а) Два одинаковых бруска поставлены один на другой разными способами (рис. 22). Одинаково ли давление, производимое ими на стол? Будут ли уравновешены весы, если бруски в указанных положениях поставить на чаши весов?
б) Как изменяется давление, производимое кирпичом на опору, если его ставить разными гранями?
рис. 22
Давление, производимое брусками в 1−м случае, будет больше, т.к. площадь опоры меньше (давление обратно пропорционально площади). Если бруски поставить на чашки весов, то они будут уравновешены, т.к. бруски имеют одинаковую массу.
Чем меньше площадь грани кирпича, тем выше давление на опору.
В физике давление определяется как сила, действующая на единицу площади поверхности, на которую эта сила приложена. Формула для расчета давления:
$$ P = \frac{F}{S} $$
где:
− $ P $ — давление,
− $ F $ — сила, действующая на поверхность (в данном случае это вес тела),
− $ S $ — площадь поверхности, на которую эта сила распределена.
Вес и сила давления:
Вес тела ($ F $) — это сила, с которой тело действует на опору. Вес связан с массой тела через гравитационное ускорение:
$$ F = m \cdot g $$
где:
− $ m $ — масса тела,
− $ g $ — ускорение свободного падения ($ g \approx 9,8 \,\text{м/с}^2 $).
Для двух одинаковых брусков их общий вес будет складываться из весов каждого бруска, но будет одинаковым независимо от их взаимного положения.
Площадь опоры:
Величина давления зависит также от площади поверхности, на которую действует вес тела. Если площадь опоры уменьшается, давление возрастает, и наоборот.
Взаимосвязь массы, площади и давления:
Если масса тела остаётся неизменной, то изменение ориентации тела может изменить площадь поверхности опоры ($ S $). Поскольку давление обратно пропорционально площади ($ P \sim \frac{1}{S} $), уменьшение площади увеличивает давление, а увеличение площади — уменьшает давление.
Применение к ситуации с брусками:
В случае двух одинаковых брусков, поставленных на стол в разных ориентациях (рис. 22), важно учитывать:
1. Давление, производимое на стол, зависит от площади той поверхности, через которую бруски соприкасаются с опорой. Если площадь контакта различается, давление будет разным.
2. Весы измеряют вес тела, а не давление. Поэтому положение брусков на чашах весов не влияет на их равновесие — весы сравнивают массы, а масса брусков остаётся одинаковой независимо от их ориентации.
Применение к кирпичу:
Когда кирпич ставят на опору разными гранями, его масса ($ m $) остаётся неизменной, следовательно, сила давления ($ F = m \cdot g $) не меняется. Однако площадь поверхности ($ S $) может сильно изменяться в зависимости от того, какая грань касается опоры. Чем меньше площадь, тем больше давление, и наоборот. Таким образом, давление будет максимальным, если кирпич стоит на самой маленькой грани, и минимальным — если на самой большой.
Рассмотрение физической сути:
1. Давление — это характеристика взаимодействия тела и опоры, оно зависит от площади контакта.
2. Вес — это свойство самого тела, он остаётся неизменным независимо от ориентации тела.
3. Давление и вес — разные физические величины, их нельзя путать.
Задача требует внимательного анализа взаимосвязи площади контакта, веса тела и давления, чтобы дать правильные ответы на поставленные вопросы.
Пожауйста, оцените решение