压强与重力的关系辨析
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物体的质量m、重量G、密度ρ、体积V、压力F、压强p的关系1.V=a·b·c (a、b、c为长方体的长、宽高)2.V=a2·h (a物体的横截面为正方形的边长、h为它高)3.V=a3(a物体的边长)4.V=s·h (s为规则物体的横截面、h为它的高)5.m=ρ·V6.G=gρ·V (G为物体的重力,且方向垂直向下)7.F=G (当由物体所施加的力F 与G同向,且垂直于受力面S时。
一下的F同意)8.P==(S为垂直于F的受力面。
)9.P = F/ a2= G / a2(a物体的横截面为正方形的边长)10.P=F/ S = /S( S为规则物体的横截面)********************************************************液体的压强p、压力F、液柱高度h的关系(相关字母的含义如上)1.V=a2·h=s·h2.G=ρg a2·h=ρg·s·h(G为液体的重力,且方向垂直向下)3.F=G (G为液体的重力,且F等于物体的重力,它与G同向均垂直向下)4.P==(p为液体对受力面S的压强,S为垂直于F的受力面。
)5.P = F / a2= G / a2=ρg a2·h/ a2=ρg·h(a物体的横截面为正方形的边长,h=a且是水平距离)6.P= F / S= G / S=ρg·h·s/s=ρg·h(h为液体的垂直高度)(注:由液体重力产生的压强P,它与液体密度ρ及液体垂直高度h乘积成正比例P。
h非液体柱的长度L)(如:一封底的玻璃管,其灌入一定量的液体h0,其对底部产生的压强p不一定是ρg·h0,此时灌入高度h0与它液面对地的垂直高h,即h0≥h,∴ρg·h0≥ρg·h)*******************************************************************(液体)连通器两端口的压强p与液柱高度h的关系(相关字母的含义如上)连通器两端开口:1. p H = P大气(P大气为外界的大气的压强,即H处的压强)(一般P大气作比较压强大小的基准,而某处的实际的压强应是P实=P+ P大气,即P= P实-P大气,计为此处的压强,表压强简称压强,工程上P大气计为0压强,P实际上是某处的压强与大气压之差。
压强(基础)【要点梳理】要点一、压力垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
要点诠释:1、产生的条件:相互接触的两个物体相互挤压。
例如:静止在地上的篮球和地面间有相互挤压的作用,篮球对地面有压力;静止在竖直墙壁旁的篮球与墙壁之间没有相互挤压,所以没有压力。
2、方向:与受力物体的受力面垂直,并指向受力面,由于受力物体的受力面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是角度不同的倾斜面,因此压力的方向没有固定指向,它可能指向任何方向,但始终和受力物体的受力面相垂直。
3、单位:牛顿,符号:N4压力重力施力物体物体地球受力物体支持物物体大小决定于相互挤压所发生形变大小G=mg方向垂直于受力物体表面,并指向受力面竖直向下作用点在支持面上物体重心力的性质接触的物体间相互挤压而发生形变产生的,属于弹力来源于万有引力,是非接触力受力示意图要点二、压强(高清课堂《压强》388900)表示压力作用效果的物理量。
要点诠释:1、压力的作用效果与压力和受力面积有关。
探究实验提出问题:压力的作用效果跟什么因素有关。
猜想和假设:跟压力的大小有关,跟受力面积的大小有关。
进行实验:①照图甲那样,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度;②再照图乙那样,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度;③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
