У якому середовищі діє закон паскаля. Закон Паскаля (Основне рівняння гідростатики). Залежність тиску в рідині від глибини

Щоб скористатися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Закон Паскаля» ТЕМА УРОКУ «Передача тиску рідинами та газами.

Ціль уроку: Сформулювати закон Паскаля. Досвідченим шляхом довести передачу тиску рідин та газів на всі боки.

Нові поняття Закон Паскаля, гідростатичний тиск, формула гідростатичного тиску.

Згадаймо: Від чого залежить тиск твердих тіл на поверхню? Тиск твердих тіл на поверхню залежить від сили тиску та площі опори

Тест на тему «Тиск твердих тіл» 1. Яку фізичну величину визначають за формулою р = F/s С) роботу; У) тиск; Е) швидкість; В) шлях. 2. Яка з наведених одиниць є основною одиницею вимірювання тиску? І) Ватт (Вт); В) Джоуль (Дж); В) Ньютон (Н); Р) Паскаль (Па) 3. Є дві цегли однакової маси та розмірів 1 2 Яка з цегли чинить менший тиск? А) 1; С) 2; Ж) тиск однаковий.

Правильна відповідь до тесту Запитання 1 2 3 Відповідь У Р А

Тиск твердого тіла на поверхню Паскаль 1 Па = 1 Н/м²

Експериментальне завдання 1 . Надуйте повітряну кульку. Чому кулька збільшує свій обсяг?

Висновок: Тиск газу на стінки кульки викликається ударами молекул газу і спрямований на всі боки однаково.

Чому повітряні кульки та мильні бульбашки круглі? Тиск газу на стінки судини (і на поміщене у газ тіло) викликається ударами молекул газу.

Газ тисне на стіни по всіх напрямках однаково!

Від чого залежить тиск газу Поставимо експеримент. Візьмемо два шприци і дві повітряні кульки. Наповнимо один шприц повітрям, інший гелієм. Надуємо кульки за допомогою даних шприців.

Від чого залежить тиск газу повітря гелій ρ = 1,29 кг/м³ ρ = 0,18 кг/м³

Даний експеримент підтверджує, що тиск газу залежить від його щільності: об'єм газу в кульках однаковий, але щільність повітря більша і кулька з повітрям більша, тому що тиск теж збільшується.

Величина тиску газу залежить від кількості та сили ударів молекул на одиницю поверхні

Від температури Від концентрації (числа частинок в одиниці об'єму) Тиск газу залежить від…

Досвід із кулею Паскаля

Закон Паскаля Тиск, що виробляється на рідину або газ, передається без зміни до кожної точки обсягу рідини або газу.

Блез Паскаль (1623–1662) – французький вчений, філософ. Він відкрив і досліджував ряд важливих властивостей рідин та газів, цікавими та переконливими дослідами підтвердив існування атмосферного тиску.

Експериментальне завдання 2 НІ! Рідини стисливі: натискаємо на одну частину рідини, цей тиск передається всім іншим частинам. Чи вдалося стиснути воду?

Небагато поговоримо: Чим відрізняються тверді тіла від рідин і газів з точки зору фізики? ВІДПОВІДЬ: Розташуванням молекул 2. Яка особливість поведінки молекул газу та рідини? ВІДПОВІДЬ: Рухомість 3. Чим створюється тиск газу чи рідини? ВІДПОВІДЬ: Ударами молекул газу або рідини об стінки судини. 4. Як газ чи рідина тисне на стінки судини? ВІДПОВІДЬ: по всіх напрямках однаково

1. Ми надуємо мильні бульбашки. Чому вони набувають форми кулі? 2. Чому вибух снаряда під водою згубний для організмів, що живуть у воді? 3. Чому у глибоководних риб при витягуванні їх на поверхню плавальний міхур стирчить із рота?

