Презентация, доклад по физике Давление жидкости и газа.

воды на тело водолаза при его
погружении на глубину 20 м в
мягком скафандре.
Ответ: 200 кПа.

Журнал "Физика - Первое Сентября" № 1/2012

?

1

2

3

4

Если из сосуда 2 перелить воду в сосуды 1 или 3?
2. Цилиндр 5 подвесить, не касаясь дна, внутри сосуда 4?

5

Выбери ответы: 1) уменьшится; 2) не изменится;
3) увеличится.

окружающая Землю.

Атмосфера простирается на высоту несколько тысяч километров от поверхности Земли.
Поверхность Земли – дно воздушного океана. Поверхность Земли и все тела на ней испытывают давление всей толщи воздуха. Это давление называется атмосферным.

вода, Происходит это по тому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство.
В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.

атмосферного давления, произвел такой опыт.
Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе.
Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

опыте, носящем его имя.

\

изменения атмосферного давления как-то связаны с погодой.
Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получиться простейший ртутный барометр ( греч. «барос» - тяжесть, «метрео» - измеряю) – прибор для измерения атмосферного давления.

Вывод:

76 см оказывает такое же давление,
что и атмосфера.

1. Зачем в опыте Торричелли трубка запаяна с
одного конца?
2. Можно ли взять трубку для опыта длиной менее
или более 1 м?
3. Почему взята ртуть, а не другая жидкость?
4. Обязательно ли сечение трубки должно точно
быть 1 см2?
5. Можно ли использовать трубки другой формы?

мм. рт.ст.
P= ρgh = 13 600 кг/м3 • 9,8Н/кг • 0,001 м = 133,3 Па
1 кПа = 1000 Па
1 гПа = 100 Па
760 мм.рт.ст. ≈ 101 300 Па ≈ 1013 гПа

Единицы измерения атмосферного давления.

не улетают в
мировое космическое пространство?
Б. Почему молекулы газов не падают на Землю?
В. Почему нельзя рассчитать атмосферное давление так, как рассчитывают
давление столба жидкости?
Г. Какой физический закон использует врач, набирая лекарство в шприц?
Д. Чем объяснить, что опыт Торричелли позволяет определить величину
атмосферного давления?
Ответы на эти вопросы приведены ниже. Найдите их.
Давление, оказываемое земной атмосферой, передаётся без изменений
по всем направлениям.
2. Беспорядочное движение молекул воздуха мешает силе тяжести втянуть
все молекулы в нижний, самый плотный слой около Земли.
3. Определённой границы земной атмосферы не существует. Плотность
воздуха убывает с высотой.
4. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке, это давление передаётся
ртутью по всем направлениям и удерживает столб ртути в трубке.
5. Чтобы покинуть Землю, любое тело должно иметь скорость не менее 11,2 км/с.

Ответы: А5; Б2; В3; Г1; Д4.

такой же, как и на Земле: 760 мм .
Высота столба ртути будет выше, так как сила тяжести на Луне в 6 раз меньше.
Столб ртути будет меньше.
Ртуть выльется до уровня её в открытом поддоне.

Верен ответ 4. На Луне нет атмосферы!
Поэтому на свободную поверхность ртути нет
давления, удерживающего её столб в трубке.

Журнал "Физика - Первое Сентября" № 1/2012

ли высоту
опустится ртуть в
трубках разного сечения?

НОРМАЛЬНЫМ
считается атмосфер-
ное давление
76 см рт. ст.
(на уровне моря).

ОБЪЯСНИТЕ, что
означает эта вели-
чина.
2. ВЫРАЗИТЕ норма-
льное атмосферное
давление в Па
(паскалях).

76 см

?

h

Ртуть Вода

100 см

Ртуть Вода Спирт Бензин

на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.

При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов уве­личивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску.

образуется разреженное пространство. Перевес атмосферного давления в этом случае может достигать 1000 Н на площадь ноги взрослого человека. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разреженное пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда.

него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот.

при этом давление воздуха внутри легких уменьшается. Далее атмосферное давление "вталкивает" в легкие порцию воздуха. При выдыхании происходит обратное явление.

тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется к нам в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.
Итак, строго говоря, мы пьём не только ртом, но и лёгкими; ведь расширение лёгких – причина того, что жидкость устремляется в наш рот.

отмечали атмосферное
давление и построили график суточного изменения давления.

755

760

765

770

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Дни

р, мм рт. ст.

Ответы: 1) 755; 2) 4–7-й дни; 3) 3-й и 8-й дни; 4) 770; 5) на 10.

1. Каким было давление в первый день?
2. В какие дни давление было выше нормального?
3. Когда давление было нормальным?
4. Какое давление было самим высоким?
5. На сколько изменилось давление (в мм рт. ст.)
между 5 и 9 днями?