实验步骤①、②是受力面积一定,改变压力的大小,步骤②、③是压力一定,改变受力面积。
实验结果:泡沫塑料被压下的深度与压力的大小和受力面积的大小有关。
压力越大,效果越明显,受力面积越小效果越明显。
2、定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
3、计算公式及单位①公式:(定义公式)②单位:国际单位为帕斯卡(Pa),简称帕。
1Pa=1N/m2。
表示1m2面积上所受的压力是1N,Pa是一个很小的单位,一张报纸平放时对桌面的压强约1Pa。
实际应用中常用千帕(kPa) 兆帕(MPa)作单位,气象学中常用百帕(hPa)作单位,换算=,,。
第九章压强▲▲压强1.压强:(1压力:①产生原因:由于物体相互挤压而产生的力。
②压力是作用在物体表面上的力。
③方向:垂直于受力面。
④压力属于弹力⑤压力与重力的关系:力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力。
只有当物体放置于水平面上时压力才等于重力.(2压强是表示压力作用效果的一个物理量,它的大小与压力的大小和受力面积的大小有关。
说明:①啄木鸟的嘴能啄破树皮,骆驼的脚会往沙地中陷入一些,都是压力作用效果的表现.②两个体重差不多的人在雪地里,行走的人陷到雪地里,而穿滑雪板的人没有陷入雪地中,这表明受力面积不同,压力作用效果不同。
(3压强的定义:物体单位面积上受到的压力叫做压强。
(4公式: P=F/S。
式中P表示压强,单位是帕斯卡;F表示压力,单位是牛顿;S表示受力面积,单位是平方米。
(5国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是 pa .1Pa=lN/m2,3Pa物理意义是:lm2的面积上受到的压力是 3N 。
2。
增大和减小压强的方法(1增大压强的方法:①增大压力:②减小受力面积.(2减小压强的方法:①减小压力:②增大受力面积。
应用:①当压力不变时,可通过增大受力面积的方法来减小压强如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
②也可通过减小受力面积的方法来增大压强如:缝一针做得很细、菜刀刀口很薄以下例子在选择题中常考①骆驼脚很大,可以减小压强,在沙漠中行走自由②啄木鸟的嘴很尖细,可以增加压强,捉到躲藏在深处的虫子3、研究影响压力作用效果因素的实验:⑴ A、B说明:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。
⑵ B、C说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显.⑶概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积有关。
本实验研究问题时,采用了控制变量法。
习题:1、关于压力,下列说法正确的是( AA。
压力的方向一定垂直于物体间接触表面B。
压力的大小一定等于物体的重量C。
压力的方向有时垂直于物体间接触表面,有时不垂直于物体间接触表面D.无法确定2、下列关于压力、压强的说法中正确的是(BA。
初中物理知识总结:压力与压强初中物理知识总结:压力与压强初中物理知识点总结:压力与压强1、重力和压力的区别:可以从受力物体、施力物体、大小、方向、作用点等方面来比较。
2、注意正确地判断受力面积:压强公式中的S是受力面积,而不是物体的表而积,关键看所讨论的压力是靠哪一个面承受,而不一定是受压物体的表而积,代入数据计算时要注意各量单位的对应。
【典型例题】例析:下列事例中能够增大压强的措施是A.铁轨铺在枕木上B.书包背带做得宽一些C.载重汽车多用几个轮子D.木桩的下端削成尖形解析:在铁路的钢轨下铺设枕木、把书包带做得宽一些、载重汽车多用几个轮子,都是为了增大受力而积,减小压强。