Перевіримо себе! Злий джин, що знаходиться в газоподібному стані всередині закупореної пляшки, чинить сильний тиск на її стінки, дно та пробку. Чим же джин б'є на всі боки, якщо в газоподібному стані не має ні рук, ні ніг? Який закон дозволяє йому це робити? Відповідь: Молекули, закон Паскаля. 2. Для космонавтів їжу виготовляють у напіврідкому вигляді та поміщають у тюбики з еластичними стінками. Що допомагає космонавтам вичавлювати їжу з тюбиків? Відповідь: Закон Паскаля 3 . Як простіше видалити вм'ятину з м'яча для настільного тенісу? Відповідь: Нагріти, наприклад, кинути у гарячу воду.

Підбиваємо підсумки уроку: Згадаймо, що сьогодні робили на уроці, що дізналися? Як передають тиску рідини та гази? Який закон пояснює передачу тиску рідинами та газами? Як читається закон Паскаля? У ЯКИХ ТЕХНІЧНИХ ПРИСТРІЯХ ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ? Подивимося? ==>

Закон Паскаля покладено основою устрою багатьох механізмів. Дивись малюнки запам'ятай! Гідравлічні преси

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

3. Заправні агрегати Заправний агрегат для постачання тракторів пальним діє так: компресор нагнітає повітря в герметично закритий бак з пальним, яке надходить по шлангу в бак трактора.

4. Обприскувачі В обприскувачах, що використовуються для боротьби з сільськогосподарськими шкідниками, тиск повітря, що нагнітається в посудину, на розчин отрути - 500 000 Н/м2. Рідина розпорошується при відкритому крані.

5. Системи водопостачання Пневматична система водопостачання. Насос подає в бак воду, що стискає повітряну подушку, і відключається при досягненні тиску повітря 400 000 Н/м2. Вода трубами піднімається в приміщення. При зниженні тиску повітря знову вмикається насос.

6. Водомети Струмінь води, що викидається водометом під тиском 1 000 000 000 Н/м2, пробиває отвори в металевих болванках, дробить породу в шахтах. Гідропушками оснащена і сучасна протипожежна техніка.

7. При прокладанні трубопроводів Тиск повітря "роздмухує" труби, виготовлені у вигляді плоских металевих сталевих стрічок, зварених по кромках. Це значно полегшує прокладання трубопроводів різного призначення.

8. Пневматичні трубопроводи Тиск 10 000 - 30 000 Н/м2 працює в пневмоконтейнерних трубопроводах. Швидкість складів у них сягає 45км/год.

Перевірна робота 5

Порівняння тиску твердих тіл, газів та рідин Запитання для порівняння Тверді тіла Гази Рідини Причина тиску Від чого залежить У якому напрямку передається Розрахункова формула

Домашнє завдання: Доробити таблицю §36, з відповіддю. Вправа 14 на стор. 88. Завдання №1,2. Експериментальне завдання: На бічній стінці високої банки з-під кави пробийте цвяхом отвору на висотах 3см, 6см, 9см. помістіть банку в раковину під водопровідний кран, відкритий так, щоб обсяг води, що надходить до банку і що з неї був однаковий. Прослідкуйте за цівками води, що випливають з отворів банки, і зробіть висновок.

Лист самоаналізу (потрібне підкреслити) Відчуваю натхнення, пригніченість. Цікаво, нецікаво. Не втомився, втомився. Задоволений (задоволена), незадоволений (невдоволена). Викликало труднощі (перерахувати) ...

Нові знання ми сьогодні отримували відповідно до методу наукового пізнання: спостереження => гіпотеза => експеримент => висновок. Ви молодці!

Дякую за роботу!

Цей закон було відкрито французьким ученим Б. Паскалем у 1653 р. Його іноді називають основним законом.

Закон Паскаля можна пояснити з погляду молекулярної будови речовини. У твердих тілах молекули утворюють кристалічну решітку і коливаються біля своїх. У рідинах і газах молекули мають відносну свободу, вони можуть переміщатися один щодо одного. Саме ця особливість дозволяє тиск, що виробляється на рідину (або газ), передавати не тільки в напрямку дії сили, а й у всіх напрямках.

