0 0 0
Личный кабинет Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Геометрия Физика Всеобщая история Русский язык Английский язык География Биология Обществознание
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга

Закон Паскаля

Содержание

    Как вы уже знаете, частицы жидкости или газа могут свободно перемещаться по всем направлениям, что обусловлено их строением (рисунок 1) — наблюдение броуновского движения подтверждает этот факт. Частицы же твердого тела находятся в строгом порядке и их движение существенно ограничено.

    Рисунок 1. Строение газа, жидкости и твердого тела

    Вспомните, как вы охлаждаете горячий чай в вашей кружке прохладным вечером: достаточно слегка подуть, чтобы поверхность жидкости пришла в движение. По той же логике появляется рябь на поверхности моря, реки, озера, бассейна или даже обычной лужи при малейшем появлении ветра.

    Как передают давление жидкости и газы?
    Из вышесказанного следует, что давление, производимое на молекулы жидкости или газа, передается в каждую точку вещества, а не только в направлении действия силы.

    Закон Паскаля

    Теперь давайте рассмотрим данное явление подробнее. Почему жидкости и газы передают давление во все стороны без изменений?

    На рисунке 2, а мы видим сосуд, наполненный газом (помните, что здесь мы всегда можем заменить газ на жидкость), частицы которого равномерно распределены. У сосуда имеется поршень, который мы будем двигать вверх или вниз.

    Рисунок 2. Передача давления частицам жидкости/газа вследствие их хаотичного движения

    Для начала приложим некоторую силу, чтобы поршень вошел глубже в сосуд. Таким образом, мы сожмем газ прямо под поршнем — теперь частицы в нем располагаются более плотно друг к другу (рисунок 2, б).

    Но, так как частицы газа будут перемещаться по всем направлениям, их расположение станет вновь равномерным.

    Таким образом, на рисунке 2, в мы видим более плотное расположение частиц, чем на рисунке 2, а: если мы увеличиваем давление на газ около поршня на $1 \space Па$, то давление увеличится на $1 \space Па$ во всех точках внутри газа (на стенки сосуда/на его дно/на поршень).

    Так, в 1653 году французский физик и математик Блез Паскаль сформулировал закон: 

    Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

    Примеры и опыты

    Рассмотрим опыты и примеры из жизни, где мы видим закон Паскаля. Где мы видим сжатие жидкости или газа под воздействием давления?

    Именно так работает наш водопровод: движение молекул воды хаотично, и давление, оказываемое на стенки труб, везде одинаково.

    Еще один пример. При изготовлении бутылок через трубку вдувают воздух, и расплавленное стекло принимает нужную форму (рисунок 3). Какое физическое явление здесь используют?

    Рисунок 3. Стеклодув

    В этом случае тоже применяется закон Паскаля: давление в газе распространяется во все стороны равномерно. Поэтому при выдувании вазы из жидкого стекла давление увеличивается одинаково по всем направлениям. Так заготовка принимает форму шара.

    Опыт №1

    Теперь познакомимся с простым опытом (рисунок 4).

    Рисунок 4. Опыт, иллюстрирующий закон Паскаля: передача давления жидкости во все стороны без изменений

    Если мы нальем в обычный пакет воду, завяжем его и надавим, то пакет лопнет. Заметьте, что пакет лопнет не в том месте, на которое мы оказывали давление. А если пакет лопнет в нескольких местах, напор струек жидкости будет одинаковым.

    То же самое бы происходило, если бы в пакете (или в другом импровизированном сосуде), находился бы газ. 

    Опыт №2

    Рассмотрите опыт, представленный на рисунке 5. На нем можно показать особенность передачи давления жидкостями и газами.

    Рисунок 5. Опыт, иллюстрирующий закон Паскаля: передача давления газа во все стороны без изменений

    Здесь изображен шар, имеющий несколько узких отверстий. К шару подсоединена трубка с поршнем. Мы заполняем шар дымом. При нажатии на поршень, дым начнет выходить из отверстий равномерными струйками.

    Это подтверждает, что газы и жидкости передают оказываемое на них давление по всем направлениям без изменений.

    Упражнения

    Упражнение №1

    По рисунку 6 объясните передачу давления твердым, сыпучим телами и жидкостью. Изобразите стрелками, как передается давление.

    Рисунок 6. Давление на твердое, сыпучее и жидкое тела

    Посмотреть ответ

    Скрыть

    На рисунке 7 стрелками показано, как будет передаваться давление в этих телах.

    Рисунок 7. Передача давления твердому, сыпучему и жидкому телам

    Твердое тело будет передавать давление только вниз.
    Сыпучее тело (например, песок) будет передавать давление по всем сторонам. Крупинки песка будут двигаться, расстояние между ними уменьшится. Будет возникать сила трения между песчинками, поэтому давление будет передаваться неравномерно.
    Передача давления жидкому телу подчиняется закону Паскаля. Давление будет передаваться равномерно в каждую точку жидкости.

    Упражнение №2

    На рисунке 8 показаны два сосуда, заполненные газом. Масса газов одинакова. В каком сосуде давление газа на дно и стенки сосуда больше? Ответ обоснуйте.

    Рисунок 8. Баллоны с газом

    Показать ответ

    Скрыть

    Нам уже известно, что при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении — давление уменьшается.

    У красного баллона объем больше, чем у желтого. Поэтому при одинаковой массе давление газа будет больше в желтом баллоне.

    Упражнение №3

    Автомашину заполнили грузом. Изменилось ли давление в камерах колес автомашины? Одинаково ли оно в верхней и нижней частях камеры?

    Посмотреть ответ

    Скрыть

    В камерах колес автомобиля находится газ (воздух), для которого действует закон Паскаля.

    Давление в камерах увеличится и будет одинаковым в верхней и нижней частях камеры.

    Упражнение №4

    Объясните явление, показанное на рисунке 9. Как изменится наблюдаемое явление, если увеличить сжатие?

    Рисунок 9. Передача давления воде в пакете

    Показать ответ

    Скрыть

    Вода выливается через дырочку в пакете под действием силы тяжести, действующей на нее.

    Когда вы нажмете на такой пакет, то напор струйки воды увеличится. Это объясняется тем, что давление увеличилось (следствие нажима рукой). Если в таком пакете сделать еще одну дырку, то струи будут иметь одинаковый напор под нажатием вашей руки согласно закону Паскаля.

    Задание

    Из пластмассовой бутылочки с завинчивающейся пробкой изготовьте прибор для демонстрации закона Паскаля (придумайте сами, как это сделать, опробуйте прибор).

    В нижней части пластмассовой бутылки нужно сделать несколько дырок. Можно расположить их несимметрично друг другу.

    Чтобы продемонстрировать закон Паскаля, наполним эту бутылку водой и сожмем ее верхнюю часть. Струйки воды будут бить из всех сделанных нами отверстий и с одинаковым напором (рисунок 10). Это свидетельствует о том, что давление передается в жидкости равномерно по всем направлениям.

    Рисунок 10. Демонстрация закона Паскаля
    5
    5
    5Количество опыта, полученного за урок

    Оценить урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Комментарии
    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение