Давление. Закон Паскаля

Давление: что это такое

Давление — это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление показывает, насколько «сосредоточена» сила на единице площади. Единица измерения давления — паскаль (1 Па = 1 Н/м²).

Рассчитывают давление по формуле p = F/S, где F — сила давления, S — площадь опоры. Чем меньше площадь, тем больше давление при той же силе: поэтому острый нож режет, а тупой — нет.

Давление твёрдых тел

Твёрдое тело передаёт давление только в направлении действия силы — вниз, на опору. Гусеницы трактора имеют большую площадь, чтобы уменьшить давление на грунт и не проваливаться. Наоборот, гвоздь и лыжная палка специально делают острыми.

Давление жидкостей и газов. Закон Паскаля

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку жидкости или газа во всех направлениях. В отличие от твёрдых тел, жидкости и газы передают давление одинаково во все стороны.

Давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от высоты столба и вычисляется по формуле p = ρ·g·h, где ρ — плотность жидкости, h — высота столба. Чем глубже, тем больше давление — поэтому у дна водолазу труднее.

Признак	Твёрдые тела	Жидкости и газы
Направление давления	в сторону действия силы	во все стороны одинаково
Передача давления	не передаёт по объёму	передаёт по закону Паскаля
Зависимость от глубины	нет	растёт с глубиной: p = ρ·g·h

Сообщающиеся сосуды

Сосуды, соединённые внизу, называют сообщающимися. В них однородная жидкость устанавливается на одном уровне независимо от формы и площади сосудов. Это легко понять: давление столба жидкости на дно зависит только от высоты, а в нижней соединяющей части давления с обеих сторон должны быть равны, иначе жидкость потекла бы. На этом свойстве основаны водопровод, шлюзы, чайник с носиком, водомерные трубки и системы отопления.

Если в сообщающихся сосудах налиты разные жидкости, уровни уже не совпадут: столб более лёгкой жидкости будет выше, потому что одинаковое давление у дна создаётся бо́льшей высотой менее плотной жидкости.

Атмосферное давление

Воздух, окружающий Землю, тоже имеет вес и давит на все тела — это атмосферное давление. У поверхности Земли оно в среднем равно примерно 100000 Па, или около 760 мм рт. ст. С высотой воздух разрежается, поэтому в горах атмосферное давление меньше. Атмосферное давление измеряют барометром.

Разбор задачи

Найдём давление воды на дно бака с высотой столба 2 м.

Дано: h = 2 м; ρ = 1000 кг/м³; g = 10 Н/кг Формула: p = ρ·g·h Подставляем: p = 1000 · 10 · 2 Считаем: p = 20000 Па = 20 кПа Ответ: давление на дно равно 20 кПа

Частые ошибки. Не путайте формулы: для твёрдого тела работает p = F/S, а для давления столба жидкости — p = ρ·g·h. Давление жидкости на дно не зависит от формы сосуда и от площади дна, только от высоты столба и плотности. Площадь сосуда часто «лишнее» данное в задаче.

Кратко о главном

• Давление — это сила на единицу площади: p = F/S.
• Чем меньше площадь, тем больше давление при той же силе.
• Закон Паскаля: жидкости и газы передают давление во все стороны без изменения.
• Давление столба жидкости: p = ρ·g·h, оно растёт с глубиной.
• В сообщающихся сосудах однородная жидкость стоит на одном уровне.