Естествознание - давление

До сих пор мы изучали случаи, когда сила, действовавшая на тело, была приложена к нему в одной точке. Мы так и говорили про нее: "точка приложения силы". Настало время ситуаций, когда сила приложена к телу во множестве точек, то есть действует на некоторую площадь поверхности. В каждом из таких случаев говорят не только о самой силе, но и о создаваемом ею давлении.

Как приятна зимняя прогулка на лыжах! Однако стоит выйти в снег без них, как ноги будут глубоко проваливаться при каждом шаге, идти будет трудно, и удовольствие будет испорчено.

На этом рисунке вес лыжника примерно равен весу "пешехода". Поэтому силы, с которыми мальчики давят на снег, будем считать равными. Но заметьте: они действуют не на одну точку, а "распределяются" по некоторым площадям. У лыжника - по площади касания снега и лыж, а у пешехода - снега и подошв. Понятно, что Sлыж > Sподошв . Поэтому и результат действия лыжника на снег проявляется в меньшей степени.

Распределение силы по площади ее приложения характеризуют специальной физической величиной - дробью F/S. При условии, что сила действует перпендикулярно поверхности, эту дробь называют давлением. Это определение принято записывать в виде формулы:

p - давление, Па
F^ - приложенная сила, Н
S - площадь поверхности, м2

Единица измерения давления - 1 паскаль (обозначается: 1 Па). Из формулы-определения видно, что 1 Па = 1 Н/м2.

Числовое значение давления показывает силу, приходящуюся на единицу площади ее приложения. Например, при давлении 5 паскалей на площадь 1 м2 будет действовать сила 5 ньютонов.

Вернемся к примеру с мальчиками. На рисунке не указаны числовые значения величин F и S. Значит, мы не можем подсчитать и количественно сравнить давления мальчиков. Однако мы можем их сравнить качественно, используя слова "больше" и "меньше". Сделаем это.

Сначала запишем исходные данные: силы, с которыми мальчики давят на снег, равны, и площадь лыж больше площади подошв. Объединим исходные данные в "столбик" слева.

Из этих данных мы составили две дроби. Обратите внимание: знак "больше", присутствовавший в исходных данных, изменился на знак "меньше". Почему? Поскольку знаменатель левой дроби больше знаменателя правой, значит, согласно свойству дроби, сама левая дробь меньше правой дроби.

Вспомнив, что каждая дробь называется давлением, получим: давление лыжника меньше давления пешехода. Этим и объясняется то, что лыжник меньше проваливается в снег, чем пешеход.