Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Теория

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Одна и та же сила может быть безобидной или разрушительной — всё зависит от того, на какую площадь она приходится. Лыжник не проваливается в снег, а пешеход той же массы — проваливается: сила давления у них одинаковая (равна весу), но у лыж площадь опоры во много раз больше, поэтому давление меньше. Эта идея — сердце темы.

Главное

• Давление твёрдого тела: p = F/S, где F — сила давления в ньютонах (Н), S — площадь опоры в квадратных метрах (м²), p — давление в паскалях (Па). 1 Па = 1 Н/м².
• Сила давления покоящегося тела на горизонтальную опору равна его весу: F = m·g, где m — масса (кг), g = 10 м/с². Важно: сила давления НЕ зависит от площади — от площади зависит только давление.
• Давление столба жидкости: p = ρ·g·h, где ρ — плотность жидкости (кг/м³), h — высота столба жидкости НАД точкой (м). Плотность воды 1000 кг/м³, бензина 710 кг/м³.
• Из формулы p = ρ·g·h следуют два вывода, которые проверяют в опытах: давление внутри жидкости растёт с глубиной и на одной глубине оно больше в более плотной жидкости (насыщенный раствор соли давит на мембрану манометра сильнее воды).
• Сообщающиеся сосуды: в покоящихся сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне. Так работает водонапорная башня: бак наверху и трубы в домах — одна система, и напор в кране создаёт столб воды от уровня бака до крана.

Как решать

Разберём классику: кирпич с широкой грани поставили на узкую. Как изменятся сила давления и давление?

1. Выпиши, какая величина о чём: сила давления F = m·g зависит только от массы; давление p = F/S зависит ещё и от площади.
2. Проверь, что изменилось в условии. Масса кирпича прежняя → F не изменилась.
3. Площадь опоры уменьшилась → по p = F/S давление увеличилось. По кодам из условия (3 — не изменится, 1 — увеличится) ответ: 31.

В качественных вопросах (шайба под гайкой, лыжи, нож) действуй так же: назови формулу (p = F/S или p = ρ·g·h), скажи, какая величина в ней меняется, и сделай вывод. В развёрнутом ответе нужны обе части: сам ответ и обоснование через формулу — ответ без формулы полных баллов не даст.

Ловушки ОГЭ

• «Сила давления уменьшилась» — любимый неверный дистрактор. При увеличении площади опоры меньше становится давление, а сила давления по-прежнему равна весу.
• В p = ρ·g·h буква h — это высота столба жидкости над точкой, а не высота самой точки. Кран первого этажа ниже → столб от уровня бака длиннее → давление и напор больше.
• Давление жидкости не зависит от площади мембраны манометра или формы сосуда — только от ρ и h. В опытных заданиях не выбирай утверждения, которых опыт не проверял.
• Площадь в p = F/S — в м². Если дана в см², переводи: 1 см² = 0,0001 м².

Где пригодится

• Задание 5 — выбор верного объяснения (лыжник и пешеход, p = F/S).
• Задание 12 — как изменятся сила давления и давление (кирпич на гранях).
• Задание 16 — анализ опыта с манометром: глубина и плотность жидкости.
• Задание 18 — работа с текстом: водонапорная башня, p = ρ·g·h, сообщающиеся сосуды.
• Задание 19 — развёрнутый качественный ответ (шайба под гайкой): ответ + обоснование формулой.

Попробуй решить

Реши задачу этого типа прямо здесь — проверю сразу и покажу разбор:

Разбор заданий