график зависимости давления от площади (7 видео)

Содержание

График зависимости давления от площади
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ОТ СИЛ ДАВЛЕНИЯ И ОТ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ, НА КОТОРУЮ ДЕЙСТВУЕТ СИЛА ДАВЛЕНИЯ
Давление
Формула давления твердого тела
Когда сила не перпендикулярна поверхности
Презентация по физике «Исследование зависимости давления твердых тел от силы давления и от площади поверхности, на которую действует сила давления «
Описание презентации по отдельным слайдам:
🔍 Видео

Видео:Понимание кривой зависимости давления от объёмаСкачать

График зависимости давления от площади

Видео:Опыты по физике. Зависимость давления от площади поверхности и силыСкачать

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ОТ СИЛ ДАВЛЕНИЯ И ОТ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ, НА КОТОРУЮ ДЕЙСТВУЕТ СИЛА ДАВЛЕНИЯ

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Введение

Актуальность: Ежедневно в повседневной жизни мы встречаемся с таким понятием как «давление». Мы слышим это слово дома, в школе, из средств массовых информаций и из учебников. Однако, разные источники сообщают нам о разном давлении: синоптики говорят об атмосферном давлении, врачи – об артериальном, работники коммунальных служб заботятся о давлении воды в трубах и так далее. Моя исследовательская работа направлена на то, чтобы углубить полученные на уроке знания о давлении твердых тел. Я проведу собственные эксперименты и постараюсь выяснить, как зависит давление от площади соприкасающихся поверхностей и как высота каблука влияет на здоровье человека.

Гипотеза: Давление твердых тел зависит от силы давления и от площади поверхности, на которую действует данная сила. Это также оказывает влияние и на здоровье человека.

Объект исследования: Давление твердых тел.

Цель: исследовать зависимость давления от площади поверхности, на которую действует сила давления.

Задачи:

1. Расширить знания по теме давления твердых тел.

2.Исследовать зависимость давления от площади соприкасающихся поверхностей.

3. Выяснить, как высота каблука влияет на наше здоровье.

Методы исследования:

1. Понятие давления

Когда какое-либо тело стоит на опоре, оно своим весом действует на нее. Но имеет ли значение, как именно расположить это тело на опоре? Положить его большей или меньшей гранью? В быту, если мы попробуем нарезать хлеб двумя разными ножами, то при одной и той же силе, которую мы будем прикладывать к каждому ножу, может получиться разный результат? Но почему один нож больше ломает хлеб, а другой режет идеально? Конечно же, все дело в качестве заточки режущей части лезвия этих ножей. Чем тоньше режущая кромка, тем нож лучше режет. Что это значит? А то, что в обоих случаях мы оказываем одну и ту же силу, но результат действия этой силы – разный. Все дело в площади, по которой была распределена эта сила.

Каждый из вас может привести огромное количество примеров из собственного жизненного опыта, когда изменение площади, по которой распределена одна и та же сила, приводит к тому, что результат действия этой силы оказывается различным.

Исходя из рассмотренных примеров, можно сделать вывод, что результат действия силы на некоторую поверхность зависит не только от самих этих величин, но и от их отношения. Это отношение называется давлением.

Давление – физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно некоторой поверхности, к площади этой поверхности.

Сила, действующая перпендикулярно некоторой поверхности, называется силой давления.

где p – давление, F – сила, действующая на поверхность, S – площадь поверхности.

Единица давления – ньютон на квадратный метр .

Эта единица давления имеет особое название — паскаль (Па) в честь французского ученого Блеза Паскаля. Таким образом,

2. Проведение эксперимента

В своей работе я решила рассчитать давление, которое оказывает моя мама при ходьбе и стоя на месте [1]. Для этого я выбрала несколько пар ее обуви с разной площадью подошв и высотой каблука (приложение 1).

Мое исследование основано на задании из учебника физики А. В. Перышкина 7 класса. В нем, зная свою массу и площадь подошвы ботинка, мы смогли рассчитать, какое давление мы производим при ходьбе и стоя на месте. Массу мы измеряли с помощью весов, а площадь опоры ботинка определяли следующим образом. Поставив ногу на лист клетчатой бумаги, мы обвели контур той части подошвы, на которую опирается нога. Сосчитали число полных квадратиков, попавших внутрь контура, и прибавили половину числа неполных квадратиков, через которые прошла линия контура. Полученное число умножили на площадь одного квадратика () и нашли площадь подошвы (приложение 2) [3]. Далее, пользуясь формулой описанной в п.1 мы получили результат.

1. Кроссовки на плоской подошве: (приложение 3);

2. Туфли на платформе высотой 8 см (приложение 4);

3. Туфли на шпильке высотой 11см (приложение 5).

Масса мамы оказалась равной 62 кг, а следовательно сила тяжести во всех трех экспериментах составила 620 Н.

