§38. Передача тиску рідинами та газами

Передача тиску рідинами та газами.

Закон Паскаля

Ми вже знаємо, що окремі шари та дрібні частинки рідини та газу вільно переміщуються відносно один одного в усіх напрямках, на відміну від твердих тіл. Це можна підтвердити простим досвідом: якщо подути на поверхню води в склянці, то вода почне рухатися.

Через те, що частинки газу та рідини рухливі, тиск, що чиниться на них, передається не тільки в напрямку дії сили, що надається, а в кожну точку рідини або газу.

якому знаходиться газ. Частинки

газу рівномірно розподіляються

по всій посудині. Посудина зверху

закритий поршнем, який може

переміщатися вниз та вгору.

Натиснути на поршень так, щоб

він трохи поринув у посудину і

стиснув газ. Через війну частки, рис. 1

що знаходяться під поршнем, ущільнювач-

няться ( рис.1б).

Рухаючись, частинки газу будуть переміщатися по всіх напрямках і в результаті цього переміщення їхнє розташування знову стане рівномірним, але вже щільнішим, ніж раніше ( рис.1в). В результаті тиск газу усюди збільшиться. З цього можна зробити висновок, що додатковий тиск передається всім часткам газу.Якщо, наприклад, тиск на газ біля поршня збільшиться на 1 Па, то у всіх точках всередині газутиск стане більше стільки ж, т. е. на 1 Па. Тиск газу і поршень, і стінки судини, і дно судини також збільшиться на 1 Па.

У 1648 році французький вчений Блез Паскаль досвідченим шляхом підтвердив, що тиск рідини залежить від висоти її стовпа. Він вставив у закриту бочку, наповнену водою, трубку діаметром 1см2, довжиною 5 м і, піднявшись на балкон 2-го

Коли вода в ній піднялася до висоти ~ 4 м,

тиск води в ній збільшився настільки, що в

міцній дубовій бочці утворилися щілини, через

які потекла вода.

Закон Паскаля говорить:

тиск, що виробляється на рідину або газ,

передається в будь-яку точку об'єму рідини та

газу без змін у всіх напрямках.

Закон пояснюється рухливістю частинок рідин-

тій і газів у всіх напрямках.

Нам не потрібно повторювати досвід

Паскаля з бочкою, але ми можемо скористатися

трубкою Паскаля для підтвердження істинності

його затвердження.

ллється вода. Поршень тисне на поверхню води у трубці. Частинки води, що знаходяться під поршнем, ущільнюючись, передають тиск поршня іншим, більш глибоким шарам.

З досвіду випливає, що тиск поршня передається в кожну точку рідини, що заповнює кулю і в результаті тиску частина води виштовхується.

з отворів у всіх напрямках.

Якщо кулю заповнити димом

(рис.2б) і всунути поршень у трубку, то з усіх

отворів кулі виходитимуть

цівки диму. Цей досвід також

підтверджує, що гази, як і

рідини, передають вироблене

на них тиск на всі боки без а) б)

змін. рис.2

Закон Паскаля покладено основою устрою багатьох механізмів.

Пневматична система водопостачання.

Принцип роботи:

Насос з водоймища закачує в бак воду, що стискає повітряну подушку, в результаті частинки повітря, що стискаються, ущільнюються і, отже, тиск збільшується. При досягненні тиску повітря 400 000 Н/м2 насос відключається і припиняє закачувати воду в бак.

За Законом Паскаля тиск, що чиниться на рідину (або газ), передається в будь-яку точку обсягу рідини (або газу) без змін у всіх напрямках. Тому при відкритті крана вода під дією тиску повітря магістральним трубопроводом піднімається в будинки.

Це спрощена схема гідравлічного витягу, який встановлюється на самоскидах.

Призначення рухомого циліндра – збільшення висоти підйому поршня. Для опускання вантажу відкривають кран.

Урок: Закон Паскаля

Вивчивши цей урок, ви знатимете, як рідини передають чинний на них тиск.

Тема: Тиск твердих тіл, рідин та газів

Урок: Закон Паскаля

1. Згадаймо, як рухаються молекули речовини

Перш ніж безпосередньо перейти до вивчення закону Паскаля тиску газу, згадаємо, як рухаються молекули твердих тіл, рідин та газів (Рис. 1).

Мал. 1. Молекулярна будова твердих, рідких та газоподібних тіл

Молекули твердих тіл коливаються біля своїх рівноважних положень, а молекули рідин та газів мають відносну свободу для руху. Вони можуть переміщатися один до одного. Саме ця особливість у русі молекул рідини та газу дозволяє тиск, що виробляється на рідину або газ, передавати не тільки у напрямку дії сили, а в усіх напрямках. Проаналізуємо цей процес докладніше, стадію за стадією.