Закон Паскаля знайшов широке застосування у сучасній техніці. На законі Паскаля заснована робота сучасних суперпресів, які дозволяють створювати тиск близько 800 МПа. Також на цьому законі побудовано роботу всієї гідроавтоматики, що управляє космічними кораблями, реактивними авіалайнерами, верстатами з числовим програмним управлінням, екскаваторами, самоскидами тощо.

Гідростатичний тиск рідини

Гідростатичний тиск усередині рідини на будь-якій глибині не залежить від форми судини, в якій знаходиться рідина, і дорівнює добутку рідини, і глибини, на якій визначається тиск:

В однорідній рідини тиску в точках, що лежать в одній горизонтальній площині (на одному рівні), однакові. У всіх випадках наведених на рис. 1 тиск рідини на дно судин однаково.

Рис.1. Незалежність гідростатичного тиску від форми судини

На цій глибині рідина тисне однаково по всіх напрямках, тому тиск на стінку на цій глибині буде таким самим, як і на горизонтальну площадку, розташовану на такій же глибині.

Повний тиск у рідині, налитій у посудину, складається з тиску біля поверхні рідини та гідростатичного тиску:

Тиск біля поверхні рідини часто дорівнює атмосферному тиску.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Закон Паскаля - Тиск, що чиниться на рідину (газ) в якомусь одному місці на її кордоні, наприклад, поршнем, передається без зміни у всі точки рідини (газу).

Але зазвичай використовується так:

Трохи поговоримо про Закон Паскаля:

На кожну частинку рідини, що у полі тяжіння Землі, діє сила тяжкості. Під дією цієї сили кожен шар рідини тисне на розташовані під ним шари. В результаті тиск усередині рідини на різних рівнях не будеоднаковим. Отже, у рідинах існує тиск, зумовлений її вагою.

З цього можна зробити висновок: Чим глибше ми занурюватимемося під воду, тим сильніше буде діяти на нас тиск води

Тиск, обумовлений вагою рідини, називають гідростатичним тиском.

Графічно залежність тиску від глибини занурення в рідину представлена ​​малюнку

На основі закону Паскаляпрацюють різні гідравлічні пристрої: гальмівні системи, преси, насоси, помпи та ін.
Закон Паскалянезастосовний у разі рідини (газу), що рухається, а також у разі, коли рідина (газ) знаходиться в гравітаційному полі; так, відомо, що атмосферний та гідростатичний тиск зменшується з висотою.

У Формулі ми використали:

Тиск

Тиск зовнішнього середовища

Щільність рідини

Розглянемо рідину, яка знаходиться в посудині під поршнем (рис. 1), коли сили, що діють на вільну поверхню рідини, значно більше ваги рідини або рідина знаходиться в невагомості, тобто можна вважати, що на рідину діють лише поверхневі сили, і вагою рідини можна знехтувати. Виділимо подумки якийсь малий циліндричний довільно орієнтований об'єм рідини. На підставі цього обсягу рідини діють сили тиску та решти рідини, на бічну поверхню - сили тиску та . Умова рівноваги виділеного в рідині малого обсягу:

У проекції на вісь Ox:

тобто. тиск у всіх точках невагомої нерухомої рідини однаково.

При зміні поверхневої сили змінюватимуться величини p 1 та p 2 але їх рівність буде зберігатися. Це вперше встановив Б. Паскаль.

Закон Паскаля: рідина (газ) передає зовнішній тиск, що виробляється на неї поверх постними силами, по всіх напрямках без зміни.

Тиск, що виробляється на рідину або газ, передається не тільки в напрямку дії сили, а й у кожну точку рідини (газу) завдяки рухливості молекул рідини (газу).

Цей закон є прямим наслідком відсутності сил тертя спокою у рідинах та газах.

