Сабақ 8. Қатты денелердегі қысым - Оқу материалдары
Күн сайын біз сүйікті жастығымызда оянып, таңғы асқа бутерброд дайындап, мектепке рюкзагымызды жинаймыз.
Біз жататын жастық неліктен жұмсақ?
Не үшін пышақтың жүзін өткірлеп қайрайды?
Мектеп рюкзактарының арқа баулары неліктен жалпақ болады?
Осы және басқа да сұрақтардың жауабын бүгінгі сабақта білетін боласыздар.
Бүгінгі сабақта сіздер жаңа физикалық шама - қысыммен танысып, оның физикалық мағынасын, оны өзгерту әдістерін біліп, қысымды есептеудің жолын үйренесіздер.
Алдымен қатты денелер түсіретін қысымды талқылаймыз.
Біз тұратын үй жерге қысым түсіреді.Біз сурет салған кезде қарындаштың ұшы да қағазға қысым түсіреді. Дыбыс толқындары біздің құлақтарымыздағы дабыл жарғақтарына қысым түсіргендіктен, біз дыбыстарды естиміз.
Қысымды күнделікте өмірде дұрыс пайдалану үшін ол туралы не білуіміз керек?
Қарапайым эксперименттердің көмегімен қысымның неге тәуелді екенін анықтаймыз.
-Бұрыштарына төрт шеге қағылған кішкене тақтайшаны алып, оны құмның үстіне үшкір жағымен жоғары қаратып қояйық. Оның үстіне кіртасты қоямыз.
Біз шеге қалпақтарының құмға тек аз бөлігінің кіріп тұрғанын байқаймыз.
Тақтайшаны төңкеріп, құмның үстіне қайта қойдық. Оның үстіне кіртасты қайта қоямыз.
Енді біз шегелердің құмға тереңірек кіріп тұрғанын байқадық.
Қорытынды: дененің белгілі бір бетке түсіретін күш әрекетінің нәтижесі сол беттің ауданына тәуелді болады. Тіреу ауданы өзгеріссіз қалған шегелер құмға тереңірек кіреді.
Қорытынды: дененің белгілі бір бетке түсіретін күш әрекетінің нәтижесі түсетін күштің шамасына тәуелді болады.
Осылайша, күш әрекетінің нәтижесі:
- дененің белгілі бір бетке түсіретін күшіне;
-осы беттің ауданына тәуелді болады.
Физика тұрғысынан біз анықтаманы тұжырымдап көрейік:
Қысым-бұл белгілі бір бетке перпендикуляр бағытта әрекет ететін күштің сол беттің ауданына қатынасына тең физикалық шама.
мұндағы Р – бұл қысым, F – қысым күші, S – тіреу ауданы
Белгілі бір бетке перпендикуляр бағытта әрекет ететін күш қысым күші деп аталады. Қысым күшінің рөлін дене салмағы немесе кез-келген басқа серпінді күш орындай алады.
Қысым күші мен қысым арасында тура пропорционалды тәуелділік бар, яғни күш неғұрлым үлкен болса, қысым соғұрлым үлкен болады және керісінше күш неғұрлым аз болса, қысым да соғұрлым аз болады
Алайда қысым күші мен дененің тіреу ауданы - кері пропорционал шамалар. Аудан неғұрлым үлкен болса, қысым соғұрлым аз болады.
Шаршы метрге түсетін қысымның өлшем бірлігі ньютон Паскаль (Па) деп аталады.
Бір Паскаль (Па) – бұл ауданы бір шаршы метр болатын бетке біркелкі бөлінген 1 ньютонға тең қысым күшінің әсерінен пайда болатын қысым.
Өлшем бірлігі француз ғалымы Блез Паскальдың есімімен аталады
Бір паскаль – бұл аз ғана қысым. Мұндай қысымды шамамен үстел үстінде жатқан мектеп дәптерінің парағы тудырады.Сондықтан көбінесе қысымның еселі бірліктері қолданылады.
