Исследовательская работа. Зависимость давления от площади опоры показана в различных ситуациях. Рассмотрены наиболее актуальные проблемы для школы: катание на стульях, каблуки. В сельском хозяйстве, давление с/х техники на почву.
Вложение | Размер |
---|---|
davlenie_alina.docx | 53.01 КБ |
Оглавление
3 |
5 |
5 |
6 |
6 |
7 |
7 |
8 8 |
9 |
9 |
9 |
9 |
11 12 |
13 |
I. Введение…………………………………………………………..……………
II. Основная часть………………………………………………………………..
2.1 Понятие давления…………………………………………………………
III. Практическое применение…………………………………………………..
3.1 Расчёт давления человека на лыжах и без них………………………….
3.2 Расчёт давления на опору в разных положениях кирпича……………..
3.3.Расчет давления трактора гусеничного и колесного на почву…………
3.4 Расчет давления на пол ученика, сидящего на стуле…………..……….
3.5 Расчет давления на пол ученицы в обуви на каблуках…………………
IV. Давление в природе и технике………………………… ………….……….
4.1.Давление в природе……………………………………………………….
4.2.Использование давления в технике……………………………………...
4.3.Интересныефакты..……………………………………………….………
V. Выводы………………………………………………………………………..
Литература..…………..……………………………………………………….
Приложение……………………………………………………………………
Физика - наука о природе, об окружающих нас телах, о явлениях которые вокруг нас происходят. На уроках всегда интересно. Все что вокруг нас, все чем мы пользуемся в быту, создано благодаря законам физики.Меня заинтересовало значение давления в окружающем нас мире. Было интересно найти применение моих знаний в практических целях.
В классе мы следим за порядком. Тщательно моем полы и никак нельзя не обратить внимание на то, что линолеум во многих местах продавлен. Почему? Я люблю зимние прогулки. Стало интересно: почему можно проваливаться в сугроб, стоя без лыж, а на лыжах можно скользить по любым снежным горкам. В школе, садясь на жёсткий стул, устаешь, а на мягком кресле дома можно сидеть часами. Почему? Летом полоть траву легче, когда тяпка наточена.
Разглядывая различные машины и тракторы, мы обращаем внимание на различные размеры колёс. Почему у большегрузных машин и больших тракторов шины очень широкие? Слышала, как папа говорил, что весной в поле первыми выезжают гусеничные тракторы. Почему так? На железной дороге под рельсы кладут широкие шпалы. Зачем? Почему роза колется, почему кошка царапается, почему ежика не возьмешь голыми руками и еще много почему. Ответы на все эти и другие вопросы я попыталась найти в различных источниках. Изучая физику, в школе по учебнику Пурышевой Н. С., нам посоветовали найти материал на эту тему в учебниках других авторов. Я познакомилась с учебником физики 7 класса автора А.В. Перышкина, нашла интересные задачи в «Занимательной механике» Я.И.Перельмана, сравнила значения данных о давлении в «Справочнике по физике и технике» и данные взятые из Интернет. Прочла статьи по этой теме в «Энциклопедическом словаре юного техника» и «Энциклопедическом словаре юного физика». Изучила биографию Блеза Паскаля, в честь которого названа единица измерения давления. Поразило то, что юный Паскаль никогда не просил отца объяснить ему некоторые вопросы, касающиеся физики и геометрии ответы искал сам. Мне понравилось его высказывание:
Все наше достоинство – в способности мыслить.
Только мысль возносит нас, а не пространство
и время, в котором мы – ничто.
Постараемся же мыслить достойно –
в этом основа нравственности.
Мне захотелось поглубже изучить различные проявления давления твердых тел и надеюсь получить ответы на мои вопросы в ходе исследования.
Цель моего исследования:
Знакомство и изучение понятия давления.
Исследование практического применения и учета давления в жизни человека и
живой природы.
Я сформулировала следующие задачи:
Нам неоднократно приходилось наблюдать, как действие одной и той же силы приводит к разным результатам. Например, как бы сильно мы не давили на доску, нам вряд ли удастся проткнуть её пальцем. Но, действуя с той же силой на шляпку канцелярской кнопки, мы легко загоняем острый конец в ту же самую доску. Чтобы не проваливаться в глубокий снег, человек надевает лыжи. И хотя вес человека при этом не меняется, на лыжах он не продавливает поверхность снега. (Приложение, рис.1)
Эти и множество других примеров показывают, что результат действия силы зависит не только от её численного значения, но и площади поверхности, одна и та же сила оказывает разное давление.
