P в физике формула: Недопустимое название — Викиверситет

где S – поперечное сечение струи, $\rho$ – плотность воды. В соответствии с законом сохранения импульса имеем:

где F – сила, с которой вода действует на стенку.

Примем за положительное направление нормали внешней к опоре и учитывая, что струя отскакивает от стены без потери скорости, получаем:

Читать дальше: Формула закона Ома.

Сила, Давление – Формулы по физике

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

Этот вывод подтверждают физические опыты.

Опыт.Результат действия данной силы зависит от того, какая сила действует на единицу площади поверхности.

По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

Опыт. Вторая иллюстрация.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь.

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление – p, сила, действующая на поверхность, – F и площадь поверхности – S.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м² перпендикулярно этой поверхности.

Единица давления – ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м² ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м² .

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа.

Пример. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см².

Запишем условие задачи и решим её.

Дано: m = 45 кг, S = 300 см²; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м²

Решение:

p = F/S,

F = P,

P = g·m,

P = 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p = 450/0,03 Н / м² = 15000 Па = 15 кПа

‘Ответ’: p = 15000 Па = 15 кПа

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 – 50 кПа, т. е. всего в 2 – 3 раза больше, чем давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм², то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м² = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. – все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Давление

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся.

Опыт. Здесь мы узнаем, что газ давит на стенки сосуда по всем направлениям одинаково.

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см² за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

Для хранения и перевозки сжатого газа используются специальные прочные стальные баллоны.

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда – давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются.

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Закон Паскаля.

Давление передается в каждую точку жидкости или газа.

Давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар.

Теперь газ.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а изображен сосуд, в котором содержится газ (или жидкость). Частицы равномерно распределены по всему сосуду. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного переместиться внутрь и сжать газ (жидкость), находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы (молекулы) расположатся в этом месте более плотно, чем прежде(рис, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям. Вследствие этого их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис, в). Поэтому давление газа всюду возрастет. Значит, добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости. Так, если давление на газ (жидкость) около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа или жидкости давление станет больше прежнего на столько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называется законом Паскаля.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке изображен полый шар, имеющий в различных местах небольшие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить одинаковые струйки дыма. Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Давление в жидкости и газе.

Под действием веса жидкости резиновое дно в трубке прогнется.

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому, каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости дно трубки прогнется.

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается. Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости растянутой резиновой пленки.

Иллюстрация.

Дно отходит от цилиндра вследствие давления на него силы тяжести.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в другой, более широкий сосуд с водой. Мы увидим, что по мере опускания трубки резиновая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показывает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, равны. Наступает полное выпрямление пленки тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают.

Такой же опыт можно провести с трубкой, в которой резиновая пленка закрывает боковое отверстие, как это показано на рисунке, а. Погрузим эту трубку с водой в другой сосуд с водой, как это изображено на рисунке, б. Мы заметим, что пленка снова выпрямится, как только уровни воды в трубке и сосуде сравняются. Это означает, что силы, действующие на резиновую пленку, одинаковы со всех сторон.

Возьмем сосуд, дно которого может отпадать. Опустим его в банку с водой. Дно при этом окажется плотно прижатым к краю сосуда и не отпадет. Его прижимает сила давления воды, направленная снизу вверх.

Будем осторожно наливать воду в сосуд и следить за его дном. Как только уровень воды в сосуде совпадет с уровнем воды в банке, оно отпадет от сосуда.

В момент отрыва на дно давит сверху вниз столб жидкости в сосуде, а снизу вверх на дно передается давление такого же по высоте столба жидкости, но находящейся в банке. Оба эти давления одинаковы, дно же отходит от цилиндра вследствие действия на него собственной силы тяжести.

Выше были описаны опыты с водой, но если взять вместо воды любую другую жидкость, результаты опыта будут те же.

Итак, опыты показывают, что внутри жидкости существует давление, и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей, ведь они тоже имеют вес. Но надо помнить, что плотность газа в сотни раз меньше плотности жидкости. Вес газа, находящегося в сосуде, мал, и его “весовое” давление во многих случаях можно не учитывать.

