§28. Тиск твердих тіл на поверхню. Сила тиску

• Назад до змісту

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Від чого залежить результат дії сили?

Результат дії сили залежить від площі поверхні, на яку діє ця сила. Чим меншою є площа поверхні, тим більшою буде деформація.

2. Дайте означення тиску

Тиск — це фізична величина, яка характеризує результат дії сили та дорівнює відношенню сили, що діє перпендикулярно до поверхні, до площі цієї поверхні (p = F/S).

3. Назвіть одиницю тиску в СІ

Одиниця тиску в СІ — паскаль (Па).

4. Дайте означення одиниці тиску

1 Паскаль — це тиск, який створює сила 1 Н, що діє перпендикулярно до поверхні площею 1 м².

5. Як можна збільшити тиск? Як можна зменшити тиск? Наведіть приклади

Збільшити тиск можна двома способами:

• Збільшити силу, яка діє на поверхню
• Зменшити площу поверхні (наприклад, нагострити інструменти: ножиці, ножі, шила)

Зменшити тиск можна:

• Зменшити силу, яка діє на поверхню
• Збільшити площу поверхні (наприклад, використання лиж замість черевиків для ходіння по снігу)

ВПРАВА № 28

1. Людина сидить на дивані. Як зміниться тиск, що створює людина на диван, якщо вона ляже?

Якщо людина ляже на диван, то площа поверхні, на яку вона діє своєю вагою, збільшиться. Оскільки тиск залежить від площі (p = F/S), то при збільшенні площі тиск зменшиться.

2. У яких випадках (1 степлер, 2 бульдозер, 3 ножиці, 4 рюкзак) тиск намагаються зробити якомога меншим? більшим? У який спосіб?

1. Степлер
   • Тиск намагаються зробити більшим.
   • Це досягається за рахунок зменшення площі поверхні, яка пробиває папір (гострий край скоби).
2. Бульдозер
   • Тиск намагаються зробити меншим.
   • Це досягається завдяки широким гусеницям, які збільшують площу контакту з ґрунтом.
3. Ножиці
   • Тиск намагаються зробити більшим.
   • Це досягається шляхом загострення лез, що зменшує площу контакту з матеріалом.
4. Рюкзак
   • Тиск намагаються зробити меншим.
   • Це досягається за рахунок широких лямок, які збільшують площу контакту з плечима.

3. Подайте в паскалях: 2 кПа; 4 гПа; 0,3 МПа; 0,35 кН/м²; 1,5 Н/см²; 36 мН/см².

• 2 кПа = 2000 Па
• 4 гПа = 400 Па
• 0,3 МПа = 300000 Па
• 0,35 кН/м² = 350 Па
• 1,5 Н/см² = 150000 Па
• 36 мН/см² = 360 Па

4. Площа різального краю лопати — 0,7 см². Який тиск створює лопата на ґрунт, якщо людина діє на лопату із силою 210 Н?

Дано:

F = 210 Н,

S = 0,7 см² = 0,00007 м².

Формула для обчислення тиску:

p = F / S.

Розв’язання:

p = 210 / 0,00007 = 3 000 000 Па (або 3 МПа).

Відповідь: Тиск становить 3 МПа.

5. Тиск гусеничного трактора на ґрунт становить 27 кПа. Що це означає? З якою силою трактор тисне на ґрунт, якщо площа, на яку спираються його гусениці, становить 2,9 м²?

Дано:

• $p = 27 \, \text{kPa} = 27000 \, \text{Pa}$
• $S = 2.9 \, \text{m}^2$

Знайти:

• $F - ?$

Розв’язання:

Формула для обчислення сили тиску:

• $F = p \cdot S$

Підставимо значення у формулу:

• $F = 27000 \cdot 2.9 = 78300 \, \text{ Н}$

Відповідь: Це означає, що трактор створює тиск у 27 кПа на ґрунт. Сила тиску трактора на ґрунт становить 78 300 Н або 78,3 кН.

6. Хлопчик виїхав на лижах на снігову галявину. Сніговий наст галявини витримує тиск 2 кПа. Ширина кожної лижі — 7,5 см, а довжина — 1,8 м. Якою може бути максимальна маса хлопчика, щоб він не провалювався в сніг?

Дано:

• $p = 2 \, \text{kPa} = 2000 \, \text{Pa}$
• $s = 7.5 \, \text{см} = 0.075 \, \text{м}$
• $l = 1.8 \, \text{м}$

Знайти:

• $m - ?$

Площа однієї лижі:

• $S_{однієї} = s \cdot l = 0.075 \cdot 1.8 = 0.135 \, \text{м}^2$

Оскільки хлопчик стоїть на двох лижах:

• $S_{заг} = 2 \cdot S_{однієї} = 2 \cdot 0.135 = 0.27 \, \text{м}^2$

Формула для обчислення сили тиску:

• $p = F / S$, звідки

• $F = p \cdot S$

Підставимо значення:

• $F = 2000 \cdot 0.27 = 540 \, \text{Н}$

Сила тиску дорівнює вазі хлопчика:

• $F = m \cdot g$, звідки

• $m = F / g$

Приймаємо $g = 10 \, \text{м/с}^2$:

• $m = 540 / 10 = 54 \, \text{кг}$

Відповідь: Максимальна маса хлопчика, щоб він не провалювався в сніг, становить 54 кг.

7. Не можна бути повністю застрахованим від нещасного випадку на водоймі, вкритій льодом. Як повинні поводитися рятувальник і сам постраждалий, якщо сталася біда (рис. 5)? Обґрунтуйте їхні дії.

Дії постраждалого: Лягти на живіт, розкинути руки й ноги, щоб зменшити тиск на лід. Повільно вибиратися на лід, підтягуючи ноги, і повзти до берега.

Дії рятувальника: Наближатися до постраждалого повзучи, використовуючи довгі предмети (мотузку, палицю). Після витягування допомогти повзти до безпечного місця.

Обґрунтування:

Розподіл ваги зменшує тиск на лід, що запобігає його руйнуванню.