Исследовательская работа "Давление твердых тел в жизни людей"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

Средняя школа п. Парфино

Исследовательская работа

по теме:

«Давление твёрдых тел

в жизни людей»

Работу выполнила:

Степанова Екатерина,

ученица 9б класса

МАОУСШ п. Парфино,

Руководитель: Никитина

Людмила Яковлевна,

Учитель физики и математики

МАОУ СШ п. Парфино,

п. Парфино

2024 год

Содержание

Введение_______________________________________________3

Актуальность___________________________________________4

Понятие давления_______________________________________4

Экспериментальная работа№1 «Определение и сравнение давления человека на пол в разной обуви»__________________________5

Экспериментальная работа №2 «Определение давления человека на лыжах»________________________________________________6

Экспериментальная работа№3 «Определение давления человека на пол»___________________________________________________7

Давление в природе и технике._____________________________7

Давление в быту_________________________________________9

Давление в литературе.___________________________________9

Заключение_____________________________________________11

Практическая значимость.________________________________12

Список литературы______________________________________12

Введение

Цель работы: выяснение значения давления твёрдых тел для жизни человека.

Задачи:

1)Изучить понятие давления твёрдых тел, способы уменьшения и увеличения давления.

2)Рассмотреть способы уменьшения и увеличения в быту, в технике, в природе.

3)провести расчёт давления в ботинках, на лыжах, в туфлях, в кроссовках,

4)сравнить давление в кроссовках стоя на двух ногах, на одной и при ходьбе.

5) Провести наблюдение за использованием человеком острых бытовых инструментов.

6)Выработать практические советы для учёта давления в жизни человека.

Методы исследования:

1)Анализ, синтез, сравнение и обобщение литературы о давлении

2)Экспериментальная работа №1 «Определение давления человека на пол»

3) Экспериментальная работа №2 «Определение давления человека на лыжах»

4)Экспериментальная работа№3 «Определение и сравнение давления человека в разной обуви»

5) Обобщение результатов исследования.

3

Актуальность

На школьных уроках мы изучали тему «Давление твёрдых тел». Нас заинтересовала его роль в нашей жизни. Ведь оно нас окружает повсюду: дом, в котором мы живём, оказывает давление на землю. Когда мы рисуем, кончик карандаша давит на бумагу. Без знаний о давлении, мы не сможем режущие и колющие предметы: иглы, ножницы, ножи правильно использовать в быту. Стало интересно найти ответы на вопросы: «Почему можно проваливаться в снег в ботинках, стоя без лыж, а на лыжах можно скользить по любым снежным горкам?», «Почему роза колется, кошка царапается, почему ёжика не взять голыми руками?» Ответы на эти и другие вопросы я попыталась найти в различных источниках: в учебнике «Физика – 7»автор Пёрышкин А.В., «В справочнике по физике и технике», в «Энциклопедическом словаре юного техника», в Интернете.

Нам неоднократно приходилось наблюдать, как действие одной и той же силы приводит к разным результатам. Например, как бы сильно мы не давили на доску, нам вряд ли удастся проткнуть её пальцем. Но, действуя с той же силой на шляпку канцелярской кнопки, мы легко загоняем острый конец в ту же самую доску. Чтобы не проваливаться в глубокий снег, человек надевает лыжи. И хотя вес человека при этом не меняется, на лыжах он не продавливает поверхность снега. Эти и множество других примеров показывают, что результат действия силы зависит не только от её численного значения, но и площади поверхности, одна и та же сила оказывает разное давление.

Давлением называют скалярную величину, равную отношение силы, действующей на поверхность тела перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности:

Давление принято обозначать буквой р. Поэтому можно записать формулу, используя буквенные обозначения (вспомним, что сила обозначается буквой F, а площадь – S):

Давление показывает, какая сила действует на единицу площади поверхности тела. Единица давления – Паскаль (Па).

4

Давление в один Паскаль оказывает сила в один Ньютон на площадь в один квадратный метр: 1 Па = 1 Н/1м².

Силу, которая создаёт давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.