木桩的下端削成尖形是为了减小受力面积,增大压强。
从上述分析可知,符合题目要求的选项为D。
答案:D中考物理问答题答题四大要素问答题反映不太会回答,有话不会说,说了又说不清楚,说不准确,是容易丢分的题目。
对问答题的应对办法是:一个完整的问答题应该包括四部分内容:1.物理现象2.物理过程3.理论依据4.正确结论,有上述几部分基本就可以得到。
以北京市题52题为例:有不少考生答案是没有做功,因为石头没有移动距离,最多可得一半分,因为他没有把理论依据说出来。
正确答案是:(1)小磊对石头没有做功(结论)(2)根据做功的两个必要条件:一是有力作用在物体上,二是物体在力的方向上通过距离(理论依据)(3)小磊对石头用了力,但石头没有在力的方向上通过距离,所以小磊没有对石头做功(物理现象和物理过程)再举一个中考问答题为例:用久的灯泡壁发黑,在相同电压下时,亮度比原来的要暗一些,为什么?有的考生就一句话,先升华后凝华。
这只能给1分,正确的答案是:通电的灯丝在高温下由固态钩升华为气态的餌灯丝会变细,气态的餌遇到冷的灯泡壁,产生凝华现象,形成固态的餌,所以灯泡壁变黑了。
变细的灯丝电阻会增大,根据电功率的公式,电压一定时,电阻增大,灯泡的实际功率会减小,所以亮度会降低。
压强讲义—知识解读(解析版)知识导航•知识点1 压力和重力的区别 •知识点2 压强的定义及计算 •知识点3 减小或者增大压强的方法及其应用 •知识点4 固体压强大小的比较 •知识点5 探究影响压力的作用效果的因素 •作业 巩固训练知识点讲解生的力。
3、辨析:重力和压力的区别用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【典例1-1】(2023•栾城区校级开学)下列关于压力的说法中正确的是( A )A .压力的方向一定垂直于物体间的接触面B .压力的大小一定等于物体的重力C .任何情况下压力的大小都和物体受到的重力无关D .压力的方向总与重力的方向一致【典例1-2】(2023春•霍邱县期末)如图所示,停在斜坡上的汽车共受到 三 个力的作用。
汽车对地面有压力作用,压力的方向为图 ② 所示(选填“①”“②”“③”或“④”)。
【变式1-1】(2023春•阜宁县期中)放在水平桌面上的茶杯,对桌面有压力,关于“桌面形变产生的力”,下列说法正确的是( B )A .茶杯对桌面的压力B .桌面对茶杯的支持力C .茶杯的重力D .茶杯对地球的吸引力【变式1-2】(2023春•正阳县期末)如图所示,图甲是一个桥头立着的交通标志牌,它表示经过该桥的汽车对桥面的压力不能超过 5×105N ;图乙所示的载重货车采用多轴多轮是通过 增大受力面积来减小压强 来避免压坏路面的。
(g =10N/kg)解:桥头的交通标志牌50t 的含义是:过桥车辆的质量不能超过50t ,所以此标志是限重标志;即车辆对桥面的压力不超过:F =G =mg =50×103kg ×10N/kg =5×105N 。
知识点讲解1、压强:压力的作用效果,数值上等于物体单位面积上受到的压力。
2、压强公式:Sp F 。
3、压强p 的单位是帕斯卡(简称为帕)【典例2-1】(2023春•芗城区期中)一普通中学生双脚站立在水平地面上,他对水平地面的压力和压强最接近于(C)A.50N 103Pa B.50N 104Pa C.500N 104PaD.500N 105Pa解:一普通中学生的重力约为500N;中学生站立在水平面则对水平面的压力大小等于其重力大小,即F=G=500N,脚与地面的接触面积约为S=500cm2=5×10﹣2m2,他对水平地面的压强约为p===104Pa。
重力和压强的关系重力是指地球或其他天体对物体吸引的力量,是物体所受的向下的力。
而压强是指单位面积上施加的压力大小,是指物体在单位面积上所受的力。
重力和压强之间存在着一定的关系,下面将对其进行详细探讨。