= 760 мм рт. ст.

р1= ?

р2= ?

р3= ?

12 м

24 м

120 м

Задание:

12 м – 1 мм рт. ст.

Определить атмосферное
давление:
1) на вершине горы;
2) на дне шахты;
3) какой высоте соответствует
давление 700 мм рт. ст.?

р1=?

р2= ?

р3= ?

Ответы: 1) 750; 2) 770; 3) 720.

б) со спиртом и в) со ртутью, –
то столбик какой жидкости будет:
1) самым коротким? 2) самым длинным?
Б. Атмосферное давление уменьшается с подъёмом в гору. Какой из приведённых
ниже фактов является причиной этого?
1) Уменьшается высота воздушного столба;
2) уменьшается плотность воздуха;
3) уменьшается сила притяжения Земли.
В. Могут ли в опыте Торричелли разные жидкости иметь одинаковую высоту
столба при одном значении атмосферного давления?
1) Да, так как …; Обоснуйте этот ответ письменно,
2) нет, так как … . в произвольной форме.
Г. Точность выше при измерении с помощью барометра:
1) жидкостного; 2) анероида.
Д. Какой барометр можно использовать для измерений на орбитальной
космической станции?
1) Только жидкостный; 2) только анероид; 3) используют и тот, и другой.

Ответы: А1в; А2б; Б2; В2; Г1; Д2.

Каково давление внутри жидкости:
А. в условиях невесомости?
Б. на Земле?
1) На разных уровнях давление одинаково;
2) на разных уровнях давление разное;
3) давление отсутствует.
В. От какого условия давление жидкости на дно: а) не зависит?
б) зависит?
1) От высоты столба; 4) от формы сосуда;
2) от массы жидкости; 5) от площади дна сосуда;
3) от объёма сосуда; 6) от плотности жидкости.
Г. Как изменится давление на дно сосуда, если воду заменить
ртутью с той же высотой столба?
Д. В сосуд, частично заполненный водой, опускают деревянный
брусок. Как изменится давление воды на дно сосуда?
Е. Давление газа на стенки сосуда: а) если уменьшить объём;
б) если увеличить температуру:
1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.

ОТВЕТЫ: А3; Б2; Ва2345; Вб16; Г1; Д1; Еа11; Еб21.

ртути
в трубках.

1. Как морская звезда передви-
гается по дну океана?

Множество тонких полых
ножек звезды вытягиваются
под давлением воды, а затем
присасываются к поверхно-
сти и сокращаются.

2. Зачем на щупальцах осьмино-
га много присосок?

Охватывая жертву щупаль-
цами, осьминог с помощью
мощных присосок удержива-
ет её, расслабляясь и созда-
вая внутри присосок разре-
жение.

3. Объясните действие простой
медицинской банки и вантуза.

манометр.

жидкостный

металлический

с трубкой, затянутая резиновой пленкой
Единица измерения – 1см. вод. ст = 100 Па
Применение: устанавливают в качестве приборов по месту эксплуатации отдельных узлов оборудования, в качестве образцовых при поверке рабочих приборов.

один конец которой закрыт.
2. Рычаг. 3. Зубчатка. 4. Шкала со стрелкой. 5. Кран.
Единица измерения – 1 Н/см2 = 104 Па
Применение: котельные установки, для оценки работоспособности насосов и вентиляторов, во всех напорных линиях трубопроводов, транспорте, строительстве, медицине.

определяющие давление в средах,
большее и меньшее относительно атмосферы

р0 = 760 мм рт. ст. ≈ 100 кПа

Определить давление внутри сосудов. Выразить в Па.

ОТВЕТ: 1) 754 мм рт. ст. ≈ 90 000 Па; 2) ≈ 101 200 Па.

РТУТНЫЙ манометр

ВОДЯНОЙ манометр

6 мм

К насосу

р2= ?

р2 = ?

12 см

Водолаз в жёстком скафандре
может погружаться на глубину
250 м, а искусный ныряльщик –
на 20 м. Определите давление
воды в море на этих глубинах.

40 см

1.

Определить силу, с которой
керосин действует на пробку
площадью 0,0016 м2, если рас-
стояние до уровня керосина

составляет 40 см.

Изменится ли
сила давления, в другой жидкости?

2

В сосуд с водой погружён куб
со стороной 10 см. Уровень воды над кубом 10 см. Оп-
ределить

давление на нижнюю и верхнюю грани.
Показать стрелками
направление сил,
действующих на
обе грани.

10 см

10 см

3.

Где давление больше?

5 л

4

10 л

называется такая зависимость между х и y ?
Как изменится график, если плотность жидкости будет больше?
Обязательно ли график должен проходить через точку 0?