Площадь подошвы, м 2

Давление производимое при ходьбе, кПа

Давление производимое стоя на месте, кПа

Туфли на платформе

3. Отрицательные факторы влияния высоких каблуков

на здоровье человека

Возникает перегруз стопы, её передней части, так как основной вес туловища приходиться удерживать пальцам, как результат может развиться плоскостопие, если в подростковом возрасте начать носить высокий каблук.

Очень быстро устают ноги и болят, со временем может деформироваться стопа, за счет разрастания косточки наружу у основания большого пальца стопы, что так же может привести к развитию плоскостопия со временем.

Работа мышц ног не естественная, за счет того, что женщина как бы постоянно «ходит на цыпочках», икроножная мышца перенапрягается, это ведет к укорочению ахиллова сухожилия. Ноги отекают и болят, могут появиться спазмы и судороги. Увеличивается нагрузка на коленный сустав, со временем это может привести к развитию артрита (воспаление сустава).

Смещается центр тяжести, походка на высоких каблуках заставляет женщину как бы откидываться назад и удерживать равновесие, осанка благодаря этому становиться «царственной». За счет этого позвоночник сильно прогибается в пояснице, и возникает неравномерная нагрузка на межпозвоночные диски, это является поводом для консультации у невропатолога, так как у женщины могут появиться боли в области поясницы.

Повышен риск травм и аварий. Дама на высоком каблуке рискует гораздо чаще повернуть или сломать ногу. Так же виновником аварии на дороге, часто является женщина, которая носит обувь на высоком ходу.

Возникновение плоскостопия. Плоскостопие можно выявить следующим образом. Обильно смажьте жирным кремом поверхность стопы. Встаньте на белый лист бумаги. Лучше смазать сразу обе стопы, чтобы можно было стоять прямо, ни на что не опираясь. Только в этом случае вы получите объективный результат. Образовавшиеся отпечатки внимательно изучите (приложение 6).

Заключение

В результате моего исследования я выяснила, что результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует. А именно, чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору. Давление, оказываемое на стопу в обуви на высокой шпильке высотой 11 см, почти в три раза превышает давление, оказываемое на стопу в обуви на плоской подошве и сравнимо с давлением, которое оказывает гусеничный трактор на почву. По расчетам ученых при ходьбе это давление еще увеличивается более чем в два раза.

Я выяснила, что чем тоньше и изящнее высокий каблук, тем менее устойчива, становится опора, а обувь опасна для ежедневного использования. Для повседневной жизни надо выбирать обувь на низком каблуке высотой около двух-трех сантиметров. Желательно в течение дня давать ногам отдохнуть, меняя обувь или выполняя массаж стоп, чтобы стимулировать кровообращение.

В общем, обувь на высоком каблуке – это, конечно же, очень красиво, но если вы желаете как можно дольше сохранить свое здоровье, не стоит ей злоупотреблять. Старайтесь носить такую обувь только по торжественным случаям, а для ежедневного ношения используйте удобные и простые модели подобранные по размеру.

Список литературы

1.Большая книга экспериментов для школьников. – М.: Росмэн, 2009. – 264 с.

2. Википедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Давление.

3. Перышкин А.В. Физика: 7 класс: учебник для общеобразовательных учреждений / А.В. Перышкин. — 16-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2013. – 192 с.: ил.

Видео:Давление. Единицы давленияСкачать

Давление

Известно, что человеку удобнее ходить по глубокому снегу на лыжах, так как при этом он меньше проваливается под снег. А разрезать предметы удобнее остро отточенным ножом. Причина этого – давление. В первом случае мы стремимся уменьшить давление на снег, а во втором случае, мы стараемся максимально увеличить давление.

Видео:Зависимость давления от площади опоры Юля и ДашаСкачать

Формула давления твердого тела

Рассмотрим твердое тело, например, кирпич. Пусть он лежит на горизонтальной поверхности и давит на нее своим весом (рис. 1).

На рисунке символом S обозначена нижнее основание тела – это площадь, на которую тело опирается (давит). Сила, с которой тело давит на поверхность – это сила тяжести mg.

Давление, которое твердое тело оказывает на поверхность, можно рассчитать так:

Примечание: Эта формула подходит для расчета давления твердых тел. Существует еще одна формула, с помощью которой рассчитывают давление жидкостей.

( P left( textright) ) – давление;

( F_ left(H right) ) – сила, которая давит (сила давления). Эта сила располагается под прямым углом к поверхности;

( S left( text^right) ) – площадь, на которую давит сила.

Иногда в условии задачи указывают площадь в квадратных сантиметрах, или других единицах, отличающихся от основных единиц, принятых в СИ. Чтобы правильно рассчитать давление, нужно уметь переводить площадь в квадратные метры.

В системе СИ давление измеряется в Паскалях.

