Блез Паскаль - французский математик, физик и философ, живший в середине семнадцатого века. Исследовал поведение жидкостей и газов, изучал давление.
Он заметил, что форма сосуда не оказывает никакого влияния на давление жидкости внутри его. А также сформулировал принцип: жидкости и газы передают одинаково по всем направлениям оказываемое на них давление.
Этот принцип называют законом Паскаля для жидкостей и газов.
Необходимо понимать, что в этом законе не учитывалась сила тяжести, действующая на жидкость. В действительности, давление жидкости растёт с глубиной из-за притяжения к Земле, и это гидростатическое давление.
Для вычисления его значения применяется формула:
- давление столба жидкости.
- ρ - плотность жидкости;
- g - ускорение свободного падения;
- h - глубина (высота столба жидкости).
Полное давление жидкости на любой глубине складывается из гидростатического давления и давления, связанного с внешним сжатием:
где p0 - внешнее давление, например, поршня в сосуде с водой.
Применение закона Паскаля в гидравлике
Гидравлические системы используют несжимаемые жидкости, такие как нефть или вода, чтобы передавать давление из одной точки в другую внутри жидкости с выигрышем в силе. Гидравлические устройства используются для дробления твёрдых веществ, в прессах. У воздушных судов гидравлика установлена в тормозные системы и шасси.
Так как закон Паскаля справедлив и для газов, то в технике существуют пневматические системы, использующие давление воздуха.
Архимедова сила. Условие плавания тел
Знание архимедовой силы (по-другому - выталкивающей) важно при попытке понять, почему некоторые тела плавают, в то время как другие тела тонут.
Рассмотрим пример. Человек находится в бассейне. Когда он полностью погружается под воду, он легко может выполнить сальто, сделать кувырок или очень высоко подпрыгнуть. На суше выполнить такие трюки намного сложнее.
Такая ситуация в бассейне возможна из-за того, что на человека действует в воде архимедова сила. В жидкости давление возрастает с глубиной (это справедливо и для газа). Когда тело находится полностью под водой, то давление жидкости снизу тела преобладает над давлением сверху, и тело начинает всплывать.
Закон Архимеда
На тело в жидкости (газе) действует выталкивающая сила, равная по величине весу того количества жидкости (газа), которое вытеснено погружённой частью тела.
- Fт - сила тяжести;
- Fа - архимедова сила;
- ρж - плотность жидкости или газа;
- Vв. ж. - объём вытесненной жидкости (газа), равный объёму погружённой части тела;
- Pв. ж. - вес вытесненной жидкости.
Условие плавания
- FТ> FA - тело тонет;
- FТ< FA - тело поднимается к поверхности до тех пор, пока не окажется в положении равновесия и не начнёт плыть;
- FТ = FA - тело находится в равновесии в водной или газовой среде (плавает).
§ 38. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля — Физика 7 класс (Перышкин)
Краткое описание:
Частицы газов и жидкостей очень подвижны. Если в одном месте в газе возникает уплотнение, расстояние между молекулами газа уменьшается, то соседние молекулы сразу тоже приходят в движение, и уплотнение передаётся во все стороны. Так распространяется давление в газах. Надавил в одном месте – давление увеличилось везде. Также и в жидкостях. Когда вы собираетесь чистить зубы и выдавливаете зубную пасту на щётку, то давите в одном месте тюбика с пастой, а вылезет паста из тюбика в другом месте.Зная молекулярную теорию, это легко объяснить. А в XVII веке подобные рассуждения и вывод, который был в результате сделан, стали настоящим открытием. И получил этот вывод статус закона физики, назвали его именем человека, его открывшего – закон Паскаля. Именно в его честь названа единица измерения давления.
В параграфе тридцать восемь вы ещё познакомитесь с прибором, с помощью которого наглядно доказывается закон Паскаля. И этот прибор тоже назван в честь изобретателя – шар Паскаля.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Давление газов Закон Паскаля Учитель физики 109 школы г. Санкт-Петербурга 2016 год
Сегодня вы узнаете… 1 Почему газ давит? 2 От чего зависит давление газа? 3 Как газ передает давление?
