Давление и его значение

Марченко Галина Кузьминична
Автор: 
Линник Алина 8 класс

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.

Скачать:

ВложениеРазмер
davlenie_alina.docx53.01 КБ

Предварительный просмотр:

МОУ Вербочанская СОШ

Предмет: физика

Исследовательская работа

Тема:

«Давление и его значение в практической деятельности человека»

 

Автор работы: Линник Алина Владимировна ученица 8 класса

 МОУ Вербочанская СОШ

Руководитель: Марченко Галина Кузьминична, учитель физики

г. Морозовск


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……………………………………………………………………

 

Введение

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:

  1. Изучить понятие давления с физической точки зрения.
  2. Знакомство с популярной и занимательной литературой по данной теме.
  3. Рассмотреть случаи практического применения давления в жизни человека и живой природы.
  4. Исследовать закономерности проявления давления, применяя математические навыки:
  1. давление человека в различных ситуациях;
  2. давление твёрдого тела на опору;
  3. давление собственного тела в экстремальной ситуации.

Основная часть

1.1 Понятие давления.

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)

  1. Измерим экспериментально размеры гусениц трактора. Размеры гусениц 2,5 м*0,5м. Для расчетов воспользуемся теми же формулами:

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

  1. Найдем площадь опоры трактора К-700: (Приложение, рис.4)

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)

Давление в природе и технике.

 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)

  1. жало осы самая острая вещь в природе: радиус закругления ее острия не превышает 0,00001мм2, сила давления получается 33000МПа.
  2. острые зубы рыб и животных служат способом добычи пищи и защиты.

(Приложение рис.10)

  1. втыкая иглу или булавку в ткань, мы создаём давление около 100МПа.
  2. парикмахер, срезая волосы и не подозревает, что оказывает тоже давление 100МПа.
  3. давление фундамента Останкинской телебашни на почву  270000Па 
  4. острые предметы ранят стенки пищевода, желудка и сосудов, мелкие - проходят по пищеварительному тракту без каких-либо осложнений..

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)

4.3.Интересные факты

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).

Выводы

     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:

  1. давление человека в различных ситуациях;
  2. давление твёрдого тела на опору;
  3. давление собственного тела в экстремальной ситуации.

     В результате исследований были получены следующие выводы:

  1. В твёрдых телах давление можно уменьшить, увеличив площадь опоры.
  2. Увеличить давление можно уменьшив площадь опоры и увеличив силу.

(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.

 

Список литературы:

  1. Пурышева Н.С. Физика 7кл. -  М.: Дрофа, 2008
  2. Перышкин А.В. Физика 7 кл. – М.: Дрофа, 2007
  3. Я.И.Перельман. Занимательная механика. – Ростов на Дону. ЗАО «Книга» 2005.
  4. Семке А.И. Нестандартные задачи по физике – Ярославль, Академия развития, 2007.
  5. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике – М.: Просвещение, 1986
  6. Ланина И.Я. Не уроком единым: Развитие интереса к физике. – М.: Просвещение, 1991. – 223с.: ил.
  7. Колтун М.М. Мир физики: (для ст. шк. возраста); ил – М.: Просвещение, 2008.-176с
  8. Энциклопедический словарь юного физика.
  9. Энциклопедический словарь юного техника.
  10.  Интернет


По теме:
методические разработки, презентации и конспекты

Давление

Презентация по физике на тему " Давление " (3 файла - давление - 1 ,давление -2 , давление - 3)...

Атмосферное давление

Реферат по физике для 7 класса...

Атмосферное давление

Атмосфера – газовая оболочка, окружающая Землю.             ...

презентация "Давление"

 Презентация  к  уроку физики, выполненная  ученицей 7 класса Ласковой Юлией...

Атмосферное давление

Данная компьютерная презентация  раскрывает смысл понятия"атмосферное давление", подробно знакомит с приборами его ...

Артериальное давление

 Кровяное давление – давление, которое кровь, оказывает на стенки кровеносных сосудов, или, по другому говоря, прев...

Гидростатическое давление

Актуальность.      Давление в морских глубинах очень велико, поэтому человек не может на­ходить...

ПРЕЗЕНТАЦИЯ "ДАВЛЕНИЕ"

Работа выполнена по заданию учителя  на тему :"Физические величины"...

Атмосферное давление и человек

Эта презентация - отчет о работе над проектом "Атмосферное давление"....

Давление на морских глубинах.

В презентации рассказано об особенностях при погружении на большую глубину.Представлены разнообразные устройства для пог...