Закон Паскаля не застосовний у разі рідини (газу), що рухається, а також у випадку, коли рідина (газ) знаходиться в гравітаційному полі; так, відомо, що атмосферний та гідростатичний тиск зменшується з висотою

Закон Архімеда: на тіло, занурене в рідину (або газ), діє виштовхувальна сила, що дорівнює вазі витісненої цим тілом рідини (або газу)(називається силою Архімеда)

F A = ρ gV,

де ρ - густина рідини (газу), g- прискорення вільного падіння, а V- Об'єм зануреного тіла (або частина об'єму тіла, що знаходиться нижче поверхні). Якщо тіло плаває на поверхні або рівномірно рухається вгору або вниз, то виштовхувальна сила (називається також архімедовою силою) дорівнює по модулю (і протилежна за напрямом) силі тяжіння, що діяла на витіснений тілом обсяг рідини (газу), і прикладена до центру тяжкості .

Що стосується тіла, що знаходиться в газі, наприклад у повітрі, то для знаходження підйомної сили потрібно замінити густину рідини на густину газу. Наприклад, кулька з гелієм летить вгору через те, що щільність гелію менша, ніж щільність повітря.

За відсутності сили тяжкості, тобто у стані невагомості, закон Архімеда не працює. Космонавти з цим явищем добре знайомі. Зокрема, у невагомості відсутнє явище (природної) конвекції, тому, наприклад, повітряне охолодження та вентиляція житлових відсіків космічних апаратів виробляються примусово вентиляторами.

Умова плавання тіл

Поведінка тіла, що у рідині чи газі, залежить від співвідношення між модулями сили тяжкості і сили Архімеда , які діють це тіло. Можливі наступні три випадки:

Тіло тоне;

Тіло плаває у рідині чи газі;

Тіло спливає доти, доки не почне плавати.

Інше формулювання (де - щільність тіла, - щільність середовища, в яке воно занурене):

· - Тіло тоне;

· - Тіло плаває в рідині або газі;

· - Тіло спливає до тих пір, поки не почне плавати.

Рівняння Бернуллі.

Закон Бернулліє наслідком закону збереження енергії для стаціонарного потоку ідеальної (тобто без внутрішнього тертя) рідини, що не стискається: , тут - щільність рідини, - швидкість потоку, - висота, на якій знаходиться елемент рідини, що розглядається, - тиск у точці простору, де розташований центр маси аналізованого елемента рідини, - прискорення вільного падіння. Константа у правій частині зазвичай називається натиском, або повним тиском, а також інтегралом Бернуллі. Розмірність всіх доданків - одиниця енергії, що припадає на одиницю об'єму рідини.

Відповідно до закону Бернуллі повний тиск у потоці рідини, що встановився, залишається постійним вздовж цього потоку. Повний тискскладається з вагового (ρ gh), статичного ( p) та динамічного тиску.

Із закону Бернуллі випливає, що при зменшенні перетину потоку через зростання швидкості, тобто динамічного тиску, статичний тиск падає. Закон Бернуллі справедливий у чистому вигляді лише для рідин, в'язкість яких дорівнює нулю, тобто таких рідин, які не прилипають до поверхні труби. Насправді експериментально встановлено, що швидкість рідини на поверхні твердого тіла майже завжди точно дорівнює нулю (крім випадків відриву струменів за деяких рідкісних умов). Закон Бернуллі можна застосувати до закінчення ідеальної стисливої ​​рідини через малий отвір у бічній стінці або дні широкої судини.

Для ідеального газу, що стискається , (Постійна вздовж лінії струму або лінії вихору) де - Адіабатична постійна газу, p- тиск газу в точці, ρ - щільність газу в точці, v- швидкість перебігу газу, g- прискорення вільного падіння, h- Висота щодо початку координат. При русі в неоднорідному полі ghзамінюється на потенціал гравітаційного поля.

(1623 - 1662)

Закон Паскаля говорить: "Тиск, що виробляється на рідину або газ, передається в будь-яку точку рідини або газу однаково в усіх напрямках".
Це твердження пояснюється рухливістю частинок рідин та газів у всіх напрямках.

ДОСВІД ПАСКАЛЯ

1648 року те, що тиск рідини залежить від висоти її стовпа, продемонстрував Блез Паскаль.
Він вставив у закриту бочку, наповнену водою, трубку діаметром 1 см2, довжиною 5 м і, піднявшись на балкон другого поверху будинку, вилив у цю трубку кухоль води. Коли вода в ній піднялася до висоти ~ 4 метри, тиск води збільшився настільки, що у міцній дубовій бочці утворилися щілини, через які потекла вода.

Трубка Паскаля

А ТЕПЕР БУДЬ УВАЖЕНИЙ!

Якщо заповнити однакові за розмірами судини: один - рідиною, інший - сипучим матеріалом (наприклад, горохом), в третій поставити впритул до стінок тверде тіло, на поверхню речовини в кожній посудині покласти однакові кружечки, наприклад, з дерева /вони повинні прилягати до стінок / , а зверху встановити однакові за масою вантажі,

то як зміниться тиск речовини на дно та стінки у кожній посудині? Подумай! У якому разі спрацьовує Паскаль? Як передаватиметься зовнішній тиск вантажів?

У ЯКИХ ТЕХНІЧНИХ ПРИСТРІЯХ ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ?

Закон Паскаля покладено основою устрою багатьох механізмів. Дивись малюнки, запам'ятай!

1. гідравлічні преси

Гідравлічний мультиплікатор призначений для збільшення тиску (р2> р1, оскільки при однаковій силі тиску S1> S2).

Мультиплікатори застосовуються у гідравлічних пресах.

2. гідравлічні підйомники

Це спрощена схема гідравлічного витягу, який встановлюється на самоскидах.

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

Заправний агрегат для постачання тракторів пальним діє так: компресор нагнітає повітря в герметично закритий бак із пальним, яке по шлангу надходить у бак трактора.

4. обприскувачі

В обприскувачах, що використовуються для боротьби з сільськогосподарськими шкідниками, тиск повітря, що нагнітається в посудину, на розчин отрути - 500 000 Н/м2. Рідина розпилюється при відкритому крані

5. системи водопостачання

Пневматична система водопостачання. Насос подає в бак воду, що стискає повітряну подушку, і відключається при досягненні тиску повітря 400 000 Н/м2. Вода трубами піднімається в приміщення. При зниженні тиску повітря знову вмикається насос.

6. водомети

Струмінь води, що викидається водометом під тиском 1 000 000 000 Н/м2, пробиває отвори в металевих болванках, дробить породу в шахтах. Гідропушками оснащена і сучасна протипожежна техніка.

7. під час прокладання трубопроводів

Тиск повітря "роздмухує" труби, виготовлені у вигляді плоских металевих сталевих стрічок, зварених по кромках. Це значно полегшує прокладання трубопроводів різного призначення.

8. в архітектурі

Величезний купол із синтетичної плівки підтримується тиском, більшим за атмосферний лише на 13,6 Н/м2.

9. пневматичні трубопроводи

Тиск 10 000 - 30 000 Н/м2 працює в пневмоконтейнерних трубопроводах. Швидкість складів у них сягає 45км/год. Цей вид транспорту використовується для перевезення сипких та інших матеріалів.

Контейнери для перевезення побутових відходів.

ТИ ЦЕ ЗМОЖЕШ

1. Закінчи фразу: "При зануренні підводного човна тиск повітря в ньому ...". Чому?

2. Їжу для космонавтів виготовляють у напіврідкому вигляді та поміщають у тюбики з еластичними стінками. При легкому натисканні на тюбик космонавт витягує з нього вміст. Який закон проявляється у своїй?

3. Що треба зробити, щоб вода витікала по трубці із посудини?

4. У нафтовій промисловості для підйому нафти на поверхню землі застосовується стиснене повітря, яке нагнітається компресорами у простір над поверхнею нафтоносного шару. Який закон проявляється у своїй? Як?