Давлением называют отношение силы, действующей на поверхность тела перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности:
давление=силаплощадь
Давление принято обозначать буквой р. Поэтому можно записать формулу, используя буквенные обозначения (вспомним, что сила обозначается буквой F, а площадь – S):
p=FS
Давление показывает, какая сила действует на единицу площади поверхности тела. Единица давления – Паскаль (Па). Давление в один Паскаль оказывает сила в один Ньютон на площадь в один квадратный метр: 1 Па = 1 Н/1м².
Силу, которая создаёт давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.
Если умножить давление на величину площади поверхности, то можно вычислить силу давления:
сила давления = давление * площадь,
или то же самое в буквенных обозначениях:
F = p∙ S
Чтобы уменьшить давление, достаточно увеличить площадь, на которую действует сила. Например, увеличивая площадь нижней части фундамента, тем самым уменьшают давление дома на грунт. У тракторов большая опорная площадь гусениц, поэтому, несмотря на значительный вес, их давление на грунт не так велико.
В случаях, когда необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности (при этом сила давления остаётся той же). Так, для увеличения давления затачивают колющие и режущие инструменты – ножницы, ножи, иглы, кусачки. (Приложение, рис.2)
Практическое применение
3.1. Расчёт давления человека на лыжах и без них.
Для того, чтобы рассчитать давление человека, которое он оказывает, стоя на лыжах воспользуемся формулой:
p =
Моя масса равна 56 килограммов. Зная, что сила тяжести рассчитывается по формуле Fт = mg ; основная формула примет следующий вид: p = ; где S – площадь обеих лыж, зная размеры лыж, вычислим её.
Размеры лыжи 1,6м * 0,07 м; то S1 = 1,6 0,07 = 0,112 (м ²) (Это площадь одной лыжи, а у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:
p = 5602*0,112 =5600,224 = 2500= 2500Па
Теперь рассчитаем давление, которое я оказываю, стоя на полу. Вычислим размеры подошвы обуви с помощью палетки
S2 = 0,002м² (это площадь одной подошвы, у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:
Р2 = 5600,002*2 = 140000 Па
В результате полученных вычислений выяснили – давление на лыжах равно 2500 Па, а давление без лыж на опору 140000 Па.
Р 1 < Р 2
2500Па < 140000 Па в 56 раз
В результате полученных вычислений площадь лыж равна 0,224м², а площадь подошвы равна 0,004м².
S1 > S2
0,224м² > 0,004 м² в 56 раза.
Отсюда можно сделать следующий вывод: во сколько раз увеличиваем площадь опоры, во столько же раз уменьшается давление, которое мы создаем на опору.
3.2. Расчёт давления на опору в разных положениях кирпича.
Нам необходимо это сделать для того, чтобы выяснить, как делают кладку из кирпичей при строительстве? В каком из случаев будет оказываться меньшее давление?
Измерим экспериментально кирпич. Размеры кирпича 24см * 9см * 7 см. Для расчетов воспользуемся следующими формулами:
p = Fт = mg p =
Найдём площади граней:
S1 = 0,24м * 0,09м = 0,0216м²
S2 = 0,24м * 0,07м= 0,0168м²
S3 = 0,07м * 0,09 м = 0,0063м2
Взвесим кирпич m = 2 кг
Выполним необходимые расчёты.
р1 = 2*100,0216 Нм²= 200,0216 Па = 925 Па
р2 = 2*100.0168Нм = 200,0168 Па = 1190 Па
р3 = 2*10 Н0.0063м² = 3174 Па
Рассмотрев зависимость давления от площади опоры, приходим к выводу: во сколько раз увеличиваем площадь опоры, во столько же раз уменьшается давление, которое мы создаем на опору.
р1 (925Па) < р2 (1190Па) < р3 (3174Па), т.к.
