Давление твёрдых тел и газов

Содержание и основные понятия

← Вернуться к оглавлению
Alterna · физика · 3.1
Давление твёрдых тел и газов
Давление, закон Паскаля, гидравлический пресс
Почему лыжи не проваливаются в снег, а каблуки проваливаются? Почему газ в баллоне давит на стенки? Разберём, что такое давление и как оно передаётся.
ФГОС · 7 класс
ФОП · базовый
01
Давление. Единицы давления
Почему лыжи не проваливаются в снег, а ботинки проваливаются?
Давление
Давление
— это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
p = F / S
Единица давления:
паскаль (Па)
. 1 Па = 1 Н/м².
Другие единицы: 1 кПа = 1000 Па, 1 гПа = 100 Па, 1 МПа = 10⁶ Па.
Как изменить давление
Увеличить
давление: уменьшить площадь (нож, игла, лезвие) или увеличить силу
Уменьшить
давление: увеличить площадь (лыжи, гусеницы трактора, широкие шины)
💜
Давление твёрдого тела — p = F/S (анимация)
IV-022 · Пульсирующие векторы силы + деформация поверхности + индикатор давления
Масса m:
5
кг
Площадь S:
02
Давление газа
Почему газ давит на стенки сосуда?
Причина давления газа
Газ состоит из огромного числа молекул, которые
непрерывно и хаотично
движутся. Ударяясь о стенки сосуда, молекулы передают им импульс — это и создаёт
давление
.
Давление газа зависит от:
Температуры
— чем выше T, тем быстрее молекулы, тем больше давление
Объёма
— при сжатии газа (уменьшении V) давление растёт
Количества молекул
— больше молекул → больше ударов → больше давление
💨
Давление газа — молекулярная модель
IV-023 · молекулы в контейнере, слайдеры T и V
Температура T:
300
K
Объём V:
100
%
03
Закон Паскаля
Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся во все стороны одинаково.
Закон Паскаля
Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в каждую точку жидкости или газа без изменений во всех направлениях.
Это верно только для жидкостей и газов — потому что их молекулы подвижны. В твёрдых телах давление передаётся только по направлению силы.
Это любопытно: Гидравлические машины
На законе Паскаля основан
гидравлический пресс
: малая сила на малый поршень создаёт большую силу на большом поршне. F₂/F₁ = S₂/S₁.
🔨
Закон Паскаля — гидравлический пресс (анимация)
IV-024 · F₁/S₁ = F₂/S₂ · Анимированные поршни + частицы жидкости + передача давления
Сила F₁:
10
Н
S₁:
5
см²
S₂:
50
см²
04
Давление в жидкости. Закон Паскаля
Почему вода давит на глубине?
Давление жидкости
Давление внутри жидкости создаётся
двумя
факторами:
Сила тяжести
— верхние слои жидкости давят на нижние. Чем глубже, тем больше давление.
Внешнее давление
— давление передаётся по закону Паскаля.
Давление жидкости на глубине h:
p = ρ · g · h
где ρ — плотность жидкости, g = 9.8 Н/кг, h — глубина.
Это любопытно: Давление на дне морей и океанов
На дне Марианской впадины (глубина ~11 км) давление воды — около 110 МПа (1100 атмосфер)! Это давление раздавило бы большинство предметов. Специальные глубоководные аппараты выдерживают такое давление благодаря прочной конструкции.
Ц
Что нужно понимать
Результат 1
Объяснять физический смысл темы «Давление твёрдых тел и газов» через модель, а не только через формулу.
Результат 2
Различать и корректно использовать термины: давление, сила давления, площадь.
Результат 3
Указывать условия применимости закона, проверять единицы и предельные случаи.
Т
Термины темы
Определение должно указывать физический смысл, а не заменяться бытовым синонимом.
давление
Отношение нормальной силы к площади поверхности, на которую она действует.
сила давления
Равнодействующая нормальных сил, с которыми среда или тело действует на выбранную поверхность.
площадь
Физико-геометрическая величина, характеризующая размер поверхности.
закон Паскаля
Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения во все точки среды.
Ф
Происхождение и вывод формул
Фундаментальный закон нельзя «доказать» алгеброй: для каждой записи указано, является ли она определением, экспериментальным законом или следствием модели.
p
=
F
S
p=\frac{F}{S}
p
=
S
F
​
определение
Давление.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
F
⊥
=
нормальная сила
F_{\perp}=\text{нормальная сила}
F
⊥
​
=
нормальная
сила
Для давления учитывают составляющую силы, перпендикулярную поверхности.
F
:
=
F
⊥
,
p
=
F
S
F:=F_{\perp},\qquad p=\frac{F}{S}
F
:=
F
⊥
​
,
p
=
S
F
​
В этой формуле F обозначает именно нормальную силу давления; среднее давление равно этой силе, делённой на площадь.
Условия:
F — модуль нормальной силы давления, равномерно распределённой по площади S > 0; при неравномерном распределении формула даёт среднее давление.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
!
Границы модели и типичные ошибки
Ошибка: забыть условие модели
Нельзя переносить формулу на любую ситуацию только из-за совпадения букв. Ключевое условие этой темы: Увеличить давление: уменьшить площадь (нож, игла, лезвие) или увеличить силу
Как проверить рассуждение
Уменьшить давление: увеличить площадь (лыжи, гусеницы трактора, широкие шины) Затем проверьте единицы, направление векторов и поведение результата при нулевом или очень большом параметре.
Σ
Вывод по теме
Давление твёрдых тел и газов
Почему лыжи не проваливаются в снег, а каблуки проваливаются? Почему газ в баллоне давит на стенки? Разберём, что такое давление и как оно передаётся.
Увеличить давление: уменьшить площадь (нож, игла, лезвие) или увеличить силу
Уменьшить давление: увеличить площадь (лыжи, гусеницы трактора, широкие шины)
Любой численный результат сопровождается единицей, знаком и объяснением его физического смысла.
Содержание сверено с ФРП по физике ООО/СОО 2025 года и тематикой действующих линий ФПУ: И. М. Пёрышкин и соавторы (7–9), Г. Я. Мякишев и соавторы (10–11); углубления — с линиями «Инженеры будущего» и В. А. Касьянова. Формулировки оригинальные, тексты учебников не воспроизводятся.