Формулы по физике для ЕГЭ и 7-11 класса

Рубрика: Подготовка к ЕГЭ по физике

Шпаргалка с формулами по физике для ЕГЭ

и не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам).

Для начала картинка, которую можно распечатать в компактном виде.

Механика

1. Давление                      Р=F/S
2. Плотность                   ρ=m/V
3. Давление на глубине жидкости   P=ρ∙g∙h
4. Сила тяжести                       Fт=mg
5. 5. Архимедова сила                 Fa=ρ_ж∙g∙Vт
6. Уравнение движения  при равноускоренном  движении

X=X₀+υ₀∙t+(a∙t²)/2                    S= (υ²–υ₀²)^{/2а         S= (υ+υ₀) ∙t /2}

1. Уравнение скорости  при равноускоренном движении υ=υ₀+a∙t
2. Ускорение            a=(υ–υ ₀)/t
3. Скорость при движении по окружности υ=2πR/Т
4. Центростремительное ускорение  a=υ²/R
5. Связь периода с частотой ν=1/T=ω/2π
6. II закон Ньютона                F=ma
7. Закон Гука                          Fy=-kx
8. Закон Всемирного тяготения  F=G∙M∙m/R²
9. Вес тела, движущегося с ускорением а↑      Р=m(g+a)
10. Вес тела, движущегося с ускорением а↓      Р=m(g-a)
11. Сила трения                     Fтр=µN
12. Импульс тела                       p=mυ
13. Импульс силы                     Ft=∆p
14. Момент силы                    M=F∙ℓ
15. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей Eп=mgh
16. Потенциальная энергия упруго деформированного тела Eп=kx²/2
17. Кинетическая энергия тела Ek=mυ²/2
18. Работа            A=F∙S∙cosα
19. Мощность     N=A/t=F∙υ
20. Коэффициент полезного действия η=Aп/Аз
21. Период колебаний математического маятника T=2π√ℓ/g
22. Период колебаний пружинного маятника T=2 π √m/k
23. Уравнение гармонических колебаний  Х=Хmax∙cos ωt
24. Связь длины волны, ее скорости и периода λ= υТ

Молекулярная физика и термодинамика

1. Количество вещества              ν=N/ Na
2. Молярная масса                           М=m/ν
3. Cр. кин. энергия молекул одноатомного газа Ek=3/2∙kT
4. Основное уравнение МКТ      P=nkT=1/3nm₀υ²
5. Закон Гей – Люссака (изобарный процесс)    V/T =const
6. Закон Шарля (изохорный процесс)    P/T =const
7. Относительная влажность φ=P/P₀∙100%
8. Внутр. энергия идеал. одноатомного газа U=3/2∙M/µ∙RT
9. Работа газа A=P∙ΔV
10. Закон Бойля – Мариотта (изотермический процесс)    PV=const
11. Количество теплоты при нагревании  Q=Cm(T₂-T₁)
12. Количество теплоты при плавлении   Q=λm
13. Количество теплоты при парообразовании  Q=Lm
14. Количество теплоты при сгорании топлива  Q=qm
15. Уравнение состояния идеального газа PV=m/M∙RT
16. Первый закон термодинамики   ΔU=A+Q
17. КПД тепловых двигателей         η= (Q₁ – Q₂)/ Q₁
18. КПД идеал. двигателей  (цикл Карно)     η= (Т₁ – Т₂)/ Т₁

