压强
学习目标:什么是压强,压强的特点,压强的具体表现
什么是压强
你和同学到学校,有些是走路,有些是自己骑自行车,有些是坐电动车过来,那么谁在路上花的时间是最少呢?这个相信很简单,路程/速度=时间,看谁的时间是最少,比较下就知道了。
现在有个水气球,要求你们把它弄破,看谁的办法效果最好。你们可能拿过来砸地上,用手捏,用手指戳,最后都弄破了,那么怎么比较谁的效果最好呢,我们就算你们各自用了多少的力,除以你们作用的面积,F/S=p 得出这个数值就叫压强,计算谁的压强最大,那么谁的效果是最好,压强的单位是力/面积,牛/平方米,称为帕斯卡,帕。压强是表示压力作用的效果,压强越大,那么你作用力的效果就越好。
压强的比较就看压力越大,面积越小,压强就会增大;反之压力越小,面积越大,那么压强就会变小。
压强的简便算法
流动性
我们经常说一碗水端平,湖面平静的象镜面,有什么意义呢,在水下一米的地方,随便什么位置离水面都是1米高 (不会象不平的地面一些地方1.2厚,一些地方0.7米厚),同样的高度,那么就表示 受到的重力是一样大小的,G=ρshg,力的大小有了,那么压强就是F/S=ρshg/s=ρhg ,这里S数学上约分了,实践可以理解为水可以变为任意形状,接触面是怎么样,水就能变成接触面形状,这样物体就只承接接触面垂直上方水的重力,多余的水因为没有接触面流走而无法作用到物体上,P=ρgh,就成了压强的简便算法,看密度和高度怎么样,就知道受到了多少的压强。
在固体里,因为形状固定不可流动,所有压力都要作用在接触面,所以要算总的压力F,而液体因为可以流动,接触面外的压力会流走,所以只需计算接触面垂直上方的压力就可以。
连通器原理
上端开口,下端相连的容器叫连通器。连通器里装同一液体且液体静止不流动时,容器两边液面保持相平。
液体在同一深度的压强一样,P=ρgh,因为g是常量,压强跟密度和高度相关,同一液体的密度是一样的,那么高度h不一样,压强就会不一样。如果同一位置,液面一边高一边低的话,压强就一边高一边低,液体就保持不了静止,导致液体流动,直到同一深度的压强一致,液面高度也一样高。锅炉水位计、船闸都是这连通器原理的应用。
压强的直观表现
密度减小化的压强
我们知道可以流动的物体里的压强是P=ρgh ,压强跟密度和高度有关,那么如果高度h不变,我把密度变得很小很小,从1000千克/立方米减少到1.29千克/立方米,会发生什么,什么也不会发生,除了密度减少压强变小。但我们的处境发生了改变,我们从水里跑到了空气里,我们现在所处的空气密度虽然很小只有1.29千克/立方米,但是也是有受到压强,尤其地球表面的空气层非常厚,我们又处于底层,我们受到的压强就叫大气压强,简称大气压。
大气压的属性
大气压的大小是多少呢,根据托里拆利实验,是76厘米高的水银柱,为1.01*100 000Pa ,相当于1KG的力作用到1平方厘米面积的压强,你用一根手指头顶个7-8本教材感受到的压强。
大气压跟密度和高度有关,所以高度越高,大气压就会越低,同时越上面空气越稀薄,密度越小,压强自然也会减少,天气,地形和季节都会影响大气密度,也就会造成不同的压强。在3000米以内,每上升10米,大气压就下降100Pa
拿一个水桶里面装满水,用手压下去,是不是可以压到水桶底部,如果桶里装满沙子呢,同样的力压下去,是不是只能压一点点下去?大气压就是这种压力,无处不在,同一位置左右前后各个方向用同样大小的力往下压。平时我们感觉不到,就像压在沙子上,但一旦空间里密度比空气小,就像沙子换成水一样,效果就很明显了。马德堡半球里面是真空,大气压就往里压的牢牢的,塑料吸盘也是如此,吸盘与墙壁空隙真空,大气压就把吸盘压得严严实实。我们用吸管吸饮料时,管内空气吸走,大气压就把饮料压上来。
流速与压强
气体和液体会流动,统称为流体,那么流体在流动的时候对压强有什么影响吗,流速越快的地方,压强越小,流速越慢的地方压强越大。做个比喻,校园里两条小路,一条路人少,就可以跑的快,另一条路人挤人,只能慢慢挪,那么人多的就会往人少的那条路挤,类比,就是流速慢压强就大,就会往流速快压强小的地方作用。
足球逆时针旋转前进时,球的旋转方向带动气体的流动方向,足球右侧气体是向前方流动,迎面遇上空气阻力,左侧气流是向后流动,跟空气阻力流动方向相同,流速就会更快些。这样左侧的压强更小,右侧压强更大些,那么足球就会向左偏移,形成一种弧线球。(更新中,禁止转载)