Версия 21:21, 28 июля 2009

Блез Паскаль (1623-1662) - французький математик, фізик і філософ, фізичні дослідження стосуються в основному гідростатики. Йому належить відкриття закону передачі тиску рідиною, він розробив принцип дії гідравлічної машини, застосував ртутний барометр для передбачення погоди, створив лічильну машину.
 
Тиск в 1 Па дуже малий. Такий тиск чинить тіло масою 102 г, діючи на поверхню площею 1 м2. Тому на практиці зазвичай використовують кратні одиниці:
1 гектопаскаль = 100 Па = 1 гПа;
1 кілопаскаль = 1000 Па = 1 кПа;
1 мегапаскаль = 1 000 000 Па = 1 МПа.
У природі взаємодіють різні тіла. Тому і значення тиску можуть бути найрізноманітнішими.

Знаючи тиск, легко розрахувати силу тиску або площу поверхні, на яку вона діє:
F = PS; S = Р

Як можна змінити тиск
Тиск,якщо є потреба, можна довільно змінювати, змінюючи його силу. Збільшення або зменшення сили тиску спричиняє відповідно збільшення або зменшення тиску. З графіка видно, що тиск пропорційний силі тиску.
Проте змінювати тиск шляхом зміни сили тиску не завжди зручно і можливо. Тому змінюють площу, на яку діє сила тиску. Якщо площу поверхні збільшувати, то тиск відповідно зменшуватиметься, і навпаки, зі зменшенням площі тиск зростатиме. На графіку ця залежність показана кривою, характерною для обернено пропорційної залежності.
 
Особливості тиску враховують у техніці, на виробництві, в побуті. Проектуючи будинок, архітектор передовсім дбає про те, щоб споруда не занурювалася в ґрунт. Зменшувати масу будинку можна лише в певних межах, за якими він втрачає належну міцність. Тому в таких випадках будують фундамент, який має велику площу опори.
Щоб не грузнути в пухкому снігу, користуються лижами, які суттєво збільшують площу опори і зменшують тиск. Площа кінця вістря швацької голки становить всього лише 0,001 мм2. Тому для проколювання щільної тканини достатньо навіть незначної сили.

Усі різальні інструменти - ножі, ножиці, різці - мають ріжучу частину дуже малої площі, що забезпечує створення значного тиску, необхідного для різання.

1.    Що таке тиск?
2.    Які одиниці тиску?
3.    Як розрахувати тиск?
4.    Яку силу називають силою тиску?
5.    Як можна змінювати тиск?
6.    Як ураховують тиск у технічних пристроях?

Вправа  14
1.    Для чого, шиючи голкою, людина надіває на палець наперсток - металевий ковпачок специфічної форми?
2.    По тонкому льоду людина може повзти, лежачи на животі або на довгій дошці. Чому небезпечно переходити лід?
3.    Мармурова колона античного храму масою 500 т має площу основи 12,5 м2. Який тиск чинить колона на опору?
4.    Маса трактора дорівнює 12 т, а площа опори обох гусениць - 2,4 м2. Який тиск чинить трактор на ґрунт?
5.    Площа ступні людини дорівнює 180 см2, а її маса 72 кг.
Який тиск чинить ця людина,  якщо вона стоїть на обох ногах?
6.    Коток, який ущільнює асфальт, створює тиск 400 000 Па.
Площа опори котка - 0,12 м2. Яка маса цього котка?
7.    Площа головки цвяха дорівнює 0,3 см2, а площа кінця
вістря - 0,1 мм2. Під час удару молотка по головці цвяха тиск становить 500 МПа. Який тиск чинить вістря цвяха в цей момент?
 
§ 27. Тиск газів і рідин. Закон Паскаля   
Тверді тіла зберігають і об'єм, і форму. Рідкі тіла не зберігають форму, але зберігають об'єм. Газоподібні речовини не зберігають ні форму, ні об'єм.
Тиск твердого тіла породжений силою, яка діє на це тіло. її походження може бути різним. Це може бути або сила тяжіння, або сила пружності. Напрям дії такого тиску завжди збігається з напрямом дії сили тиску. Якщо на гумову плівку покласти яке-небудь тверде тіло, то плівка прогнеться лише під ним і в напрямі дії ваги тіла (мал. 84). Тиск твердих тіл передається тільки в одному напрямі: в напрямі дії сили тиску.
 