https://5-ege.ru/formuly-po-fizike-dlya-ege/

Электростатика и электродинамика – формулы по физике

1. Закон Кулона F=k∙q₁∙q₂/R²
2. Напряженность электрического поля E=F/q
3. Напряженность эл. поля точечного заряда E=k∙q/R²
4. Поверхностная плотность зарядов             σ = q/S
5. Напряженность эл. поля бесконечной плоскости E=2πkσ
6. Диэлектрическая проницаемость ε=E₀/E
7. Потенциальная энергия взаимод. зарядов W= k∙q₁q₂/R
8. Потенциал φ=W/q
9. Потенциал точечного заряда φ=k∙q/R
10. Напряжение U=A/q
11. Для однородного электрического поля U=E∙d
12. Электроемкость C=q/U
13. Электроемкость плоского конденсатора C=S∙ε∙ε₀/d
14. Энергия заряженного конденсатора W=qU/2=q²/2С=CU²/2
15. Сила тока I=q/t
16. Сопротивление проводника R=ρ∙ℓ/S
17. Закон Ома для участка цепи I=U/R
18. Законы послед. соединения I₁=I₂=I, U₁+U₂=U, R₁+R₂=R
19. Законы паралл. соед.   U₁=U₂=U, I₁+I₂=I, 1/R₁+1/R₂=1/R
20. Мощность электрического тока P=I∙U
21. Закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt
22. Закон Ома для полной цепи I=ε/(R+r)
23. Ток короткого замыкания (R=0)      I=ε/r
24. Вектор магнитной индукции B=Fmax/ℓ∙I
25. Сила Ампера Fa=IBℓsin α
26. Сила Лоренца Fл=Bqυsin α
27. Магнитный поток Ф=BSсos α      Ф=LI
28. Закон электромагнитной индукции Ei=ΔФ/Δt
29. ЭДС индукции в движ проводнике Ei=Вℓυsinα
30. ЭДС самоиндукции Esi=-L∙ΔI/Δt
31. Энергия магнитного поля катушки Wм=LI²/2
32. Период колебаний кол. контура T=2π ∙√LC
33. Индуктивное сопротивление X_L=ωL=2πLν
34. Емкостное сопротивление Xc=1/ωC
35. Действующее значение силы тока Iд=Imax/√2,
36. Действующее значение напряжения Uд=Umax/√2
37. Полное сопротивление Z=√(Xc-X_L)²+R²

Оптика

1. Закон преломления света     n₂₁=n₂/n₁= υ ₁/ υ ₂
2. Показатель преломления      n₂₁=sin α/sin γ
3. Формула тонкой линзы       1/F=1/d + 1/f
4. Оптическая сила линзы       D=1/F
5. max интерференции: Δd=kλ,
6. min интерференции: Δd=(2k+1)λ/2
7. Диф.решетка             d∙sin φ=k λ

Квантовая физика

1. Ф-ла Эйнштейна для фотоэффекта  hν=Aвых+Ek, Ek=U_зе
2. Красная граница фотоэффекта ν_к = Aвых/h
3. Импульс фотона P=mc=h/ λ=Е/с

Физика атомного ядра

1. Закон радиоактивного распада N=N₀∙2^–t/T
2. Энергия связи атомных ядер

E_CB=(Zm_p+Nm_n-Mя)∙c²

СТО

1. t=t₁/√1-υ²/c²
2. ℓ=ℓ₀∙√1-υ²/c²
3. υ₂=(υ₁+υ)/1+ υ₁∙υ/c²
4. Е = mс²

Скачать эти формулы в doc: formuly-po-fizike-5-ege.ru (файл расположен на 5-ege.ru).

Рекомендуем:

Что такое давление, давление в физике, формула давления

      Здравствуйте! Сегодня мы поговорим о такой физической величине и описываем ею явлении как давление. Я расскажу о том, откуда оно возникает, и какие внешние проявления давления вы можете наблюдать в жизни и в быту.

     Физическая величина давление равна силе приходящейся на единицу площади. Вообще отношение силы, давления и площади можно выразить в виде вот такого мнемонического треугольника как на рисунке ниже.

сила-давление-площадь

Как мы видим из него

p=F/S,

S=F/p,

F=p*S.

     Давление в физике измеряется в Паскалях (Па) и имеет размерность Н/кв. м. Как видно и из формулы и из определения самого давления, данная величина характеризует меру воздействия сил, приходящуюся на единицу площади.

И как видно из формулы, чтобы увеличить величину давления, нужно либо увеличить прилагаемую силу, либо уменьшить площадь, на которую приложена сила. Запомните пока это обстоятельство, т.к. оно нам пригодится для объяснения различных природных и бытовых явлений связанных с давлением.

     У меня для вас сразу вопрос на засыпку: может ли человек произвести с помощью только своих рук давление больше 1000 атмосфер? Как на странно, но ответ на этот вопрос: да может! А теперь докажем это утверждение расчетами.