Если умножить давление на величину площади поверхности, то можно вычислить силу давления:

сила давления = давление * площадь,

или то же самое в буквенных обозначениях:

F = p∙ S

Чтобы уменьшить давление, достаточно увеличить площадь, на которую действует сила. Например, увеличивая площадь нижней части фундамента, тем самым уменьшают давление дома на грунт. У тракторов большая опорная площадь гусениц, поэтому, несмотря на значительный вес, их давление на грунт не так велико.

В случаях, когда необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности (при этом сила давления остаётся той же). Так, для увеличения давления затачивают колющие и режущие инструменты – ножницы, ножи, иглы, кусачки.

Экспериментальная работа№1 «Определение и сравнение давления человека на пол в разной обуви»

Цель работы: научиться определять давление человека на пол в различных ситуациях.»

Оборудование: палетка, весы.

Ход работы

Для того, чтобы рассчитать давление человека, которое он оказывает, стоя на полу, воспользуемся формулой:

p =

Зная, что силой давления в данном случае является вес тела, который равен силе тяжести, которая рассчитывается по формуле Fт = mg ; основная формула примет следующий вид: p =

Рассчитаем давление, которое мы оказываем, стоя на полу. Вычислим размеры подошвы обуви с помощью палетки.

Результаты эксперимента

1 участник

F=48*9.8=470.4H

2 участник

F=44*9.8=431.2H

Выводы: В ботинках давление меньше, чем в туфлях. Чем больше площадь, тем меньше давление мы производим на пол.

Практический совет: нежелательно по накрашенному полу, по линолиуму ходить на тонких каблуках, чтобы его не испортить, а вот по грунтовой или песчаной дороге не рекомендуется ходить на тонких каблуках, чтобы не испортить каблуки, по причине высокого давления.

Экспериментальная работа №2 «Определение давления человека на лыжах»

Цель работы: научиться определять давление на снег человека на лыжах и человека в ботинках.

Оборудование: лыжи, лыжные ботинки, палетка, весы

Результаты эксперимента

Выводы: р1 >р2 в 2раза и S1<S2 в 2 раза. Отсюда следует вывод о том, что по рыхлому снегу человеку в ботинках не пройти, а на лыжах он сможет легко перемещаться по снегу.

Практический совет: для прогулки по снегу нужно вставать на лыжи, для прогулки по лесу на охотничьи лыжи (приложение)

6

Экспериментальная работа№3 «Определение давления человека на пол»

Цель работы: научиться определять давление человека на пол в различных ситуациях»

Оборудование: кроссовки, палетка, весы

Результаты измерений: F=44*9.8=431.2H

Выводы: один и тот же человек оказывает разное давление на поверхность,оно увеличивается, если человек встаёт на носочки. При ходьбе оно больше, чем в состоянии покоя.

Практический совет: при выходе на лёд с взрослыми можно неожиданно оказаться на поверхности тонкого льда, где лёд вымывается течением реки, если услышали треск, то нужно сразу же лечь на лёд, уменьшив давление, и ползком вернуться назад. Если человек провалился под лёд, необходимо найти доску, шест, подползти, подать доску, которая окажет малое давление на кромку льда и человек сможет выбраться. Ни в коем случае нельзя подбегать, подходить, можно также провалиться.

Давление в природе и технике.

Давление в природе

Когда мы знакомились с литературой по теме «Давление», то узнали очень много интересного и поучительного.

В животном мире это можно наблюдать. Это – клыки у зверей, когти, клювы и т.д.

1)жало осы самая острая вещь в природе: радиус закругления ее острия не превышает 0,00001мм2, сила давления получается 33000МПа.

2)острые зубы рыб и животных служат способом добычи пищи и защиты.

3) Когти зверей помогают им бегать, прыгать, наносить удары, оказывая большое давление на поверхность. 7

4)Ёжика голыми руками не взять, потому что его острые колючки оказывая большое давление на кожу человека, могут поранить её.

5) У растений встречаются шипы и колючки.

Давление в технике

1)Для большегрузных автомобилей изготавливают очень широкие шины. Это позволяет снизить давление на дорогу.