我们来看看重力是如何影响压强的。
根据物理学的知识,压强与力的大小和作用面积有关,即压强 = 力 / 面积。
重力作为一种力量,当物体受到重力作用时,会对物体施加一定的压力。
这个压力可以通过物体自身的重量来表示,即压力 = 重量 / 面积。
因此,可以得出结论:重力的大小会影响到物体所受的压强。
我们来探讨一下重力和压强之间的具体关系。
根据上面的公式,我们可以看出,重力的大小与物体的质量和物体所在的位置有关。
质量越大的物体,所受的重力就越大;而物体所在的位置不同,重力的大小也会有所不同。
举个例子来说明,比如我们站在地面上,所受的重力就是地球对我们的吸引力,而如果我们站在月球上,所受的重力就是月球对我们的吸引力。
由于地球的质量比月球大,所以地球对我们的吸引力也更大,因此地球上的物体所受的压强也会相应增大。
重力和压强之间还存在着一种重要的关系,即重力对压强的影响是与物体所在的深度有关的。
根据物理学的原理,压强随着深度的增加而增加。
这是因为地球的重力是向下的,所以在深度增加的过程中,物体受到的重力也会增大,进而导致压强的增加。
以水压为例,当我们潜入水中时,水的重力会对我们的身体施加压力,这个压力会随着潜入的深度增加而增加。
当我们潜入到一定深度时,水的重力会对我们的身体施加的压力已经超过了我们的承受能力,这时我们就会感到压强很大。
重力和压强之间存在着一定的关系。
重力的大小会影响到物体所受的压强,重力对压强的影响与物体的质量、所在位置以及深度有关。
对于我们日常生活中的一些现象,如水压、气压等,了解重力和压强之间的关系有助于我们更好地理解和解释这些现象。
同时,也为我们在实际应用中提供了一定的参考,比如在设计建筑物或者进行深海潜水等活动时,都需要考虑重力和压强的关系,以确保安全和稳定性。
液体压强:原因,特点和计算公式产生原因①液体受到方向竖直向下的重力作用,对支撑它的容器底部产生了压力和压强②液体没有固定的形状,能够流动,对限制它流动的容器的侧壁产生压力和压强③液体内部各相邻部分之间互相挤压,液体内部向各个方向都产生了压强特点液体向各个方向都有压强;在同一深度,各个方向的压强相等;深度越大,液体的压强增大;液体的压强还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强就越大计算公式Р=ρgh 压强单位:帕(帕斯卡),千帕,兆帕说明:液体压强是有重力产生的,但它对容器底部的压力和压强都与重力无直接关系,在计算液体对容器的压力压强时,不管容器的形状如何,应用公式Р=ρgh计算出液体对容器底部的压强,再用公式F=PS(S为容器底部面积)计算出液体对容器底部的压力。
例1植树节里,小倩同学用水桶提了15L水给刚栽上的树浇水,已知桶自身质量为1kg,桶中水深h为30cm,提水时,手的受力面积为1×10-3m2。
(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
)(1)水对桶底的压强是多大?(2)担水时,人手受到的压强是多大?解析:题中已给出水的深度,根据液体压强公式便可求出水对桶底的压强;要求手受到的压强,受力面积已知,应先求手受到的压力,根据题意可知,该压力大小应等于水与桶受到的总重力,总重力可由水与桶的总质量求出。
解:(1)水深h=30cm=0.3m水对桶底的压强:P1 =ρ水gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m =3000Pa(2)水的体积V=15L=0.015m3水的质量m水 =ρ水V=103kg/m3×0.015m3 =15kg水与桶的总重力G总=(m水+ m桶)g=(15kg+1kg)×10N/kg=160N手受到的压强5 2321601.610a10mGF Np P S S-====⨯总分析:此题考查固体压强和液体压强的有关计算,它们在求解顺序上有所不同。
