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压强与压强公式

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压强的概念描述

沙漠行走的骆驼具有宽大的脚掌,坦克车设计着履带,篆刻刀刀尖做得特别尖锐,这些都是利用了压强的原理。

为什么要研究压强呢?这是因为我们发现了一个问题,那就是同样的力,在不同的外因下,其作用效果是不同的。作用效果还与什么有关系呢?那就是受力面积。

如下图所示,两个男孩的体重差不多,在雪地上行走是截然不同的,就是因为他们的“鞋子”不一样,导致受力面积不同。

压强的概念

初中阶段要学习的压强包括固体压强、液体压强、大气压强。

压强的定义

初中物理课本上有概念:物体所受压力与受力面积之比,叫做压强。

的作用效果不仅与压力的大小有关,还与受力面积有关。

压强公式

如果用p表示压强,F表示压力,S表示物体的受力面积,压强的定义式:p=F/S;

由压强的定义式p=F/S可知:

骆驼的脚掌是用来降低压强的

1. 可通过增加压力、减小受力面积来增加压强。如:篆刻刀做的很尖锐,用更大的力来刻字。

2. 可通过减小压力、增加受力面积来减小压强。如:坦克车设计履带,一些重型机械设计很多轮胎。

压强的概念源于固体压强。从压强的定义公式可推导出液体压强公式是:p=ρgh

其中,ρ指的是液体的密度,h指的是所研究的面距离液体表面的深度。

压强单位

压强的国际单位是帕斯卡,简称帕,符号是Pa。

1Pa=1N/m2;

压强越大,产生的效果越明显。

有时候我们还常用大气压来表示压强单位,比如常说5个大气压。大气压强见下方解释。

液体压强

静止在桌面上的水杯,对桌子有压强的作用。杯子中的水,对杯底有压强的作用吗?答案是肯定的。

我们在学习游泳的时候,会感觉水挤压我们,这就是水的压强。

由于液体具有流动性,所以在向各个方向都有压强。这是液体压强相比固体压强的一大特点。

液体的压强

在液体内部同一深度,向各个方向的压强都相等。可通过上图实验来进行测量,并验证此结论。

同种液体中,深度越深,压强越大。

对比不同的液体,在相同的深度,密度大的液体压强大。具体如下图所示。

液体压强大小的计算式是:p=ρgh

液体压强

大气压强

由于液体具有流动性,存在压强。同样作为气体,地球表面的大气层也具有流动性,产生大气压强。

大气压强存在的案例:

1.塑胶吸盘能够吸附在光滑的天花板上,可在吸盘上扎一个小孔与大气相连之后,就掉下来。

2.悬空倒置的塑料管内存有一定量的水,当用手封住上端时,并将塑料管置于数值方向,其内的水不会向下流出。塑料管上端打开后,水就回流出来。

类似的案例还有很多,这些都说明大气压是存在的。历史上著名的马德保半球实验来进一步说明大气压强的存在。具体如下图所示。

马德保半球实验与大气压强

大气压强与马德堡半球实验

1654年时,当时的马德堡市长格里克于神圣罗马帝国的雷根斯堡(今德国雷根斯堡)进行的一项科学实验,目的是为了证明大气压的存在。

格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈;再把两个半球壳灌满水后合在一起;然后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头拧紧封闭。这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。格里克一挥手,四个马夫牵来十六匹高头大马,在球的两边各拴四匹.格里克一声令下,四个马夫扬鞭催马、背道而拉!好像在“拔河”似的。4个马夫,8匹大马,都搞得浑身是汗。但是,铜球仍是原封不动。是什么力将两个铜球紧密贴合在一起呢?

显然是大气压力,这便证明了大气压强从存在。

马德堡半球实验证明:大气压强是存在的,并且十分强大。实验中,将两个半球内的空气抽掉,使球内的空气粒子的数量减少、下降。球外的大气便把两个半球紧压在一起,因此就不容易分开了。抽掉的空气越多,半球所受压力越大,两个半球越不容易分开。

大气压强与托里拆里实验

托里拆利实验

1.一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排出空气,用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里,待开口端全部浸入水银槽内时放开手指,将管子竖直固定,当管内水银液面停止下降时,读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差,约为760mm。

2.逐渐倾斜玻璃管,发现管内水银柱的竖直高度不变。

3.继续倾斜玻璃管,当倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气,而管外液面上受到的大气压强,正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱,也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。

4.用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验(或同时做,把它们并列在一起对比),可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。(控制变量法)

5.将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭,往管中注满红色水,用手指堵住另一端,把玻璃管倒插在水中,松开手指。请思考,如把顶端橡皮塞拔去,在外部大气压强作用下,水柱会不会从管顶喷出?

6.通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强,作为1个标准大气压,符号为1atm(atm为压强的非法定单位),1atm的值约为1.013×10^5Pa

流体压强与流速的关系

流体压强与流速的关系:流速大的地方压强小。

压强与流速的关系

大气压强是多少

大气压强是多少?标准大气压,符号为1atm(atm为压强的非标准单位),1atm的值约为1.013×105Pa

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