2) Давление следует уменьшать при движении по заболоченной поверхности. Для этого настилают деревянные чаги, по которым могут ехать даже танки.

3)Для уменьшения давления на почву ставят дополнительные колеса,

4)Для обработки полей затачивают диски, бороны, плуги.

5)Для уменьшения давления на железной дороге, под рельсы кладут широкие шпалы.

6)Для крепления деталей используют болты, их закрепляют гайками и шайбами для уменьшения давления и увеличения времени эксплуатации деталей.

6)При строительстве домов выкладывают широкий фундамент, чтобы давление дома на грунт было небольшим.

Например: Останкинская телебашня имеет общую высоту 540 м. Она состоит из фундамента, железобетонного ствола высотой 385 м и стальной трубчатой опоры для антенны 155 м. Фундамент башни представляет десятигранную бетонную плиту со средним диаметром 60 м, шириной 9,5м и глубиной залегания в грунт 3.5 м. Она опирается на фундамент 10 ножками, площадь опоры каждой 4,7 кв. м. Масса башни 32000 тонн, давление производимое на фундамент 9400000 Па, а давление фундамента на грунт 102000 Па.

8

Давление в быту

1)втыкая иглу или булавку в ткань, мы создаём давление около 100000000Па, по другому 100МПа, чтобы не пораниться одевают неперстник.

2)парикмахер, срезая волосы, и не подозревает, что оказывает тоже давление 100МПа.

3)ножи, ножницы, кусачки, лопаты, топоры, тяпки, грабли, пилы оказывают большое давление на поверхность, чтобы было легче ими работать необходимо их затачивать.

4) острые предметы ранят стенки пищевода, желудка и сосудов, мелкие - проходят по пищеварительному тракту без каких-либо осложнений.

5)На простом табурете сидеть жестко, в то время как на стуле, тоже деревянном, нисколько не жестко, почему?

Нетрудно догадаться, что сиденье простого табурета плоско, наше тело соприкасается с ним лишь по небольшой поверхности, на которой и сосредотачивается вся тяжесть туловища, у стула сиденье вогнутое, соприкасается с телом по большей поверхности, оказывая меньшее давление.

6)В верёвочном гамаке, сплетённом из довольно твёрдых шнурков мягко лежать, потому что давление по нижней поверхности тела распределяется равномерно.

7) В поход мы обязательно идем с рюкзаком, его широкие лямки обеспечивают большую площадь опоры груза, при этом давление становится меньше, плечи лямки не режут. Рюкзак надо укладывать так, чтобы на спину приходились мягкие гладкие ровные поверхности. Выступы имеют малую площадь опоры, и давление в местах выступов возрастает, что в походе приводит к болезненным ощущениям.

8) гвозди, кнопки оказывают большое давление.

9) Острым карандашом писать легче, нежели тупым потому, что площадь острия маленькая, давление большое, требуется меньшее усилие руки.

10) В шариковых ручках шарики специального размера для равномерного вытекания пасты и для того, чтобы не поцарапать бумагу.

Давление в литературе:

Загадки:

1)Деревянные кони по снегу скачут,
а в снег не проваливаются (лыжи).

Вопрос.

Почему по рыхлому снегу легче передвигаться на лыжах, чем в ботинках?

2). В Амазонке есть пиранья –
С виду рыбка так себе.
Если сунешь палец в воду,
Перекусит вмиг его. Почему? 9

Вопрос.

Зачем животным острые  клювы, зубы и когти?

3).Вкусно лакомства готовит -
А не повариха.
Носит при себе иголку,
Хоть и не портниха (пчела).

Вопрос. Почему жало пчелы оказывает на кожу человека очень большое давление?

4)Как-то раз спросили розу:
Отчего, чаруя око,
Ты колючими шипами
Нас царапаешь жестоко?

5)Птичка - невелика:
Носик стальной, хвостик льняной (игла).

Вопрос. Почему для шитья используют только острые иглы?

6)Рядом с дворником шагаю,
Разгребаю снег кругом,
И ребятам помогаю
Делать гору, строить дом (лопата).