Вспоминаем: Па Формула расчета давления Единицы давления Паскаль Блез 1623 -1662
Какой из трех одинаковых брусков производит на стол большее давление? объясни!
Новый материал Почему шарик увеличивает свой объем? Вывод: Давление газа на стенки ссуда и на помещенное в газ тело вызывается ударами молекул газа.
От чего зависит давление газа? Вывод: От температуры газа От объема, занимаемого газом.
Как газы и жидкости передают давление? Закон Паскаля Жидкости и газы передают давление по всем направлениям одинаково.
Задачи Цифрами 1, 2 и 3 обозначены круглые отверстия, затянутые одинаковыми резиновыми пленками. Когда поршень переместили из положения А в.К положение В, пленки выгнулись наружу. На каком из рисунков
В одном сосуде находится металлический кубик, в другом – вода. Как будут передавать эти тела производимое на них давление? Сосуд плотно закрыт пробкой, В которую вставлены две трубки. Если подуть в трубку а, то вода через трубку б выливается из сосуда.Будет ли вытекать вода из трубки а, если подуть в трубку б? Задачи
В сосуде под поршнем находится газ. Поршень переместили из положения А в положение В Одинаково ли увеличилось при этом давление газа на стенки Сосуда в точках 1, 2, 3, 4 и 5 ? Задачи
Вопросы самоконтроля Если из мелкокалиберной винтовки выстрелить в вареное яйцо, в нем образуется отверстие. Если же выстрелить в сырое, оно разлетится. Как объяснить это явление? Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов? Почему мыльный пузырь имеет форму шара?
Конспект урока по теме: Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля.
Цель: Рассмотреть физическое содержание закона Паскаля.
Знать: закон Паскаля. Уметь объяснять явления, происходящие в жидкостях и газах с помощью закона Паскаля .
Задачи:
Обучающая: Формировать умение теоретически обосновывать явления, происходящие в жидкостях и газах. На основе опыта раскрыть физическое содержание закона Паскаля.
Развивающая: Установить причинно следственные связи в изучаемом материале: подвижность частиц жидкости и газа – удары частиц друг о друга и о стенки сосуда – передача давления жидкостью.
Воспитательная: В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента в физике.
Оборудование: Компьютер, мультимедийный проектор, шар Паскаля, прибор для измерения артериального давления, пластиковая бутылка, сосуд с водой.
План урока.
Методы и приёмы
Актуализация знаний.
Изучение нового материала. Закон Паскаля.
Примеры использования закона Паскаля.
Устройство пневматического тормоза и отбойного молотка.
Подведение итогов.
Задание на дом.
Фронтальный опрос.
Беседа. Демонстрация опытов, слайдов с помощью мультимедиа проектора. Зарисовки и записи на доске и в тетрадях.
Наблюдение опытов.
Фронтальный опрос.
Запись в дневниках.
Ход урока.
Учитель. Сегодня на уроке мы будем изучать один из важнейших законов природы, закон Паскаля. Цель нашего урока: изучить закон, а так же научиться объяснять ряд физических явлений с помощью закона Паскаля. Увидеть применение закона на практике. Но прежде повторим материал, необходимый для изучения этой темы.
Вспомните, какую величину называют давлением?
Ответ: Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
Учитель. Какие свойства газов отличают их от твёрдых тел и жидкостей?
Ответ: Газы не имеют собственной формы и постоянного объёма. Они принимают форму сосуда и полностью заполняют предоставленный им объём.
Учитель. Как объясняют давление газа на основе учения о движении молекул?
Ответ: Давление газа на стенки сосудов вызывается ударами молекул газа.
Учитель. Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?
Ответ: Количество молекул в каждом кубическом сантиметре увеличивается при сжатии (уменьшается при расширении) от этого число ударов о стенки сосуда увеличивается (уменьшается). Следовательно, давление увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении.
Учитель. В каком состоянии газ производит большее давление: в холодном или нагретом?
Ответ: Давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа.
Учитель. Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?
Ответ: Сжатые газы оказывают огромное давление на стенки сосуда, поэтому их приходится заключать в прочные стальные специальные баллоны.
Учитель. Итак, в отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещается относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды, чтобы вызвать её движение. Рассмотрим опыт.
Учитель демонстрирует опыт, в блюдце налита вода, подуть на воду по поверхности побежит волна.
Учитель. Мы видим, как частицы жидкости свободно перемещается относительно друг друга. Рассмотрим другой опыт.
Учитель демонстрирует опыт с шаром Паскаля.
Учитель. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.
Давление, производимое на жидкость или газ, передается не только в направлении действия силы, но и в каждую точку жидкости, это и есть закон Паскаля: «Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку одинаково во всех направлениях».
Физическое содержание этого закона заключается в том, что молекулы жидкости или газа очень подвижны. Они всегда достаточно равномерно распределяются по всему объему, и любое внешнее давление может изменить лишь концентрацию частиц, а равномерность в их распределении остается.
Только в начальный момент, например, при уменьшении объема газа, его плотность будет больше в зоне поршня, но за счет беспорядоченного движения молекул, концентрация очень быстро выравнивается.
Запишите в тетрадь формулировку закона Паскаля.
Так как это один из основных законов физики, то его необходимо выучить. Воспроизведите закон Паскаля.
З
акон открыт французским физиком и математиком Блезом Паскалем (1623-1662), который открыл и исследовал ряд важных свойств жидкостей и газов. Опытами подтвердил существование атмосферного давления, открытого итальянским учёным Торричелли.
Мы изучили закон, но любой физический закон можно рассмотреть по следующему плану:
План изучения физического закона
Математическая запись и словесная формулировка.
Опытное подтверждение.
Теория, объясняющая закон.
Границы применимости.
Практическая значимость закона и область его применения.
Учитель еще раз повторяет материал с помощью обобщенного плана.
1.Как вы думаете, что является математической записью закона?
Ответ: Формула, но закона Паскаля не выражается формулой.
2. Словесная формулировка записана у вас в тетради, сформулируйте закон Паскаля (3-4 человека).
3.Опытное подтверждение закона мы рассмотрели в опыте с шаром Паскаля.
4. Объяснить закон Паскаля можно с помощью свойств жидкостей и газов, а именно, молекулы жидкости и газа ударяясь о стенки сосуда, создают давление. Давление увеличивается (уменьшается) при увеличении (уменьшении) концентрации молекул.
5.Применяется закон только для жидкости и газов.
6.Более подробно остановимся на применении закона и использовании его при объяснении работы пневматического тормоза и отбойного молотка.
Н
а рисунке показано устройство пневматического тормоза железнодорожного вагона. Магистраль 1, тормозной цилиндр 4 и резервуар 3 заполняют сжатым воздухом. При открывании стоп-крана сжатый воздух выходит из магистральной трубы. И давление в правой части тормозного цилиндра становится меньше, чем в левой (из которой сжатый воздух благодаря клапану 2 выйти не может). В результате этого поршень тормозного цилиндра перемещается вправо и прижимает тормозную колодку 5 к ободу колеса 6, которое при этом затормаживается.
У
стройство отбойного молотка показано на рисунке. По шлангу 1 подаётся сжатый воздух. Устройство 2, называемое золотником, направляет его поочерёдно то в верхнюю, то в нижнюю часть цилиндра. Под действием этого воздуха боек 3 начинает быстро перемещается то в одну, то в другую сторону, периодически воздействуя на пику 4. Удары последней используют для разрыхления мерзлых грунтов, откалывания от массива кусков горных пород, угля.
Задачи № 486-490.
Примерный ответ на задачу №487: При выстреле из винтовки в вареном яйце образуется отверстие, так как давление в этом яйце передаётся лишь по направлению ее движения. Сырое яйцо разбивается вдребезги, так как давление пули в жидкости, согласно закону Паскаля, передается одинаково по всем направлениям.
Выводы по уроку:
1. Что нового вы узнали сегодня на уроке? Закон Паскаля.
2. Сформулируйте закон Паскаля. Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку одинаково во всех направления.
Домашняя работа: §36, вопросы 1-4, упр.14.