第08讲—压强2023年中考物理一轮复习讲练测一、思维导图二、考点精讲考点1 压力与压强1.压力(1)定义:压力是垂直作用在物体表面上的力。
(2)产生原因:由于物体相互接触挤压而产生的力。
(3)方向:垂直于接触面。
(4)大小:压力的大小不一定等于重力的大小,压力的方向也不一定与重力的方向相同。
只有放在水平面上的物体对水平面的压力才等于物体的重力。
(5)压力与重力的区别注意:不同情况下压力与重力的关系.(已知物体所受重力为G)2.压强(1)定义:物体所受的压力的大小与受力面积之比叫压强,数值上等于单位面积受到的压力.压强用符号P表示.(2)物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量.(3)公式:p=FS.(4)单位:帕斯卡,简称帕,符号Pa.注意事项:(1)公式SFp 是压强的定义式,具有普遍适用性,既适用于固体也适用于液体和气体.(2)公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,两者接触面的面积.如图所示,将一底面积为S的物体分别放置在面积为S1和S2的两个水平桌面上,两种情况下,物体对水平桌面的压力不变,但图甲中受力面积是S 1,图乙中受力面积是S 23.增大和减小压强的方法及应用4.对压强公式的理解(1)p =FS 适用于所有物体间压强的计算(无论物体是气体、液体还是固体). (2)计算时,各物理量的单位必须对应,如p 的单位为Pa ,F 的单位为N ,S 的单位为m 2.(3)F 是压力而不是重力,但有些情况下压力的数值可能等于重力.(4)公式中的S 是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,两者相互接触的面积.(5)压力F 和受力面积S 之间不存在因果关系,但压强p 与压力F 和受力面积S 之间有密切关系.即在S 一定时,p 与F 成正比;在F 一定时,p 与S 成反比.考点2 液体的压强1. 液体压强产生的原因:由于重力的作用,并且液体具有流动性,因此发发生方法应用实例增大压强压力一定时,减小受力面积菜刀的刀刃很薄、钉子的前端很尖、啄木鸟的喙很尖等受力面积一定时,增大压力压路机的碾子质量很大、刹车时用力捏闸等减小压强压力一定时,增大受力面积铁轨下面铺设枕木、书包带做得宽大、载重汽车有很多车轮、骆驼的脚掌很宽大、滑雪时穿上滑雪板等受力面积一定时,减小压力货车严禁超载、现代建筑中采用空心砖等挤压而产生的。
压强与重力的关系辨析一、压强的产生物体对其他物体的压强,等于物体对其他物体的压力除以其他物体上压力的作用面积。
压力如何产生,其本质是什么,则压强的本质就是什么。
1、气体的压强大家很熟悉气体的压强是由于气体分子对容器壁或者浸入其中的物体表面的撞击而产生。
其满足的基本规律是: p =23 nE k,也就是说,分子数密度n越大,平均分子动能 E k越大,气体对单位面积的撞击作用越强。
比如说,一个气球,其内封有一定质量的气体,现吹入更多的气体,或者系紧入口后使劲挤压以减小气球体积,则其内的分子数密度 n 增加,就能感受到其内气体的压强在增加,气球皮胀得越厉害。
2、液体的压强液体的压强的产生,有两个方面的层面的作用,其一是分子热运动的撞击作用,其二是液体内部分子间距小于平衡距离,分子力表现为斥力。
其中撞击部分与气体类似,但是,分子间的斥力作用起主导作用。
比如,一个装满水的胶袋,系好口子后使劲地压它以减小其体积,这时口袋就会胀得鼓鼓的,甚至会把口袋胀破——这是液体被压缩导致表现为斥力的分子力增加的结果。
由于液体温度没有明显变化,体积也没有太大的变化,因此,由分子撞击产生的压强没有明显增大,故分子间的斥力作用是主导。
3、固体的压强当你拿着一根木棍用劲的将其压向墙面时,木棍与墙面间的相互挤压增强——这实际上是固体分子间距在缩小,表现为斥力的分子力增大的结果,这也是弹力的微观本质:固体被拉伸,分子间距超过平衡距离,分子力表现为引力,物体就产生收缩弹力;固体被压缩,分子间距小于平衡距离,分子力表现为斥力,物体就产生反抗压缩的伸展弹力。
