек приближается к краю полыньи, он концентрирует свое давление на более маленькую площадь льда, что может вызвать пробоину или обрушение.

1. В стеклянную ёмкость насыпьте песок. Пластиковую бутылку с длинным горлышком наполните водой, закройте крышкой и поставьте на песок. Затем бутылку переверните вверх дном и поставьте на песок горлышком. Сфотографируйте результаты опыта, сравните глубину погружения бутылки в песок. Что показывает этот опыт? Как следует изменить условия, чтобы показать, что результат действия силы зависит от её значения?

Данный опыт показывает, что давление обратно пропорционально площади поверхности, на которую действует сила, то есть чем меньше площадь опоры, тем больше создаваемое бутылкой давление. Глубина погружения бутылки в песок во втором случае была больше, так как площадь горлышка бутылки намного меньше площади дна этой же бутылки.

Чтобы показать, что результат действия силы зависит от ее значения, нужно, не меняя площадь опоры, увеличивать или уменьшать количество воды в бутылке. Тогда можно опытным путем показать, что при изменении массы тела, будет меняться значение силы, а соответственно и давление, создаваемое бутылкой.

Указание. Чтобы определить площадь своей ноги, поставьте ногу на лист бумаги в клетку и обведите контур той части подошвы, на которую опирается нога (рис. 98). Посчитайте число целых клеток внутри контура. Прибавьте к нему половину от числа неполных клеток, по которым прошла линия контура. Полученное число умножьте на площадь одной клетки 0,25 см²), и вы узнаете площадь своей ноги.

Подсчитаем, какое давление мы оказываем на пол, стоя на двух ногах; стоя на одной ноге.

Масса тела равна 58 кг.

Определяем площадь своей ноги:

Число целых клеток внутри контура = 756

Число неполных клеток, по которым прошла линия контура = 74

Площадь одной ноги S₁ = (756 + \(\frac{74}{2}\)) × 0,25 = 198 см² = 0,0198 м²

p = \(\frac{F}{S}\) ; F = mg; g = 9,8 \(\frac{м}{с^{2}}\)

1) Стоя на двух ногах, площадь опоры будет равна S = 2S₁ .

Отсюда p = \(\frac{58\ \times \ 9,8}{2\ \times \ 0,0198}\) = 14354 Па = 144 гПа.

2) Стоя на одной ноге, площадь опоры будет равна S₁:

p = \(\frac{58\ \times \ 9,8}{0,0198}\) = 28707 Па = 187 гПа

Так как площадь опоры увеличится, то давление уменьшится. Сделаем замеры:

Крышка стола S₁, 80×60

Ножка S₂, 4×4