2. Передача тиску газами та рідинами

Розглянемо циліндр, в якому знаходиться газ (наприклад, повітря) і закритий рухомим поршнем. Це може бути, наприклад, медичний шприц, наконечник якого закрили запаяною з одного кінця трубкою, щоб повітря не могло вийти зі шприца (Рис. 2).

Мал. 2. Демонстрація стисливості повітря

Якщо вплинути на поршень шприца деяким зусиллям, він переміститься вниз. Відтак обсяг газу, укладеного в шприці, зменшиться. З іншого боку, збільшуючи силу, прикладену до поршня, ми збільшуємо тиск, що чиниться на газ. Що відбувається при цьому з тиском газу в інших частинах шприца, що не примикають впритул до поршня?

Мал. 3. Розподіл молекул газу під рухомим поршнем

Молекули газу циліндрі хаотично рухаються, але у середньому розподілені за його обсягом рівномірно (Рис. 3а). Тиск газу на стінки, дно циліндра та на поршень обумовлено ударами молекул.

Перемістимо поршень вниз (Мал. 3б). У перший момент відстань між молекулами газу в безпосередній близькості від поршня зменшиться, молекулярні шари, що примикають до поршня, підійдуть один до одного. Кількість ударів молекул про поршень побільшає, тобто тиск газу на поршень збільшиться. В інших частинах циліндра середня відстань між молекулами не зміниться, оскільки для переміщення молекул потрібно деякий час.

Через деякий дуже невеликий час молекули газу внаслідок зіткнень одна з одною та стінками судини перерозподіляться так, що середня відстань між ними знову стане однаковою у всіх частинах судини. Однак, оскільки загальна кількість молекул у герметичному циліндрі не змінилася, а об'єм циліндра став меншим, то тепер середня відстань між молекулами тепер буде меншоюніж до переміщення поршня (Рис. 3в). Іншими словами, збільшиться щільність розташування молекул газу. А це, у свою чергу, призводить до збільшення числа ударів молекул об стінки судини. у всіх частинах судиниа не тільки поблизу поршня. Відповідно, тиск, що виробляється на газ за допомогою поршня, передається у всі точки газу.

Аналіз поведінки молекул рідини показує, що рідини поводяться так само.

3. Закон Паскаля

Тиск, що виробляється на рідину або газ, передається без змін будь-яку точку рідини або газу.

Це твердження має назву закону Паскаля.

Справедливість закону Паскаля можна продемонструвати за допомогою приладу, який називається кулею Паскаля. Він є куля з невеликими отворами, розташованими по всій його поверхні. Куля з'єднана з циліндром, закритим рухомим поршнем. Прилад заповнюють водою чи димом. Якщо прикладати до поршня силу, то рідина або задимлене повітря витікають з усіх отворів кулі, а не тільки з тих, що розташовані навпроти поршня (Рис. 4).

Мал. 4. Куля Паскаля

4. Застосування закону Паскаля

Властивість рідин і газів, описане законом Паскаля, знаходить широке застосування в техніці та нашому повсякденному житті. Наприклад, якби закон Паскаля не виконувався, неможливо було б створення водопроводу, нафто- та газопроводів. Адже водопровідні та газові труби по дорозі до споживачів зазнають великої кількості вигинів, проте тиск, створюваний насосами, що нагнітають воду, нафту або газ, передається без змін від насоса до пунктів призначення. Системи гальмування поїздів на залізниці або системи відчинення дверей в електропоїздах та метро також працюють завдяки закону Паскаля.

Спробуйте уявити собі, що було б, якби в трубах замість рідини чи газу був пісок!.. Він не підкоряється закону Паскаля.

Список літератури

1. Перишкін А. В. Фізика. 7 кл. - 14-те вид., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.

2. Перишкін А. В. Збірник завдань з фізики, 7-9 кл.: 5-те вид., стереотип. - М: Видавництво «Іспит», 2010.

3. Лукашик В. І., Іванова Є. В. Збірник завдань із фізики для 7–9 класів загальноосвітніх установ. - 17-е вид. - М.: Просвітництво, 2004.

©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторство, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2016-02-16

«Тиск у рідині та газі» - Напір води. Посуд з водою. Поясніть дію фонтану. Визначити тиск води. Посудина щільно закрита пробкою. Розрахунок тиску у рідині. Тиск рідини залежить від глибини. Брусок. Тиск газу. Тиск рідини та газу. Тиск рідини. Гас.

«Тиск рідини в посудині» - графік залежності тиску всередині рідини від глибини. Визначте тиск нафти на дно цистерни. Розрахуємо тиск рідини на дно судини. Що свідчить досвід. Визначте висоту стовпа гасу. Що показують нам ці досліди. Глибина відлічується від поверхні рідини. Тиск не залежить від площі дна судини та від форми судини.

