Исследовательская работа "Давление в жизни человека"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Малотавринская средняя общеобразовательная школа»

Выполнил:

Ученик 8 класса

Камаев Андрей Анатольевич

Руководитель:

учитель физики

1 квалификационной категории

Апина

Галина Геннадиевна

с. Малая Тавра, 2018 год

Содержание

Введение……………………………………………………………………2 стр.

1. Теоретическая часть…………………………………………………….4 стр.

1.1. Давление и сила давления…………………………..………….5 стр.

1.2. Способы уменьшения или увеличения давления…………….5 стр.

1.3. Давление жидкости……………………………………………..6 стр.

1.4. Атмосферное давление в живой природе……………………..6 стр.

1.5. Использование давления в жизни и технике…………………..7 стр.

II. Практическая часть……………………………………………………..8 стр.

2.1. Исследование №1………………………………………………..8 стр.

         2.2. Исследование №2………………………………………………..9 стр.

2.3. Исследование №3………………………………………………..10 стр.

Заключение…………………………………………………………..11 стр.

Литература……………………………………………………………12 стр.

Введение

Практически каждый день мы слышим слово "давление": от знакомых и незнакомых людей в школе и дома, из средств массовых информаций и из учебников. Однако разные источники сообщают нам о разном давлении: синоптики говорят об атмосферном давлении, врачи - об артериальном, водители проверяют давление в шинах своих автомобилей, работники коммунальных служб заботятся о давлении воды в трубах.

Мне очень нравится ходить на прогулки в зимний лес. Мне стало интересно: почему можно проваливаться в сугроб, стоя без лыж, а на лыжах можно скользить по любым снежным горкам. Дома, садясь на жёсткий табурет, невозможно просидеть очень долго, а на мягком кресле можно сидеть часами. Почему?

Разглядывая различные машины, я обратил внимание на различные размеры колёс. Почему у большегрузных машин и вездеходов шины очень широкие?

  Ответы на все эти и другие вопросы я надеюсь получить в ходе своего исследования.

Актуальность исследования. На уроках физики мы изучили давление и нам стало интересно, какую роль играет давление в жизни человека.

Цели нашего исследования:

Исследование практического применения давления в жизни человека и живой природы.

   Новизна данной работы: расчёт давления экспериментальным путём.

Задачи:

  1. Изучить понятие давления с физической точки зрения.

  2. Знакомство с популярной и занимательной литературой по данной теме.

  3. Рассмотреть случаи практического применения давления в жизни человека и живой природы.

  4.Исследовать закономерности проявления давления, применяя математические навыки:

◦      давление человека в различных ситуациях;

◦      давление жидкости на дно сосудов;

◦      давление твёрдого тела на опору.

Предмет исследования: давление твёрдых тел, жидкости и газа.

Объект исследования:  роль давления твердых тел, жидкости в жизни человека.

Гипотеза: я предполагаю, что есть  способы уменьшения или увеличения давления  твердых тел, жидкости и газа, которые играют большую роль в жизни человека.

Методы, используемые для решения поставленных задач:

-изучение научной литературы;

- анкетирование;

- наблюдения;

- эксперименты;

- анализ полученных результатов;

- математический метод;

- проведение разъяснительной работы о том, как уменьшить или увеличить давление твердого тела и жидкости..

Значимость этой работы заключается в том, что эта работа даёт возможность применять знания  на практике:  при прогулке на лыжах по снегу, при покупке школьного ранца и др.

Данная исследовательская работа может быть применена на уроке физики.

I. Теоретическая часть

1.1. Давление и сила давления

           Давлением называют отношение силы, действующей на поверхность тела, к площади этой поверхности:

            P =   F   ; где P – давление,  F – сила, S – площадь.

                    S            

           Давление показывает, какая сила действует на единицу площади поверхности тела. Единица измерения давления – паскаль (Па). Давление в один Паскаль оказывает сила в один ньютон на площадь в один квадратный метр: 1 Па = 1 Н/1м².

           Силу, которая создаёт давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.

               F = P*S.

1.2. Способы уменьшения или увеличения давления

Чтобы уменьшить давление, достаточно увеличить площадь, на которую действует сила. Например, увеличивая площадь нижней части фундамента, тем  самым уменьшают давление дома на грунт. У тракторов большая опорная площадь гусениц, поэтому, несмотря на значительный вес, их давление на грунт не так велико: эти машины могут проходить даже по топким болотистым почвам.

  В случаях, когда необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности (при этом сила давления остаётся той же). Так, для увеличения давления затачивают колющие и режущие инструменты – ножницы, ножи, иглы, кусачки.

1.3. Давление жидкости

Давление на глубине

  Водолаз в лёгком снаряжении может погрузиться в воду на глубину примерно до 80 метров. При необходимости более глубокого погружения применяют специальные скафандры, а также используют батискафы. Они защищают человека от громадного давления, действующего на тело, погруженного на глубину.

  Давление на глубине вычисляется по формуле: P= p∙h∙g

1.4. Атмосферное давление в живой природе.

           Древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создаётся  разряжение,  и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.

Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот.

Засасывающее действие болота объясняется тем, что при поднятии ноги под ней образуется разряжённое пространство. Перевес атмосферного давления в этом случае может достигать 1000Н на площадь ноги взрослого человека. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разряжённое пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда.

1.5. Использование давления в жизни и технике.

          Втыкая иглу или булавку в ткань, мы создаём давление около 100МПа.