    Итак, одна атмосфера равна давлению в 100000 Па. Сила давления пальца человека на острое шило где-то 30 Н (можно и больше). Площадь острия шила составляет около 0,03 квадратных миллиметра. Т.е. это 0,00000003 кв. м. Разделим 30 Н на 0,00000003 кв. м. и получим 1000000000 Па. Или 10000 атм. Чудовищное давление, не правда ли?

Для сравнения я приведу некоторые данные:

Давление в автомобильных шинах – 2 атм.

Давление в камере бензинового двигателя – 10 атм.

Давление в камере дизеля – 20 атм.

Давление в паровом котле – 40 атм.

     Правда тут есть одно НО. В приведенных примерах давление внутри этих устройств распределено по ВСЕ рабочей площади этих устройств, а вот в приведенном нами примере все это чудовищное давление сосредоточено на кончике шила (0,03 кв. мм).

     Данные вычисления объясняют, почему острыми иголками и ножами можно проткнуть или разрезать довольно прочные предметы. Тогда как с тупыми иголками и ножами это сделать проблематично.

     Но это мы все говорили о высоких давлениях. А вот иногда нужно наоборот давление уменьшить. Вы наверно сами уже догадались, как это сделать. Конечно же, увеличить площадь соприкосновения сил. Как пример такого увеличения площади, для уменьшения давления можно привести лыжи, болотные «мокроступы», гусеницы трактора и даже обыкновенный мягкий матрас.

     Вы скажете, а причем тут матрас? А вы пробовали когда-нибудь спать на ровном и жестком полу? Так вот обычный матрас увеличивает площадь соприкосновения тела с поверхностью и поэтому лежать на нем мягко. А вот на ровном полу мы касаемся его лишь небольшими участками тела, и как следствие давление на эти части приходится значительно большее. Вот именно поэтому на ровной поверхности можно себе чего-нибудь «отлежать».

просто и понятно о том, как определяется давление

Давление – очень важная физическая величина, играющая огромную роль, как в окружающей природе, так и жизни человека. Внешне незаметное человеческому глазу давление может очень хорошо ощущаться каждым из нас. Особенно хорошо это усвоили люди в возрасте, часто страдающие от повышенного давления (или наоборот от пониженного). Но в нашей статье мы больше поговорим именно о давлении в физике, о том, как оно измеряется и рассчитывается, какие есть формулы для расчетов давления разных субстанций: воздуха, жидкости или твердого тела.

Определение давления в физике

Под давлением в физике понимается термодинамическая величина, выраженная соотношением перпендикулярной силы давления на площадь поверхности, на которую она воздействует. При этом согласно закону Паскаля если система находится в состоянии равновесия, то давление на нее будет одинаковым для всех точек системы.

В физике, как впрочем и химии, давление обозначают большой буквой Р, идущей от латинского слова «pressura» – давление. (В английском языке давление так и осталось почти без изменения – pressure).

Общая формула давления

Из классического определения того, что такое давление можно вывести общую формулу для его расчета. Выглядеть она будет таким образом:

P = F/S

Где F – это сила давления, а S – площадь поверхности на которую она действует. То есть иными словами формула нахождения давления – это сила, воздействующая на определенную поверхность, разделенная на площадь этой самой поверхности.

Как видно из формулы, при расчете давления всегда действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила, тем большее количество давящей силы на него приходится и наоборот.

Это можно проиллюстрировать простым жизненным примером: хлеб легче всего порезать острым ножом, потому что у острого ножа заточенное лезвие, то есть площадь поверхности S из формулы у него минимальна, а значит, давление ножа на хлеб будет максимально равно приложенной силе F того кто держит нож. А вот тупым ножом порезать хлеб уже сложнее, так как у его лезвия большая площадь поверхности S, и давление ножа на хлеб будет меньшим, и значит, чтобы отрезать себе кусок хлеба нужно приложить большее количество силы F.

Общая формула давления, по сути, отлично описывает формулу давления твердого тела.

Единицы давления

Согласно стандартам Международной метрической системы давление измеряется в паскалях. Один паскаль из классической формулы равен одному Ньютону (Как мы знаем, Ньютон у нас единица измерения силы) разделенному на один квадратный метр.