«Передача тиску рідинами та газами» - Тиск. Експериментальне завдання. Як читається закон Паскаля. Правила техніки безпеки. Передача тиску рідинами та газами. Тиск у повітряній кульці. Тиск твердих тіл. Закон Паскаля. Спостереження. Тиск зовнішнього повітря. Тверді тіла. Шліфувальні машини. Молекули. Молекули рідини.

«Тиск рідини» - Словник. Шлюзи. Манометр – прилад для вимірювання тиску газів чи рідин. . Рідини. P1 = P2 = P3, т.к. H = const та S = const fд> P ж fд = pж fд< pж. Содержание. Давление. Сообщающиеся сосуды-сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. 1) Водомерное стекло. 2) Артезианский колодец. 3) Шлюзы.

«7 клас Тиск рідини» - Тиск рідини. Зовсім інакше передають зовнішній тиск рідини та гази. Тиск. Висновок. Гідравлічний прес. Навколо нас багато рідин. Закон Паскаля.

«Тиск води» - Як у математиці називається така залежність між Х та У? Людина не зможе дихати. Дві скляні трубки з'єднані гумовою трубкою. Як зміниться тиск води на дно судини? Спеціальні засоби для плавання під водою Розв'яжи задачі! Чому у звичайних земних умовах у рідинах та газах завжди є тиск?

Всього у темі 6 презентацій

Передача тиску газами, рідинами та твердими тілами. Закон Паскаля та його застосування у гідравлічних машинах

Тверді тіла передають тиск, що виробляється на них, у бік дії сили. Для визначення тиску (p)необхідно силу (F),діючу перпендикулярно поверхні, розділити на площу поверхні ()- Тиск вимірюють у паскалях: 1 Па = 1 Н/м 2 . Тиск, що виробляється на рідину та газ, передається не тільки у напрямку дії сили, а в кожну точку рідини чи газу. Це пояснюється рухливістю частинок газу та рідини. Закон Паскаля. Тиск, що чиниться на рідину або газ, передається без зміни в кожну точку рідини або газу.Підтвердженням закону є досліди з кулею Паскаля та робота гідравлічних машин. Зупинимося на роботі цієї машини (див. мал.). F 1і F 2- сили, що діють на поршні, S 1і S 2- Площі поршнів. Тиск під малим поршнем. Під великим поршнем. За законом Паскаля p 1 = p 2 т.е. тиск у всіх точках рідини, що покоїться однаково, або, звідки. Машина дає виграш у силі в стільки разів, у скільки разів площа великого поршня більша за площу малого. Це спостерігається в роботі гідравлічного преса, що використовується для виготовлення сталевих валів машин, залізничних коліс або вичавлювання олії на олійних заводах, а також у гідравлічних домкратах.

Атмосферний тиск. Прилади вимірювання атмосферного тиску. Повітряна оболонка Землі та її роль у життєдіяльності людини

Атмосфера- повітряна оболонка навколо Землі, що тягнеться на висоту кількох тисяч кілометрів. Внаслідок дії сили тяжіння повітряний шар, прилеглий до Землі, стиснутий найбільше і передає тиск, що виробляється на нього, по всіх напрямках. В результаті цього земна поверхня і тіла, що знаходяться на ній, зазнають атмосферного тиску. Вперше виміряв атмосферний тискіталійський фізик Торрічеллі за допомогою скляної трубки, запаяної з одного кінця та заповненої ртуттю (див. рис.). Тиск у трубці на рівні аастворюється силою тяжкості стовпа ртуті заввишки h = 760 мм, у той же час на поверхню ртуті у чашці діє атмосферний тиск. Ці тиски врівноважують один одного. Так як у верхній частині трубки після опускання ртутного стовпа залишився безповітряний простір, вимірявши висоту стовпа можна визначити чисельне значення атмосферного тиску за формулою: р = = 9,8 Н/кг × 13 600 кг/м 3 × 0,76 м = 101 300 Па = 1013 ГПа. Приладами для вимірювання атмосферного тиску є ртутний барометрі барометранероїд.Принцип дії останнього заснований на стисканні порожнистої гофрованої металевої коробочки та передачі її деформації через систему важелів на стрілку-покажчик. Барометр-анероїд має дві шкали: внутрішня проградуйована в мм рт. ст. (1 мм рт. ст. ст. = 133,3 Па), зовнішня - у кілопаскалях. Знання атмосферного тиску дуже важливе для передбачення погоди на найближчі дні. Тропосфера(нижній шар атмосфери) являє собою завдяки дифузії однорідну суміш азоту, кисню, вуглекислого газу та пари води. Ця суміш газів і підтримує нормальну життєдіяльність всього живого Землі. Шкідливі викиди в атмосферу забруднюють довкілля. Наприклад, аварія на Чорнобильській АЕС, аварії на атомних підводних човнах, викиди в атмосферу промислових підприємств тощо.

