Исследовательская работа на тему давление твердых тел

Добро

пожаловать!
Неделя науки и техники

Сосновская средняя школа.
Выполнила: Арстанкулова Айназик
Учитель: Конюшенко Татьяна Львовна.

Цель: исследовать зависимость давления от силы давления и площади поверхности, на которую действует сила давления.

Оборудование:
Фотоопарат
Обувь с различной платформой
Листочек в клетку, карандаш

Что такое давление?

Давление - это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
Единица давления – Паскаль (Па).
Используя также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа)
1 кПа = 1000 Па 1 Па = 0,001 кПа
1 гПа = Па 1 Па = 0,01 гПа

Для этого мы с помощью карандаша обвели края подметки подошвы и посчитали число полных (В) и неполных клеток (С), определили площадь одной клетки (Sк);    (В + С/2) = Sк. 

758 х1/4см2= 129, 5 см2 - S опоры
129,5см2 = 0,01295 м2

Определение зависимости давления твердого тела от площади опоры.Площадь одной ступни в обуви S =129,5 см2= 0,01295 м2,

Организация опыта №1
Цель: определить зависимость давления твердого тела от площади опоры.
Вычислим площадь, не меняя массы:
- одной ступни ученика в обуви;
- площадь опоры на 2-х ногах;
- площадь ученика лежа (допущение – масса распределена равномерно).

Площадь ученика лежа.
Разделив для удобства и быстроты вычисления площадь опоры лежачего ученика на 5 частей
Суммарная площадь лежащего ученика: S = 3435 см2 =0,3435 м2
Давление лежа: Р=400Н: 0,3435 м2=1164Па

График зависимости давления твердого тела от площади опоры

Вывод: с увеличением площади опоры твердого тела при неизменной силе давления давление тела на опору уменьшается.

Выводы:
Чем больше масса ученика, тем больше сила давления, тем больше давление, производимое телом на опору (пол). Между силой давления и давлением тела существует прямая зависимость.
Чем больше площадь опоры тела при неизменной массе (силе давления), тем меньше давление, оказываемое телом на опору. Между давлением и площадью опоры тела существует обратная зависимость.

Решение:
 
- давление, оказываемое на твердую
опору одной стопой,
– давление, оказываемое на
твердую опору двумя стопами.

≈ 56 000 Па ≈ 56 кПа

= 28000Па = 28 кПа

Ответ: ≈ 56 кПа и = 28 кПа.

Дано:
Широкий каблук – 2 см
 m = 70 кг
S1 = 0,0123м2
g = 9,8 Н/кг


р1 –? р2 -?

Решение:
 
- давление, оказываемое на
твердую опору одной стопой,
– давление, оказываемое
на твердую опору двумя стопами.

≈ 70000 Па ≈ 70 кПа


= 35000 Па = 35 кПа

Дано:
Толстый каблук – 10 см
 m = 70 кг
S1 = 0,0099м2
g = 9,8 Н/кг

Дано:Шпилька – 10 смm = 70 кгS1 = 0,0073 м2g = 9,8 Н/кг

Решение:
- давление, оказываемое на твердую
опору одной стопой,
– давление, оказываемое на твердую
опору двумя стопами.
≈ 94000 Па ≈ 94 кПа

= 47000Па = 47 кПа
Ответ: ≈ 94 кПа и = 47 кПа.
Для сравнения:
давление, которое оказывает гусеничный ДТ-75М массой 6610кг имеющий опорную площадь обеих гусениц 1,4 м2 на почву равно

р1 –?р2 -?

По расчетам ученых при ходьбе это давление еще увеличивается более чем в два раза!!!

≈108888 Па ≈ 109 кПа

≈ 56 000 Па ≈ 56 кПа

- давление, оказываемое на твердую
опору одной стопой,

В результате наших исследования мы увидели, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору. А также что давление, оказываемое на стопу в обуви на высокой шпильке высотой 10 см, почти в два раза превышает давление, оказываемое на стопу в обуви на маленьком каблуке высотой 2 см и сравнимо с давлением, которое оказывает гусеничный трактор на почву. 

Потом я представила что будет, если женщина массой 70 кг случайно наступит кому-нибудь на ногу своим каблучком или своей шпилькой. Площадь на которую при этом опирается женщина, будет равна для каблучка Sк = 4 см2 = 0,0004 м2 и для шпильки Sш = 1 см2 = 0,0001 м2.

Это интересно!

В результате измерений мы пришли к выводу, что давление, оказываемое одной шпилькой приблизительно равно давлению, которое оказывают 137 гусеничных тракторов, а давление каблука оказалось в 4 раза меньше давления шпильки на горизонтальную поверхность. Так что берегите свои ноги от чужих каблуков.