Поэтому, перед решением задач, нужно давление переводить в Паскали, если в условии встретятся другие единицы измерения давления.

В некоторых школьных задачах просят найти не давление, а силу давления. Нужно уметь их различать.

Сила давления, как и любая сила, измеряется в Ньютонах. Именно она давит на поверхность.

А давление — это дробь, в числителе расположена сила, которая давит, а в знаменателе — площадь поверхности, на которую давят. Давление измеряют в Паскалях.

Примечание: Давление – это сила, деленная на площадь. Сила должна располагаться перпендикулярно поверхности (рис. 2а).

Видео:11 класс. Физика. Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре. 21.05.2020.Скачать

Когда сила не перпендикулярна поверхности

Силу раскладываем на проекции, если она направлена к поверхности не под прямым углом (рис. 2б). Выберем часть силы, расположенную перпендикулярно поверхности. Именно эту часть силы и нужно подставлять в формулу для расчета давления.

Видео:Давление. Единицы давления | Физика 7 класс #25 | ИнфоурокСкачать

Презентация по физике «Исследование зависимости давления твердых тел от силы давления и от площади поверхности, на которую действует сила давления «

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Исследование зависимости давления твердых тел от силы давления и от площади поверхности, на которую действует сила давления Выполнили: Барбу Алина, Сорокина Полина 2015 год

Цель: исследовать зависимость давления от силы давления и площади поверхности, на которую действует сила давления Использовали: обувь с разной площадью подошвы; бумага в клетку; фотоаппарат.

Что такое давление? Давление — это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Единица давления – Паскаль (Па). Используя также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1000 Па 1 Па = 0,001 кПа 1 гПа = Па 1 Па = 0,01 гПа

Для этого я с помощью карандаша обвела края подметки и каблука; посчитала число полных (В) и неполных клеток (С) и определила площадь одной клетки (Sк); S1 = (В + С/2) · Sк. Методика вычисления площади тел неправильной формы такова: — подсчитываем количество квадратов целых, — подсчитываем количество квадратов известной площади не целых и делим пополам, -суммируем площади целых и нецелых квадратов 758 х1/4см2= 129, 5 см2 — S опоры 129,5см2 = 0,01295 м2

Вес ранца с учебным комплектом не должен превышать 1-2 классы 1,5 кг 3-4 классы 2,5 кг 5-6 классы 3 кг 7-8 классы 3,5 кг 9-11 классы 3,5-4 кг Организация опыта №1 Цель: определить зависимость давления твердого тела от силы давления при неизменной площади опоры. Для того чтобы выполнить задачу исследования мы измерим массу исследуемого ученика, а затем измерим массу ученика с рюкзаком в 1,3,5 кг на электронных весах, не меняя его площадь опоры.

1. P =Fg/S=400H/0,0295 м2=13559,3 н/м2 2. P =Fg/S=410H/0,0295 м2=13898,3 н/м2 3. P =Fg/S=430H/0,0295 м2=14576,3 н/м2 4. P =Fg/S=450H/0,0295 м2=15254,2 н/м2

График зависимости давления твердого тела от силы давления Вывод: давление твердого тела на опору с увеличением силы давления увеличивается.

Определение зависимости давления твердого тела от площади опоры. Площадь одной ступни в обуви S =129,5 см2= 0,01295 м2, Организация опыта №2 Цель: определить зависимость давления твердого тела от площади опоры. Вычислим площадь, не меняя массы: — одной ступни ученика в обуви; — площадь опоры на 2-х ногах; — площадь ученика лежа (допущение – масса распределена равномерно). Давление на одной ноге: Р=400Н:0,01295 м2=27118,6Па

Площадь двух ступней в обуви S = 259 см2= 0,0259м2. Давление на двух ногах: Р=400Н:0,0295 м2=13559,3Па Определение зависимости давления твердого тела от площади опоры.

Площадь ученика лежа. Разделив для удобства и быстроты вычисления площадь опоры лежачего ученика на 5 частей Суммарная площадь лежащего ученика: S = 3435 см2 =0,3435 м2 Давление лежа: Р=400Н: 0,3435 м2=1164Па Определение зависимости давления твердого тела от площади опоры.

График зависимости давления твердого тела от площади опоры Вывод: с увеличением площади опоры твердого тела при неизменной силе давления давление тела на опору уменьшается.

Выводы: Чем больше масса ученика, тем больше сила давления, тем больше давление, производимое телом на опору (пол). Между силой давления и давлением тела существует прямая зависимость. Чем больше площадь опоры тела при неизменной массе (силе давления), тем меньше давление, оказываемое телом на опору. Между давлением и площадью опоры тела существует обратная зависимость.