Мета уроку:

• знайти загальне у русі частинок під час передачі тиску рідинами і газами;
• повідомити учнів закон Паскаля.

Тип та вид уроку: вивчення нового матеріалу, урок-розмова.

Методи навчання: евристичний метод, пояснювально-репродуктивний, спонукальний, пошуковий

Прилади та матеріали: дошка, цвях, молоток, трубка з поршнем, гумова кулька, пісок річковий, склянка з підфарбованою рідиною, шар Паскаля.

Хід уроку:

I. Актуалізація опорних знань.

1. Яку будову мають тверді, рідкі та газоподібні речовини?
2. Як рухаються молекули у твердих, рідких та газоподібних речовинах?
3. Назвіть основні властивості твердих тіл, рідких та газоподібних речовин.

ІІ. Викладення нового матеріалу.

Усі тіла складаються з молекул та атомів. Ми розглянули три різних агрегатних стану речовини і, виходячи з будови, вони різні за властивостями. Сьогодні ми маємо познайомитися з впливом тиску на тверді, рідкі та газоподібні речовини. Розглянемо на прикладах:

1. Вбиваємо цвях молотком у дошку. Що спостерігаємо? У якому напрямі діє тиск?

(Під тиском молотка цвях входить у дошку. У напрямку дії сили. Дошка та цвях - це цілісні тверді тіла.)

2. Візьмемо пісок. Це тверда сипуча речовина. Трубку з поршнем наповнимо піском. Один кінець трубки при цьому закритий гумовою плівкою. Давимо на поршень і спостерігаємо.

(Пісок тисне на стінки плівки не тільки у напрямку дії сили, а й убік.)

3. А тепер подивимося, як поводиться рідина. Наповнимо трубку рідиною. Давимо на поршень, спостерігаємо та порівнюємо з результатами попереднього досвіду.

(Плівка набуває форми кулі, частинки рідини тиснуть у різних напрямках однаково.)

4. Розглянемо з прикладу газу. Надуємо кулю.

(Тиск передається частинками повітря в усіх напрямках однаково.)

Ми розглянули дію тиску на тверді сипкі, рідкі та газоподібні речовини. Яку подібність ви помітили?

(Для рідин і газів тиск діє в різних напрямках однаково, а це є наслідком безладного руху величезної кількості молекул. Для твердих сипких речовин тиск діє у напрямку сили та в сторони.)

Пояснимо глибше процес передачі тиску рідинами та газами.

Уявіть, що трубка з поршнем заповнена повітрям (газом). Частинки у газі розподілені по всьому об'єму рівномірно. Давимо на поршень. Частинки під поршнем ущільнюються. Завдяки своїй рухливості частинки газу переміщатимуться по всіх напрямках, внаслідок чого їхнє розташування знову стане рівномірним, але щільнішим. Тому тиск газу усюди зростає. Отже тиск передається всім часткам газу.

Зробимо досвід із кулею Паскаля. Візьмемо порожню кулю, що має в різних місцях вузькі отвори, і приєднаємо її до трубки з поршнем.

Якщо набрати води в трубку і натиснути на поршень, вода поллється з усіх отворів кулі у вигляді струмків. (Діти висловлюють свої припущення.)

Сформулюємо загальний висновок.

Поршень тисне на поверхню води у трубці. Частинки води, що знаходяться під поршнем, ущільнюючись, передають його тиск іншим шарам, що лежать глибше. Таким чином, тиск поршня передається в кожну точку рідини, що заповнює кулю. В результаті частина води виштовхується з кулі у вигляді струмків, що випливають з усіх отворів.

Тиск, що виробляється на рідину або газ, передається без зміни до кожної точки обсягу рідини або газу. Це твердження називають Законом Паскаля.

Заповнимо таблицю.

Ми з вами спостерігали та встановили, що:

1. у твердому тілі тиск поширюється у напрямку дії сили;
2. тиск піщинок поширюється у напрямку дії сили та в усіх напрямках;
3. зробили припущення, що у рідинах (газах) тиск передається у всіх напрямках однаково;
4. з метою доказу спостерігали досвід із кулею Паскаля, наповненою водою;
5. узагальнивши все сказане, зробили висновок: тиск передається в рідинах (газах) по всіх напрямках однаково.

ІІІ. Закріплення матеріалу. Вирішення задач.

Вправа 14 (1,3), Л. № 480, 486-490

IV. Домашнє завдання. § 36, вправа. 14 (2,4), завдання 7.