Но увы на практике паскаль оказывается очень маленькой единицей и использовать его для измерения давления не всегда удобно, поэтому часто для измерения давления применяют другие единицы:

• Бары – один бар равен 105 паскалей
• Миллиметры водяного столпа
• Метры водяного столпа
• Технические и физические атмосферы

Формула гидростатического давления

Как мы знаем, разные агрегатные состояния вещества, имеют разные физические свойства. Жидкости своими свойствами отличаются от твердых тел, а газы в свою очередь отличаются от них всех. Поэтому вполне логично, что способы определения давления для жидкостей, твердых тел и газов также будут разными. Так, например, формула давления воды (или гидростатического давления) будет иметь следующий вид:

P = p*g*h

Где маленькая p – плотность вещества, g – ускорение свободного падения, h – высота.

В частности эта формула объясняет, почему при погружении водолазов (или батискафа или подводной лодки) на глубину все больше возрастает давление окружающей воды. Также из этой формулы понятно, почему на предмет, погруженный в какой-нибудь кисель, будет воздействовать большее давление, чем на предмет, погруженный просто в воду, так как плотность киселя (p) выше, чем у воды, а чем выше плотность жидкости, тем выше ее гидростатическое давление.

Приведенная нами формула гидростатического давления справедлива не только для жидкостей, но и для газов. Поэтому поднимаясь высоко в горы (где воздух более разрежен, а значит меньшее давление), как и спускаясь в подводные глубины, человек, водолаз или альпинист должен пройти специальную адаптацию, привыкнуть к тому, что на него будет воздействовать другое давление.

Резкая смена давления может привести к кессоной болезни (в случае с водолазами) или к «горной» болезни (в случае с альпинистами). И «кесонка» и «горняшка», как их сленгово называют водолазы и альпинисты, вызвана резкой сменной давления окружающей среды. То есть, если не подготовленный человек начнет вдруг подниматься на Эверест, то он быстро словит «горняшку», а если этот же человек начнет опускаться на дно Мариинской впадины, то гарантировано получит «кесонку». В первом случае причиной будет не адаптация организма к пониженному давлению, а во втором – к повышенному.

Американские водолазы в декомпрессионой камере, призванной подготовить их к глубоководным погружениям и адаптировать организм к высокому давлению океанских глубин.

Парциальное давление и его формула

Хотя формула гидростатического давления применима для газов, но давления для них удобнее вычислять по другой формуле, формуле парциального давления.

Дело в том, что в природе редко встречаются абсолютно чистые вещества, причем это касается как жидкостей, так и газов. Обычно на практике в окружающем мире преобладают различные смеси, и логично, что каждый из компонентов такой смеси может оказывать разное давление, такое разное давление и называют парциальным. Определить парциальное давление просто – оно равно суме давлений каждого компонента рассматриваемой смеси. Отсюда формула парциального давления будет иметь следующий вид:

P = P₁+P₂+P₃

Где P₁, P₂ и P₃ – давления каждого из компонентов газовой смеси, так званный «идеальный газ».

К примеру, чтобы определить давления воздуха обычной формулы гидростатического давления проделанной только с кислородом недостаточно, так как воздух в реальности представляет собой смесь разных газов, где помимо основного компонента кислорода, которым мы все дышим, есть и другие: азот, аргон и т. д.

Такие расчеты нужно проделывать при помощи формулы парциального давления.

Формула давления идеального газа

Также стоит заметить, что давление идеального газа, то есть каждого отдельного из компонентов газовой смеси удобно посчитать по формуле молекулярно-кинетической теории.

P = n*k*T

Где n – концентрация молекул газа, T – абсолютная температура газа, k – постоянная Больцмана (указывает на взаимосвязь между кинетической энергией частицы газа и ее абсолютной температурой), она равна 1,38*10^-23 Дж/К.

Приборы для измерения давления

Разумеется, человечество изобрело многие приборы, позволяющие быстро и удобно измерять уровень давления. Для измерения давления окружающей среды, оно же атмосферное давление используют такой прибор как манометр или барометр.

Так выглядит классический барометр для измерения атмосферного давления.