Искусственное понижение или повышение атмосферного давления в специальных помещениях – барокамерах – используют в лечебных целях. Одним из методов баротерапии (греч. «терапия» - лечение) является постановка стеклянных медицинских банок в домашних условиях.

II. Практическая часть

2.1. Исследование №1

Цель эксперимента: убедиться, что давление на снег на лыжах  меньше, чем без  них.

Для того, чтобы рассчитать давление человека, которое он оказывает,

     стоя на лыжах воспользуемся формулой:   P = Fт

                                                                                    S                                                                                                                             

                   Моя масса равна  60 килограммов. Зная, что сила тяжести рассчитывается по формуле: Fт = m*g, мы получаем, что сила тяжести равна 600 ньютонам. 

              Размеры лыжи a=1,6м, b=0,04 м, то  S1=1,6*0,04=0,064(м ²) (Это площадь одной лыжи, а у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид: P=m*g

                               2*S

      P1=   600    = 4688Па

             2*0,064

Теперь рассчитаем давление, которое я оказываю, стоя на полу. Вычислим размеры подошвы обуви a=26см, b=7,5 см, получаем S2=0,26м * 0,075м= =0,0195м² (это площадь одной подошвы, у нас их две). В результате конечная расчетная формула будет иметь следующий вид:

                 P2=     600     = 15385Па

                         2*0,0195

В результате полученных вычислений выяснили – давление на лыжах равно 4688, а давление без лыж на опору 15385 Па.

                   Р1<Р2       в 3,3 раза

                   В результате полученных вычислений площадь лыж равна 0,128м², а площадь подошвы равна 0,039 м².

                   S1>S2     в 3,3 раза.

Вывод:

       Во сколько раз увеличиваем площадь опоры, во столько же раз уменьшается давление, которое мы создаем на опору.

2.2. Исследование №2

Цель эксперимента: рассчитать как меняется давление сумки на плечи.

Нам необходимо это сделать для того, чтобы выяснить, какую сумку лучше покупать, чтобы шея и плечи не болели при ходьбе? В каком из случаев будет оказываться меньшее давление?

                   Измерим площадь лямок сумки с толстыми лямками и с тонкими. Размеры лямок первой сумки 10см * 5 см. Размеры лямок 2 сумки      1 см * 10 см. Для расчетов воспользуемся следующей формулой:

                                                    P=mg

                                                            S

              Найдём площади лямок:

              S1=0,005 м²    S2=0,001 м²

              Взвесим сумки с одинаковым весом, допустим  m=10 кг

              Выполним необходимые расчёты.

               P1 = 10*10 =20 кПа     P2=10*10= 100 кПа   

                        0,005                            0,001                       

Вывод:

       Рассмотрев зависимость давления от площади опоры, приходим к выводу:  во сколько раз увеличиваем площадь опоры, во столько же раз уменьшается давление, которое мы создаем на опору.

         P1 (20 кПа)   <    P2 (100 кПа) т.к.

         S1 (0,005м²)      >    S2 (0,001м²) .

Нужно покупать сумки с более широкими лямками во избежание боли в шеи и плечах.

2.3. Исследование №3

Процесс   исследования

           В жизни мы встречаемся с сосудами различной формы: банки разных размеров, бутылки, кастрюли, кружки. Рассчитаем, какое давление на дно сосудов разной формы оказывает столб воды.

           Нальём в пятилитровую и полуторалитровую бутылку  полтора литра воды и рассчитаем давление жидкости на дно сосудов. Высота столба жидкости в банках различная. В  полуторалитровой  бутылке равна 7 см, а  в литровой  17 см.

                     Расчетная формула для нахождения давления в жидкости:    

       Р = ρ*g*h                         ρ = 1000 кг/м3 (плотность воды)

       h1=0,07 м                        h2=0,17 м

      Давление на дно полуторалитровой бутылки: Р1=700Па

      Давление на дно литровой бутылки: Р2=1700Па

     h1 (0,07 м)  <   h2  (0,17м)

      P1 (700 Па)   <  P2  (1700 Па)

Вывод: в результате эксперимента мы выяснили, что одинаковое количество воды оказывает различное давление на дно сосудов и напрямую зависит только от высоты столба жидкости.

Заключение

Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что моя работа – это только начало пути моих исследований. Данная работа углубила мои познания в области физики, в частности, о давлении твердых тел, жидкости..

В ходе выполненной работы я узнал понятие «Давления» с физической точки зрения. Рассмотрел его применение в различных жизненных ситуациях, в природе и технике. Узнал значимость этого понятия для животного мира, рассмотрел случаи практического применения давления в жизни человека и живой природы. Рассчитал:

–  давление человека в различных ситуациях;

–  давление жидкости на дно сосудов;        

–  давление твёрдого тела на опору;

В результате исследований были получены следующие выводы:

В твёрдых телах давление можно уменьшить, увеличив площадь опоры.

 В жидкостях и газах давление напрямую зависит от высоты столба жидкости или газа.

Литература

1. Перышкин А.В. Физика. – М.: Дрофа, 2010

2. Семке А.И. Нестандартные задачи по физике – Ярославль, Академия развития, 2011

3. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике – М.: Просвещение, 2009

4. Береговая Г.Т. космос – землянам. – М.: Мол.гвардия, 2013. – 191с., ил. – (Эврика).

5. Ланина И.Я. не уроком единым: Развитие интереса к физике. – М.: Просвещение, 2011. – 223с.: ил.

6. Колтун М.М. Мир физики: (для ст. шк. возраста); ил – М.: Просвещение, 2008.-176с:ил.