二、压强与重力的关系1、压强不是重力产生的从前述分析可以看出,物体对其他物体的压强,是分子力(撞击的实质是分子动能较大,使得“撞击”瞬间,分子间距小于了平衡距离,分子力表现为斥力)的宏观表现,宏观的讲,压强的本质是弹力,这显然不是什么重力!初中物理中计算液体压强或者大气压强时,往往用液柱、大气层的重力除以作用面积,这使很多同学以为,液体压强或大气压强是重力产生的,这实在是一种错误的理解。
(1)大气压强实际上还是气体的压强,其实质还是气体分子对物体的撞击作用。
(2)液体压强如前所述,还是液体分子的撞击作用和表现为斥力的分子力的结果。
(3)固体对支撑物的压强,实际上还是固体底面被压缩,导致分子间距变小,分子力表现为斥力的结果,或者宏观的说是伸展弹力的结果。
2、重力场中物体的压强分析那么初中物理为什么可以用重力来替代分子力、弹力来计算压强呢?请看具体分析。
(1)大气压强处在地面附近,大气受到地球引力作用(重力),就有下沉的趋势,这就必然导致大气下层的密度高于上层;为分析的简单起见,我们假定大气温度处处相同——由气体压强公式 p =23 nE k可知,下层大气的压强必定大于上层大气。
大气的这种下沉,并不是可以无限制进行下去——这取决于使大气下沉的重力与阻碍大气下沉的大气压强之间的平衡。
垂直地面取一段延伸到大气层边界的空气柱来分子,当分析某高度处的大气压强时,我们可以取该点上方的气柱为研究对象,则由平衡条件,有: pS = mg ,即 p =mSg,很容易由这个表达式看出,越往下,其上的空气柱重力越大,则大气压强就越大,由 p =23 nE k可知,大气的密度也就必须越大,才能促成大气压强与大气重力的平衡。
(2)液体压强分析液体的压强时,大多假定不同深度液体密度基本相同。
首先,我们基于这个假定来确定液体压强的计算式。
注意,液体处在大气中时,其上表面始终受到大气的压力 p0。
从液面向下取一段高度为h的液柱为研究对象,由于这段液柱处于静止状态(现在,我们先分析处于静止状态的液体的压强),则液柱底部受到的其下面液体的向上的压力(由于分子撞击和分子斥力产生的压力)与液柱的重力、大气压力平衡,故有: pS = p0S + mg = p0S + ρhSg ,易得: p = p0+ ρgh 。
但是,请不要被这个公式迷惑,以为液体的压强是由大气压强和液体重力产生,这实际上不过是液体压强与大气压、重力之间平衡的结果。
由 p = p0+ ρgh 可知,液体内部的压强随深度的增加而增加,这又如何理解呢?我们可以这样思考,由于液体分子受到地球吸引作用,使液体分子有一种下沉趋势,这就导致下层液体密度大于上层液体——假设液体温度不变,则液体分子热运动的撞击作用产生的压强相同,由于下层液体分子更密集,分子间距更小,分子斥力更大,所以产生的压强更大——从液面向下越深,液体分子越密集,从而使得液体压强越大,这才能达到与液体重力、大气压力的平衡,从而维持液体的稳定,否则,液体必将继续进一步下沉,直到达到平衡为止。
不过,由分子力曲线可知,当分子间距小于平衡距离之后,随着分子间距的减小,分子力急剧增加,因此通常情况下,尽管下层液体密度会比上层大,但是也不会大很多,因此在计算重力时几乎可以视作液体密度不变。
顺便说明两个问题:其一,气体液体的压强的方向问题:由于气体分子向各个方向都有运动,因此,气体内部压强指向各个方向;液体分子运动也是各个方向都有,同时分子之间的排斥作用也是各个方向都有,因此液体压强也是指向各个方向的。
当选定研究对象(浸入气体、液体的物体,或者一段气柱、液柱),则周围气体、液体对其压强都是垂直研究对象表面的。
其二,气体、液体压强的传递问题:当气体封闭与一个容器时(不考虑气体重力),由于分子的自由运动和分子间的相互撞击,必将导致气体压强处处相同;而液体分子之间也是相互挤压(分子斥力),因此也存在和气体类似的压强“传递”。