Сіздердің әрқайсысыңыз өздеріңіздің өмірлік тәжірибелеріңізден тіреу ауданына қатты денелердің түсіретін қысымына қатысты мысал келтірулеріңізге болады.
Біз борпылдақ қардың үстінде шаңғымен не шаңғысыз тұрмыз делік. Шаңғымен тұрғанда, қалың қарға батпаймыз, ал шаңғысыз қарға терең батып кетеміз. Қарастырылған мысалда күш бетке перпендикуляр бағытта әрекет етеді, яғни адамның салмағы қардың немесе жердің бетіне перпендикуляр бағытта орналасқан.
Қысымды азайту үшін жүк автомобильдерінің шиналары жеңіл автомобиль шиналарына қарағанда жалпақтау болады
Ауыр трактор немесе танктің борпылдақ топыраққа түсіп кетпеуі үшін оларға доңғалақтар емес, кең және ұзын шынжыр табандар орнатылады.
Жоғарыда аталған мысалдардың барлығы бірдей күш түсетін ауданның өзгеруі осы күш әрекеті нәтижесінің әр түрлі болуына себеп болатынын көрсетеді.
Біз қысымның не екенін, қалай есептелетінін және немен өлшенетінін білдік, енді есепті шешіп көрейік.
Салмағы 5610 кг трактордың екі шынжыр табанының тірек ауданы 1,5 м2 құрайды. Трактор жерге қандай қысым түсіреді?
Есептің қысқаша шартын жазайық:
Трактордың массасы 5610 кг, екі шынжыр табанның тіреу ауданы 1,5 м2 құрайды. Трактордың жерге түсіретін қысымын анықтайық
Шарттағы барлық шамалар СИ жүйесінде берілген, сондықтан бірден есептің шешуіне көшсек болады. Қысым формуласындағы күш шамасы белгісіз, біз оны ауырлық күшінің формуласы бойынша анықтаймыз. P = F/S қысым формуласындағы
ауырлық күшінің алмастырып,
P=mg/S қорытынды формуласын аламыз.
Тиісті сандық мәндерді қояйық
p=(5610 кг∙9,8 Н/кг)/(1,5 м2 ) = 36652 Па және жауабын жазамыз
Жауабы: 36652 Па
Қысым туралы бірнеше қызықты деректерге көңіл аударайық
... саусағымызбен инені немесе түйреуішті матаға қадаған кезде, біз шамамен 100,000,000 Па қысым түсіреміз
... ара шаққанда, ол адамның терісіне 30 000 000 000 Па қысым түсіреді
….. Пілдің жерге түсіретін қысымы тік өкшелі туфли киіп тұрған әйелдің қысымынан 10 есе аз.
….. Жер шарының ортасындағы қысым шамамен 300 млрд. Па, яғни 300 000 000 000 Па құрайды
Сабақтың басында қойылған сұрақтарға оралайық:
Біз жататын жастық неліктен жұмсақ?
Жастықтың пішіні біз оған жатқанда басымыздың рельефімен дәл сәйкес келеді. Басымыздың жастықпен жанасу аймағы үлкен, сондықтан басымыздың жастыққа түсіретін қысымы да аз. Кез-келген қатты бет, тіпті ағаш немесе бетон еден, егер ол адам денесімен дәл сәйкес келетін болса, жұмсақ болуы мүмкін
Не үшін пышақтың жүзін өткірлеп қайрайды?
Пышақтар жүздерінің өткір қайралуының себебі өткір жиектердің өңделген бетпен жанасу аймағы аз болады, соның арқасында тіпті аздаған әсер ету күшімен де денеге айтарлықтай қысым түседі.
Мектеп рюкзактарының арқа баулары неліктен жалпақ болады?
Арқа бауларының (тіреудің) ауданы неғұрлым ұлкен болса, иық пен қолға түсетін қысым соғұрлым аз болады.
Бүгінгі сабақта біз қатты денелердің қысымы туралы білдік. Келесі сабақта сұйықтықтардағы қысымды зерттейтін боламыз.