5. Чому порожній паперовий мішок, надутий повітрям, з тріском розривається, якщо вдарити їм об руку чи щось тверде?

6. Чому у глибоководних риб при витягуванні їх на поверхню плавальний міхур стирчить із рота?

КНИЖКОВА ПОЛИЦЯ

ЧИ ЗНАЄШ ТИ ПРО ЦЕ?

Що таке кесонна хвороба?

Вона проявляється, якщо дуже швидко підніматися із глибини води. Тиск води різко зменшується і розчинене у крові повітря розширюється. Бульбашки, що утворюються, закупорюють кровоносні судини, заважаючи руху крові, і людина може загинути. Тому аквалангісти і нирці спливають повільно, щоб кров встигала нести бульбашки повітря, що утворюються, в легені.

Як ми п'ємо?

Ми приставляємо склянку або ложку з рідиною до рота і "втягуємо" їх вміст. Як? Чому, насправді, рідина прямує до нас у рот? Причина така: при пиття ми розширюємо грудну клітку і тим самим розріджуємо повітря в роті; під тиском зовнішнього повітря рідина спрямовується в той простір, де тиск менше, і таким чином проникає до нашого рота. Тут відбувається те саме, що сталося б з рідиною в судинах, якби над однією з цих судин ми стали розріджувати повітря: під тиском атмосфери рідина в цій посудині піднялася б. Навпаки, захопивши губами шийку пляшки, ви ніякими зусиллями не “втягнете” з неї воду в рот, оскільки тиск повітря у роті та над водою однаково. Отже, ми п'ємо не лише ротом, а й легкими; адже розширення легень - причина того, що рідина спрямовується до нашого рота.

Мильні бульбашки

"Видуйте мильний міхур, - писав великий англійський вчений Кельвін, - і дивіться на нього: ви можете займатися все життя його вивченням, не перестаючи отримувати з нього уроки фізики".

Мильна бульбашка навколо квітки

У тарілку або на тацю наливають мильного розчину настільки, щоб дно тарілки було покрито шаром 2 - 3 мм; у середину кладуть квітку або вазу і накривають скляною лійкою. Потім, повільно піднімаючи вирву, дмуть у її вузьку трубочку, - утворюється мильна бульбашка; коли цей міхур досягне достатніх розмірів, нахиляють воронку, вивільняючи з-під неї міхур. Тоді квітка виявиться під прозорим напівкруглим ковпаком з мильної плівки, що переливається всіма кольорами веселки.

Декілька бульбашок одна в одній

З лійки, вжитої для описаного досвіду, видують великий мильний міхур. Потім повністю занурюють соломинку в мильний розчин так, щоб тільки її кінчик, який доведеться взяти в рот, залишився сухим, і просовують її обережно через стінку першого міхура до центру; повільно витягуючи потім соломинку назад, не доводячи її, проте до краю, видувають другий міхур, укладений у першому, у ньому - третій, четвертий і т. д. Цікаво спостерігати за міхуром, коли він із теплого приміщення потрапляє в холодне: він мабуть зменшується в обсязі і, навпаки, роздмухується, потрапляючи з холодної кімнати в теплу. Причина криється, звичайно, у стисканні та розширенні повітря, укладеного всередині міхура. Якщо, наприклад, на морозі - 15° З об'єм міхура 1000 куб. см і він з морозу потрапив до приміщення, де температура +15°С, то він має збільшитися в обсязі приблизно на 1000*30*1/273 = близько 110 куб. див.

Звичайні уявлення про недовговічність мильних бульбашок не цілком правильні: при належному зверненні вдається зберегти мильний міхур упродовж цілих декад. Англійський фізик Дьюар (що прославився своїми роботами зі зрідження повітря) зберігав мильні бульбашки в особливих пляшках, добре захищених від пилу, висихання та струсу повітря; за таких умов йому вдалося зберігати деякі бульбашки місяць і більше. Лоренсу в Америці вдавалося роками зберігати мильні бульбашки під скляним ковпаком.