S1 (0,0216м²) > S2 (0,0168 м²) > S3 (0,0063 м²)
3.3.Расчет давления трактора гусеничного и колесного на почву. (Приложение, рис.3)
p = Fт = mg p =
Найдем площадь гусеницы:
S1=2,5м*0,5м=1,25м2
Гусеницы две, значит S=2,5м2
Масса трактора 7800кг
Р= 7800*102,5=31200Па
Р=31,2кПа
Размеры части шины опирающейся на грунт, 0,7м*0,5м, колес 4
S=1,4м2
Масса трактора m=12 т=12000кг
Р = 12000*101,4 = 85714 Па
Р=85,7Па
Таким образом, трактор «Кировец» оказывает давление в 85,7Па31,2Па =2,75 раза
Вот почему весной почву обрабатывать лучше гусеничным трактором. (Приложение, рис.5)
3.4.Расчет давления на пол ученика сидящего на стуле: (Приложение, рис.7)
1.Масса ученика 40 кг, площадь опоры 0,007м2. Давление на пол 57 кПа
2.Масса ученика 40 кг, площадь опоры 0,0001м2. Давление на пол 4000кПа
3.5.Расчет давления на пол ученицы в обуви на каблуках: (Приложение, рис.8)
Р=450Н0,0006м²=750000Па=750кПа. Ранее мы считали, давление в обычной обуви 140 кПа. Во время ходьбы на каблуках, в отдельные моменты давление достигает 2МПа.
Результат очевиден, продавленный линолеум. ( Приложение, рис.9)
4.1.Давление в природе
Когда я знакомились с литературой по теме «Давление», то узнала очень много интересного и поучительного.
В животном мире это можно наблюдать. Это – клыки у зверей, когти, клювы и т.д.(Приложение,рис11)
(Приложение рис.10)
4.2.Использование давления в технике.
Для большегрузных автомобилей изготавливают очень широкие шины. Это позволяет снизить давление на дорогу. Давление следует уменьшать при движении по заболоченной поверхности. Для этого настилают деревянные чаги, по которым могут ехать даже танки.
Для уменьшения давления на почву ставят дополнительные колеса, а для обработки полей затачивают диски и бороны.(Приложение, рис.10)
Иглы, лезвия, режущие предметы остро оттачиваются, чтобы при малых силах на острие создавалось большое давление. Такими инструментами намного проще работать.
Со снимками, которые я сделала осенью на полях. Где появились всходы озимых, я обратилась к главному инженеру нашего хозяйства Липчанскому Владимиру Николаевичу. Я хотела узнать как с этой проблемой справляются в нашем хозяйстве и вообще . Вот что он ответил: «…Да, эта проблема всем известна. Техника поступает новая, мощная и все тракторы колесные. С этой целью уже в этом году мы закупаем и будем устанавливать дополнительную пару колес на тракторы .Гусеничные оказывают меньшее давление, но при этом уменьшается сцепление с землей и трактор пробуксовывая рушит плодородный слой почвы…»(Приложение , рис.6)
Почему на простом стуле сидеть жестко, в то время как на кресле, нисколько не жестко? Почему мягко лежать в верёвочном гамаке, который сплетён низ довольно твёрдых шнурков?
Нетрудно догадаться. Сиденье простого табурета плоско; наше тело соприкасается с ним лишь по небольшой поверхности, на которой и сосредоточивается вся тяжесть туловища. У мягкого кресла же сиденье вогнутое; оно соприкасается с телом по большой поверхности; по этой поверхности и распределяется вес туловища: на единицу поверхности приходится меньший груз, меньшее давление. (Приложение,рис.12)
После изучения зависимости давления от площади опоры мне стали более понятны способы спасения, людей провалившихся, на льду. (Приложение, рис.13)
Лежа человек производит меньшее давление так как площадь опоры на лед увеличивается ( я посчитала, примерно в 20 раз).
В ходе выполненной работы я глубоко узнала понятие «Давления» с физической точки зрения. Рассмотрела его применение в различных жизненных ситуациях, в природе и технике. Узнала значимость этого понятия для животного мира, рассмотрела случаи практического применения давления в жизни человека и живой природы. Рассчитала, применяя математические навыки и изучила закономерности проявления давления в следующих ситуациях:
В результате исследований были получены следующие выводы:
(Приложение, рис.15)
По результатам исследований был изготовлен плакат и распространен в школе.(Приложение, рис.16)
В своей работе я рассмотрела только давление твердых тел и его значение в практической деятельности человека. Но давление существует в жидкостях и газах, исследования по этим проявлениям давления еще предстоят.
Весенние чудеса
Анатолий Кузнецов. Как мы с Сашкой закалялись
Сказка про Серого Зайку
Владимир Высоцкий. "Песня о друге" из кинофильма "Вертикаль"
Три загадки Солнца