Чтобы узнать артериальное давление у человека, часто служащее причиной недомоганий используется прибор известный большинству под названием неинвазивный тонометр. Таких приборов существует множество разновидностей.

Также биологи в своих исследованиях занимаются расчетами осмотического давления – это давление внутри и снаружи клетки. А метеорологи, в частности по перепадам давления в окружающей среде предсказывают нам погоду.

Рекомендованная литература и полезные ссылки

• Кузнецов В. Н. Давление. Большая Российская Энциклопедия. Дата обращения 27 августа 2016.
• E.R. Cohen et al, «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry», IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008). — p. 14.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда, видео

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Формула давления

Давление столба жидкости (гидростатическое давление) равно плотности этой жидкости, умноженной на высоту столба жидкости и ускорение свободного падения.

Здесь – давление, – плотность жидкости, – ускорение свободного падения ( м/с), – высота столба жидкости (глубина, на которой находится сдавливаемое тело).

Единица измерения давления – Па (паскаль).

Это векторная величина. В каждой точке жидкости давление одинаково во всех направлениях. Чаще всего в задачах требуется найти давление столба воды. Её плотность – 1000 кг/м. Формула верна не только для жидкости, но и для идеального газа. Есть ещё одна формула давления:

Где – сила тяжести, действующая на жидкость (её вес), – площадь поверхности, на которую оказывается давление.

Примеры решения задач по теме «Давление»

Все формулы по физике

Формула силы выталкивания

Формула напряжённости магнитного поля

Формула силы Ампера

Формула силы Лоренца

Формула ЭДС

Формула длины волны

Линейный импульс и сила | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите количество движения.
• Объясните взаимосвязь между импульсом и силой.
• Укажите второй закон движения Ньютона с точки зрения количества движения.
• Вычислить импульс с учетом массы и скорости.

Линейный импульс

Научное определение количества движения согласуется с интуитивным пониманием количества движения большинства людей: большой, быстро движущийся объект имеет больший импульс, чем меньший и более медленный объект. Линейный импульс определяется как произведение массы системы на ее скорость. В символах линейный импульс выражается как p = м v .

Импульс прямо пропорционален массе объекта, а также его скорости. Таким образом, чем больше масса объекта или чем больше его скорость, тем больше его импульс. Импульс p – это вектор, имеющий то же направление, что и скорость v . Единица измерения количества движения в системе СИ – кг · м / с.

Линейный импульс

Линейный импульс определяется как произведение массы системы на ее скорость:

p = м v

Пример 1. Расчет импульса: футболист и футбол

1. Рассчитайте импульс футболиста весом 110 кг, бегущего со скоростью 8,00 м / с.
2. Сравните импульс игрока с импульсом сильно брошенного футбольного мяча весом 0,410 кг, который имеет скорость 25,0 м / с.

Стратегия

Никакой информации относительно направления не дается, поэтому мы можем вычислить только величину импульса, p .(Как обычно, курсивом обозначена величина, а курсивом, полужирным шрифтом и стрелкой – вектор.) В обеих частях этого примера величина импульса может быть вычислена непосредственно из определения числа импульс, указанный в уравнении, который становится p = mv , если рассматривать только величины.

Решение для части 1

Чтобы определить импульс игрока, подставьте известные значения массы и скорости игрока в уравнение.

p _игрок = (110 кг) (8,00 м / с) = 880 кг · м / с

Решение для части 2

Чтобы определить импульс мяча, подставьте известные значения массы и скорости мяча в уравнение.

p _мяч = (0,410 кг) (25,0 м / с) = 10,3 кг · м / с

Отношение количества движения игрока к импульсу мяча равно

[латекс] \ displaystyle \ frac {p _ {\ text {player}}} {p _ {\ text {ball}}} = \ frac {880} {10.3} = 85,9 \ [/ латекс]

Обсуждение

Хотя мяч имеет большую скорость, игрок имеет гораздо большую массу. Таким образом, как вы могли догадаться, импульс игрока намного больше, чем импульс футбола. В результате, если игрок ловит мяч, это лишь незначительно влияет на его движение. В следующих разделах мы дадим количественную оценку тому, что происходит при таких столкновениях, с точки зрения количества движения.