Тиск можуть створювати також гази і рідини. З'єднаємо гумову кульку з насосом і почнемо накачувати в неї повітря. Кулька збільшуватиме свої розміри, набуваючи кулястої форми. Це свідчить, що на внутрішні стінки кульки діє певна сила, яка створює тиск. Причиною такого тиску є рух молекул. Перебуваючи в хаотичному русі, молекули взаємодіють як між собою, так і зі стінками посудини.

Щоб зрозуміти, як це відбувається, зробимо такий дослід. Підвісимо вертикально на мотузках дошку і вдаримо по ній м'ячем. Від удару м'яча дошка зміститься на деяку відстань. У цьому разі ми кажемо, що на дошку подіяла сила. Подібне відбувається і тоді, коли в стінку посудини вдаряється молекула. Хоча маса молекули дуже мала, і від удару однієї молекули стінка практично не змінить свого стану, але в стінку посудини вдаряється величезна кількість рухомих молекул, які разом створюють відчутну дію на стінку, внаслідок якої стінка змінює свій стан: деформується або зміщується.
Молекули рухаються хаотично, тому тиск газу діє в усіх напрямах.      

Кількість молекул, які взаємодіють зі стінкою, залежить від маси газу в даному об'ємі. Чим більша маса газу в даному об'ємі, тим більша його густина і кількість молекул в одиниці об'єму      Тиск газу залежить (концентрація молекул) від йoгo густини.
Якщо в гумовий балончик насосом накачувати повітря, збільшуючи його масу і густину, то розміри балончика збільшуватимуться.

Тиск газу залежить від температури.
Тиск  газу залежить також  від температури газу. Нагрівання газу спричиняє  збільшення  швидкості молекул. Інтенсивність їх взаємодії зі стінкою буде більшою,  що приводить до збільшення тиску.
Якщо наповнену повітрям гумову кульку за морозної погоди винести з приміщення, то її розміри суттєво зменшаться.
Тиск газу сталої маси залежить також від його об'єму. При збільшенні об'єму тиск газу зменшується, а при зменшенні об'єму - тиск збільшується. Змінити об'єм газу можна, діючи на нього сторонньою силою, яка створює певний тиск. Якщо не брати до уваги зміну об'єму, а враховувати лише дію сторонньої сили, за якої тиск газу збільшується, то можна казати, що газ передає тиск. Візьмемо приєднану до циліндра з поршнем кулю, яка має отвори по всій поверхні, і почнемо переміщувати поршень, стискувати в ній газ з деякою кількістю диму. Ми побачимо, що з усіх отворів кулі виходять однакові цівки диму. Отже, газ передає тиск в усіх напрямах однаково.

Аналогічний дослід можна провести і з рідиною і пересвідчитися, що рідина передає тиск в усіх напрямах однаково.
Тиск, який діє на рідину, передається нею в усіх напрямах однаково.
Об'єднавши два попередні висновки, отримаємо формулювання закону Паскаля, який стосується як рідин, так і газів.
 
Тиск, який діє на рідину або газ, передається ними в усіх напрямах однаково.
 
Закон Паскаля може діяти лише тому, що молекули в рідині, як і в газі, слабо взаємодіють між собою і можуть вільно зміщуватися в будь-якому напрямі.
 
Дія закону Паскаля не залежить від роду рідини чи газу.
 
1.    Яка властивість спільна для рідин і газів?
2.    Як залежить тиск газу від його густини?
3.    Чому тиск газу залежить від температури?
4.    Як гази передають тиск?
5.    Як рідини передають тиск?
6.    Сформулюйте закон Паскаля.
 
Вправа  15
1.    У верхній частині камери колеса автомобіля повітря перебуває під тиском 210 кПа. Який тиск повітря у нижній частині камери?
2.    Чому, коли в колбу з тонкими стінками налито рідину, її закривають так, щоб пробка не тиснула безпосередньо на рідину?
3.    Який тиск у камері колеса автомобіля, якщо на поршень насоса площею 12 см2 діє сила 240 Н?