Расчет давления создаваемого на стопу в зависимости от площади подошвы обуви, а значит и от высоты каблука

Решение: — давление, оказываемое на твердую опору одной стопой, – давление, оказываемое на твердую опору двумя стопами. ≈ 56 000 Па ≈ 56 кПа = 28000Па = 28 кПа Ответ: ≈ 56 кПа и = 28 кПа. Дано: Широкий каблук – 2 см m = 70 кг S1 = 0,0123м2 g = 9,8 Н/кг р1 –? р2 -?

Решение: — давление, оказываемое на твердую опору одной стопой, – давление, оказываемое на твердую опору двумя стопами. ≈ 70000 Па ≈ 70 кПа = 35000 Па = 35 кПа Дано: Толстый каблук – 10 см m = 70 кг S1 = 0,0099м2 g = 9,8 Н/кг р1 –?р2 -?

Дано: Шпилька – 10 см m = 70 кг S1 = 0,0073 м2 g = 9,8 Н/кг Решение: — давление, оказываемое на твердую опору одной стопой, – давление, оказываемое на твердую опору двумя стопами. ≈ 94000 Па ≈ 94 кПа = 47000Па = 47 кПа Ответ: ≈ 94 кПа и = 47 кПа. Для сравнения: давление, которое оказывает гусеничный ДТ-75М массой 6610кг имеющий опорную площадь обеих гусениц 1,4 м2 на почву равно р1 –?р2 -?

По расчетам ученых при ходьбе это давление еще увеличивается более чем в два раза. ≈108888 Па ≈ 109 кПа ≈ 56 000 Па ≈ 56 кПа — давление, оказываемое на твердую опору одной стопой,

В результате моего исследования я увидела, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору. А также что давление, оказываемое на стопу в обуви на высокой шпильке высотой 10 см, почти в два раза превышает давление, оказываемое на стопу в обуви на маленьком каблуке высотой 2 см и сравнимо с давлением, которое оказывает гусеничный трактор на почву. Испытуемый Шпилька (высота 10 см) Толстый каблук (высота 10 см) Широкий каблук (высота 2 см) Женщина Масса — 70 кг, размер ноги — 39,5 94 кПа 47 кПа 70 кПа 35 кПа 56 кПа 28 кПа

Зависимость давления от площади опоры Зависимость давления от высоты каблука

Слон давит на 1 квадратный сантиметр поверхности в 25 раз с меньшим весом, чем женщина на 13 сантиметровом каблуке. Давление создаваемое на опору

Давление создаваемое на стопу в зависимости от площади подошвы обуви, а значит и от высоты каблука Вид обуви Высота каблука, см Давление создаваемое на стопу ноги, кПа Зимние сапоги 2 22,2 Ботинки 4 39,7 Ботинки 5 42 Туфли 6 49 Туфли 7 83,3 Туфли 8,5 91 Туфли 10 143

Потом я представила что будет, если женщина массой 70 кг случайно наступит кому-нибудь на ногу своим каблучком или своей шпилькой. Площадь на которую при этом опирается женщина, будет равна для каблучка Sк = 4 см2 = 0,0004 м2 и для шпильки Sш = 1 см2 = 0,0001 м2. В результате измерений я пришла к выводу, что давление, оказываемое одной шпилькой приблизительно равно давлению, которое оказывают 137 гусеничных тракторов, а давление каблука оказалось в 4 раза меньше давления шпильки на горизонтальную поверхность. Так что берегите свои ноги от чужих каблуков.

Каблуки – главнейшая причина возникновения плоскостопия у женщин При ношении каблуков происходит повышение и смещение ближе к оси тела центра тяжести, что приводит к усилению нагрузки на передний отдел стопы и подворачивание стопы внутрь. Поэтому чем меньше каблук, тем лучше. При развитии плоскостопия снижается важнейшая функция стоп — смягчение ударных нагрузок при быстрой ходьбе, беге, прыжках. Впоследствии появляются трудности с долгим стоянием в одной позе, а также нарушается плавность походки. Отказываться полностью от каблуков тоже нельзя, даже при диагнозе плоскостопии. Если у вашей обуви отсутствует высота, многие любят носить балетки, кеды, мокасины — у вас также повышаются шансы к развитию плоскостопия и можно так же попасть к ортопеду. Получается противоречие, какое-то, не так ли? Высокую обувь носить нельзя, кеды, балетки тоже. Можно и нужно носить обувь на каблуке, а идеальным вариантом в исчислении каблука станет формула, с помощью которой вычисляется его высота: Надо измерить длину стопы в сантиметрах и разделить её на семь.

Простой и надежный способ, которым можно выявить плоскостопие, следующий. Обильно смажьте жирным кремом поверхность стопы . Встаньте на белый лист бумаги. Лучше смазать сразу обе стопы, чтобы можно было стоять прямо, ни на что не опираясь. Только в этом случае вы получите объективный результат. Образовавшиеся отпечатки внимательно изучите.