(3)固体压强一个木块放在桌子上,求木块对桌面的压强,这需要先求出木块对桌面的压力。
这时我们以木块为研究对象,注意,木块上表面是受到了大气压力的,一个有趣的问题是,木块下方有没有大气压呢?这取决于木块和桌面的粗糙程度——一般情况下,木块和桌面不可能是绝对平整的,也就是说木块底部有空气,且与大气相通,即木块底面也受到向上的大气压力,其上下表面的大气压力大致相等,这就是我们平时进行受力分析时不分析大气压力的原因。
我们继续对木块进行受力分析——其受到地球的吸引(向下的重力)和桌面的弹力(向上),两者大小相等时木块平衡。
由牛顿第三定律可知,木块对桌面的压力数值上等于木块的重力,因此:p =FS N=mgS注意,这个压强必须等于这么多,才能够与重力平衡,从而使物体处于平衡状态。
现在讨论木块下面没有空气的情况——如果木块底部和桌面足够平整,木块下方空气在放置时已经完全排出,则由木块的平衡,有: p0 S + mg = F N',则木块对桌面的压强为:p = F N= F N' =p0 S + mg= p0 + mg S S S S当橡胶皮碗儿扣在光滑墙壁或者衣柜表面时,先用力挤压皮碗儿排出其内空气,则会导致皮碗儿内侧气压减小,外侧大气压大于内侧气压,必然使得皮碗儿被压在墙壁或者衣柜表面上。
这就是吸盘的原理。
三、流体中的浮力问题1、浮力的产生由前述分析可知,流体处于重力场中且平衡时,越往下,其内部压强越大。
一个浸入其中的物体,各个侧面都受到流体垂直表面的压力,总体而言,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力,下面、上面压力的矢量和向上,这就是流体对进入其中物体的浮力。
2、浮力的计算(1)长方体很容易分析得出,长方体前后左右侧面所受流体压力平衡,合力为零;因此,我们只需要考虑长方体上下表面的流体压力。
设上表面处的流体压强为 p1,下表面处的流体压强为 p2,则有:F浮= p2S - p1S对于处于大气中的液体,设液体密度基本不变,由平衡条件可知液体内部压强为 p = p0+ ρgh 。
长方体上下表面的在液体中的深度分别为 h1、h2,则有F浮= p2S - p1S =( p0+ ρgh2)S -( p0+ ρgh1)S = ρg (h2- h1)S = ρgV其中,V 为长方体体积,即排开液体的体积。
气体浮力分析与液体类似,不再赘述。
(2)一般形状物体首先考虑一个倾斜表面在流体中所受流体压力,如图所示,则有: F = pS ,将这个压力水平、竖直分解,得到其水平、竖直分量分别为: p x= F cosθ = pS cosθ = pS y, p y= F sinθ = pS sinθ = pS x,其中 S x是该面的水平投影面积,S y是该面的竖直投影面积。
现考虑一般形状物体,比如如图所示形状物体,由前述分析,我们可将其各处表面等效投影到相应深度的水平、竖直方向,从而将物体的形状改造成如图所示锯齿形状。
很容易分析得知物体在竖直侧面所受水平压力是平衡的。
因此,我们自需要考虑竖直方向的流体压力。
现进一步将物体分割成如图所示的形状,则对每一竖条柱体(体积为 V i),其上下表面的压力差就等于F i= ρgV i,则易知整个物体所受的浮力表达式为 F浮= ρgV ,其中V为整个物体体积。
3、空气浮力分析的注意事项对于大部分物体进行受力分析时,我们基本上没有考虑过空气浮力,这是因为空气密度一般远小于物体密度,因此其对物体的浮力远小于物体重力,忽略不计了,这也就是说,通常情况下我们认为物体所处空间各处大气压强处处相等;但是对于密度与空气接近的物体,甚至密度小于空气的物体,比如气球、肥皂泡泡、塑料泡沫等,则空气浮力与物体重力相比就不可以忽略了,这时,我们就必须考虑物体上下面空气密度的不同导致的压强不同的问题——也就是浮力问题了。
4、加速运动体系中液体的压强和浮力问题(这一部分的内容请参看笔者《加速运动体系中液体的压强及浮力》)。