Задача.
Определить по графику
глубину погружения
тела в озеро, которая
соответствует давле-
нию воды 250, 500,
625 кПа. Каково
давление воды
на глубине 100 м?

2, 3?
Определить плотности жидкостей 1, 2, 3 по данным графиков
(жидкости условны для простоты расчёта).

Ртуть Керосин Вода

Рассчитать высоту столбов ртути, керосина и воды при одинаковом давлении 101 300 Па.

Объясните гидростатический п а р а д о к с
( бочка Паскаля)

h–?

h –?

h –?

Ответы:
h1= 760 мм
h2= 760 мм
h3= 12 м
h4= 10,3 м

в глубинах океана ?

Информация к размышлению. Чтобы уплотнить воду вдвое, нужно
оказать давление 1 100 000 000 кПа. Сжать воду в стакане на 4%
можно силой 300 кН.

Задача. Рассчитать, какой глубине соответствует такое давление.
Есть ли подобные глубины в Мировом океане?

Какова глубина самой большой – Мариинской – впадины?
Задача 2. Вычислить давление морской воды на дне этой впадины

Ответы: 1) h ~ 107 000 м; 2) p ~ 113 650 кПа

н и !

Даже при неглубоком погружении давление на грудь будет
много больше атмосферного. Человек не сможет дышать.
Как может помочь наполненная воздухом резиновая камера?

3. Лёгкий скафандр с запасом
кислорода (до 90 м).

4. Подводная лодка (до 250 м).

5. Батисфера (рекорд 1360 м).

6. Батискаф (рекорд 10 919 м).

Мягкий скафандр со шлангом воздуховода

Лёгкий скафандр с
запасом кислорода

Подводная
лодка

Батисфера
(1360 м)

Батискаф
(10 919 м)

Вы знаете, что…
А) давление в жидкостях и газах передаётся во все стороны без
изменений;
Б) давление на дно и стенки сосуда не зависит от его формы;
В) давление жидкости на дно сосуда зависит от высоты столба,
жидкости;
Г) давление на стенки сосуда с ростом высоты столба жидкости
увеличивается;
Д) величина давления зависит от плотности жидкости.
Какими из приведённых ниже примеров вы
можете подтвердить эти особенности?

Если в стеклянную трубку с резиновым дном наливать воду, то с увели-
чением высоты столба жидкости плёнка будет прогибаться больше.

Бумажный стаканчик из-под мороженного не разрывается, если налить
воду, а если ртуть – рвётся.

В верхних частях высоких водонапорных башен трубы имеют более
тонкие стенки, чем водопроводные трубы внизу.
Футбольная камера и мыльные пузыри принимают форму шаров.
Дно ведра и дно кувшина испытывают одинаковое давление, если вода
в них налита до одного уровня.

Ответы: А4; Б5; В1; Г3; Д2.

с е б я !

А. Какие бывают барометры? Б. Какие бывают манометры?
1) Только жидкостные; 2) только металлические;
3) жидкостные и металлические.
В. Можно ли создать машину, подобную гидравлической, но только с
газом вместо жидкости?
1) Нет, плотность газов намного меньше плотности жидкостей;
2) да, так как закон Паскаля распространяется и на газы.
Г. С помощью гидравлического пресса можно малой силой уравновесить
большую силу. Зависит ли это от рода применяемой в прессе жидкости?
1) Нет, так как закон Паскаля одинаков для всех жидкостей;
2) да, так как плотности разных жидкостей разные.
Д. Для каждой жидкости существует предельная высота поднятия столба
жидкости насосом. С чем это связано?
1) С различным устройством насосов.
2) с разной плотностью жидкостей.
ОТВЕТЫ: А3; Б3; В2; Г1; Д2.

А. Высоту измеряют …
Б. Атмосферное давление измеряют…
В. Давление, большее или меньшее атмосферного,…
Г. Скорость движения тел измеряют…
ОТВЕТЫ: А3; Б4; В2; Г1.

т б о л ь н а я к а м е р а, соединённая с вертикальной трубкой, в которой находится вода.
На камеру положена дощечка, а на неё – гиря массой 5 кг. Высота столба воды в трубке 1 м. Определить площадь соприкосновения дощечки с камерой.

Трудная задача

Ответ: 0,005 м2

Р е ш е н и е
Давление столба воды, равное дав-
лению воздуха внутри камеры, мож-
но рассчитать по формуле p = ρgh.
р = 10 Н/кг∙1000 кг/м3 ∙ 1 м ≈ 10 кПа.
Давление дощечки на камеру состав-
ляет p = Fд/ S. Отсюда S = Fд / p, где Fд= mg. Fд = 5 кг ∙ 10 Н/кг ≈ 50 Н.
S = 50 Н : 10 000 Па ≈ 0,005 м2 = 50 см2.