Эссе "Давление и чем оно отличается от силы"

Давление и чем оно отличается от силы

Сегодня в 7 классе, после уроков, проводится факультативное занятие по физике. По мнению Максима – это хорошо. Поскольку  его мама, постоянно наводящая чистоту, не будет его заставлять пылесосить.

После того как все собрались, учительница объявила тему занятия  «Давление и чем оно отличается от силы». И сообщила, что они проведут опыт с «кнопками» и сказала, что бы все были аккуратными, при проведении опыта, так как кнопкой можно пораниться.

Юля Николаевна попросила Таню, хорошо решающую задачи, раздать всем по одной кнопке. Затем все ученики стали проводить опыт с кнопкой. Они взяли ее между большим и указательным пальцами и слегка надавили на кнопку. В результате, кожа, на пальце у острой кромки кнопки, продавилась и стало немного больно. У другого пальца, у шляпки кнопки, кожа практически не продавилась и больно не было.

Учительница пояснила этот результат:

- Сила, действующая на обе стороны кнопки, одинакова (это мы проходили на качественном уровне, а в 9 классе узнаете, что это 3 закон Ньютона), а деформации (изменения объема) у пальцев получились различные. То есть одинаковая, по значению, сила приводит к различному результату. А это на первый взгляд противоречит тому, что сила однозначно определяет движение. Но тут противоречия нет. Так как в нашем опыте изучается не движение тела, а его деформация. То есть явление, дополнительное к движению.

- Следовательно, при взаимодействии двух тел они, во-первых, изменяют свои траектории и скорости (изучали ранее), и, во-вторых, сами тела изменяются (деформируются или разрушаются, убедились сейчас).

Юля Николаевна далее сказала:

- Для описания процессов, протекающих на поверхности и внутри тел, вводится физическая величина – давление. При этом следует отличать давление, действующее на поверхности, от давления, действующего внутри тел.

Дима, друг Сережи, зачарованно смотрел на учительницу, и думал: «как она ловко говорит о различных не очень понятных величинах».

Сережа, которому всегда, что-то непонятно, спросил учительницу:

- Юля Николаевна, вы утверждаете, что сила и давление – это результат взаимодействия двух тел. Получается же, что это одно и тоже. В чем же разница?

В это время Аня-отличница вдруг увидела, что Дима как-то необычно смотрит на учительницу, и подумала:

- Это, вообще-то, я красавица, он на меня должен смотреть. Что же бы сделать такого, что бы отвлечь его внимание? Напишу ему записку. Пусть читает.

Учительница отвечает Сереже:

- Сережа,  сила первична, а давление – это следствие действия силы на поверхность тела. При этом значение давления зависит от площади поверхности контакта тел. Чем меньше площадь, тем больше давление и деформации. И наоборот. Следовательно, у одного значения силы может быть много значений давления. То есть, скажем, у силы, равной 10 Н, давление может быть равно 10⁷ Па, а может10⁵ Па (как в опыте с кнопкой).

- Внутри жидких и газообразных тел выполняется закон Паскаля (давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях). В этих средах, по давлению можно определить плотность, скорость движения, высоту (глубину) и силу, действующую на поверхность погруженных предметов. Как вычислять эти величины мы узнаем на следующих уроках. Силу в этих средах вычисляют через давление.

- В твердых телах вместо давления используют понятие «напряжение», оно более корректно описывает «напряженно-деформированное» состояние тела. Однако это уже очень сложное явление, и вы его будете изучать в университете.

Таня, которая раздавала кнопки, попросила учительницу:

- Юля Николаевна, можно мне сделать вывод по сегодняшнему занятию?

- Хорошо, Таня, обобщите.

У Тани получился следующий вывод:

- Ребята, в случае взаимодействия тел, сила является первичной, а давление зависит от площади поверхности контакта тел. И чем меньше площадь, тем больше давление и деформация. В жидкостях удобнее считать сразу через давление, а силу вообще можно не считать, поскольку все нужные величины вычисляются через давление.

Юля Николаевна в заключение урока сказала:

- Ребята вы молодцы, провели опыт и разобрались в том, что такое давление и как оно связано с силой.

Список литературы

1. Физика. 7 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений / А.В.Перышкин, Е.М.Гутник – М.: Дрофа, 2010.
2. Физика. 7 класс. В 2 ч. Ч.1: учебник для общеобразовательных организаций /Л.Э.Генденштейн, Л.А.Кирик, И.М.Гельфгат; под ред. Л.Э.Генденштейна. – М.: Мнемозина, 2015.
3. Физика. 10 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский; Под ред. проф. В.И.Николаева, проф. Н.А.Парфентьевой – 4-е изд., – М.: Просвещение, 2018.
4. Физика для всех / Л.Д.Ландау, А.И.Китайгородский. – 3-е изд., – М.: Наука, 1974.
5. Сопротивление материалов: учебник для вузов / А.В.Дарков, Г.С.Шпиро; редактор изд. Л.С.Купершмидт. – М.: Высшая школа, 1965.
6. Сайт Википедии: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%9F%D0%B0%D1%81%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8F