Вопрос. Какой лопатой грядку вскопаем, а какой снег уберём?

Пословицы:

1)Как на колючку наступишь, так она и войдёт в тело.

2)На одной лыже не катаются.

3)От града гранит не рассыплется.

4)Шила в мешке не утаишь.

5)И у маленькой кроватки должно быть четыре ноги.

Сказка Г.Х. Андерсен «Принцесса на горошине»

Раз вечером разыгралась непогода: молния так и сверкала, гром гремел, а дождь лил как из ведра; ужас что такое!

Вдруг в городские ворота постучали, и старый король пошёл отворять.

У ворот стояла принцесса. Боже мой, на что она была похожа! Вода бежала с её волос и платья прямо в носки башмаков и вытекала из пяток, а она всё-таки уверяла, что она настоящая принцесса! 10

«Ну, уж это мы узнаем!» — подумала старая королева, но не сказала ни слова и пошла в спальню. Там она сняла с постели все тюфяки и подушки и положила на доски горошину; поверх горошины постлала двадцать тюфяков, а ещё сверху двадцать пуховиков.

На эту постель и уложили принцессу на ночь.

Утром её спросили, как она почивала.

— Ах, очень дурно! — сказала принцесса. — Я почти глаз не сомкнула! Бог знает, что у меня была за постель! Я лежала на чём-то таком твёрдом, что у меня всё тело теперь в синяках! Просто ужасно!

Тут-то все и увидали, что она была настоящею принцессой! Она почувствовала горошину через сорок тюфяков и пуховиков, — такою деликатною особой могла быть только настоящая принцесса.

Горошина имеет малую площадь поверхности, поэтому оказывает высокое давление, которое сумела почувствовать принцесса.

Заключение:

В ходе выполненной работы я глубоко узнала понятие «Давления» с физической точки зрения. Рассмотрела его применение в различных жизненных ситуациях, в природе и технике. Узнала значимость этого понятия для животного мира, рассмотрела случаи практического применения давления в жизни человека и живой природы. Рассчитала, применяя математические навыки, и изучила закономерности проявления давления в следующих ситуациях:

давление человека в различных ситуациях;

давления человека на лыжах

давления человека на пол

В результате исследований были получены следующие выводы:

В твёрдых телах давление можно уменьшить, увеличив площадь опоры.

Увеличить давление можно, уменьшив площадь опоры и увеличив силу.

В своей работе я рассмотрела только давление твердых тел и его значение в практической деятельности человека. Но давление существует в жидкостях и газах, исследования по этим проявлениям давления еще предстоят. 11

Практические рекомендации:

На основе проведенных исследований были выработаны практические рекомендации:

1)В поход нужно обязательно, одевать специальную обувь: ботинки, кроссовки на толстой подошве, чтобы не чувствовать каждый камушек на дороге,

2)Вещи складывать в рюкзак с широкими лямками, так чтобы на спину приходились мягкие, гладкие поверхности.

3)От малышей необходимо отбирать колющие и режущие предметы. Они ещё не знают, что их крохотной силёнки хватит, чтобы вызвать серьёзные разрушения или просто поранится.

4)Тупые ножи, ножницы, лопаты, пилы необходимо затачивать, чтобы легче было работать

5)На лёд нужно выходить только с взрослыми, даже в сильные морозы. На реке есть участки с тонким льдом, если услышали под ногами треск льда, сразу нужно лечь и проползти несколько метров в сторону.

Список литературы:

Перышкин А.В. Физика 7 кл. – М.: Дрофа, 2007

Я.И.Перельман. Занимательная механика. – Ростов на Дону. ЗАО «Книга» 2005.

Семке А.И. Нестандартные задачи по физике – Ярославль, Академия развития, 2007.

Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике – М.: Просвещение, 1986

Ланина И.Я. Не уроком единым: Развитие интереса к физике. – М.: Просвещение, 1991. – 223с.: ил.

Энциклопедический словарь юного физика.

Энциклопедический словарь юного техника.

Интернет

12