Импульс и второй закон Ньютона

Важность импульса, в отличие от энергии, была признана на раннем этапе развития классической физики.Импульс считался настолько важным, что его называли «количеством движения». Ньютон фактически сформулировал свой второй закон движения в терминах количества движения: чистая внешняя сила равна изменению количества движения системы, деленному на время, в течение которого он изменяется. Используя символы, этот закон равен

[латекс] \ displaystyle {\ mathbf {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {\ Delta \ mathbf {p}} {\ Delta t} [/ latex],

, где F _net – чистая внешняя сила, Δp – изменение количества движения, а Δ t – изменение во времени.

Второй закон движения Ньютона по импульсу

Чистая внешняя сила равна изменению количества движения системы, деленному на время, в течение которого он изменяется.

[латекс] \ displaystyle {\ mathbf {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {\ Delta \ mathbf {p}} {\ Delta t} [/ latex]

Установление связей: сила и импульс

Сила и импульс тесно связаны. Сила, действующая с течением времени, может изменять импульс, и второй закон движения Ньютона может быть сформулирован в его наиболее широко применимой форме с точки зрения количества движения.Импульс продолжает оставаться ключевым понятием при изучении атомных и субатомных частиц в квантовой механике.

Это утверждение второго закона движения Ньютона включает более знакомую F _net = m a как частный случай. Мы можем получить эту форму следующим образом. Во-первых, обратите внимание, что изменение импульса Δp определяется как Δp = Δ ( м v).

Если масса системы постоянна, то Δ ( м v) = м Δv.

Таким образом, для постоянной массы второй закон движения Ньютона принимает вид

[латекс] \ displaystyle {\ mathbf {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {\ Delta \ mathbf {p}} {\ Delta t} = \ frac {m \ Delta \ mathbf {v} } {\ Delta {t}} [/ latex]

Поскольку [latex] \ frac {\ Delta \ mathbf {v}} {\ Delta {t}} = \ mathbf {a} \\ [/ latex], мы получаем знакомое уравнение F _net = m a при постоянной массе системы .

Второй закон движения Ньютона, выраженный в единицах количества движения, более широко применим, поскольку его можно применять к системам с изменяющейся массой, таким как ракеты, а также к системам с постоянной массой. Рассмотрим подробнее системы с разной массой; однако связь между импульсом и силой остается полезной, когда масса постоянна, как в следующем примере.

Пример 2. Расчетное усилие: ракетка Винус Уильямс

Во время Открытого чемпионата Франции 2007 года Винус Уильямс показала самую быструю подачу в женском матче, достигнув скорости 58 м / с (209 км / ч).Какова средняя сила, прилагаемая ракеткой Винус Уильямс к теннисному мячу весом 0,057 кг, если предположить, что скорость мяча сразу после удара составляет 58 м / с, что начальная горизонтальная составляющая скорости до удара пренебрежимо мала и что мяч оставался в контакте с ракеткой в ​​течение 5,0 мс (миллисекунд)?

Стратегия

Эта проблема включает только одно измерение, потому что мяч не имеет горизонтальной составляющей скорости до удара. Второй закон Ньютона, выраженный в единицах количества движения, записывается как

[латекс] \ displaystyle {\ mathbf {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {\ Delta \ mathbf {p}} {\ Delta t} [/ latex]

Как отмечалось выше, когда масса постоянна, изменение количества движения определяется выражением Δ p = м Δ v = м ( v _f – v _i ).

В этом примере даны скорость сразу после удара и изменение во времени; таким образом, после вычисления Δ p можно использовать [latex] {\ mathbf {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {\ Delta {p}} {\ Delta t} [/ latex] найти силу.

Решение

Чтобы определить изменение количества движения, подставьте значения начальной и конечной скоростей в приведенное выше уравнение.

[латекс] \ begin {array} {lll} \ Delta {p} & = & m (v _ {\ text {f}} – v {\ text {i}}) \\ & = & (0,057 \ text {кг }) (58 \ текст {м / с} -0 \ текст {м / с}) \\ & = & 3.{-3} \ text {s}} \\ & = & 661 \ text {N} \ приблизительно660 \ text {N} \ end {array} \\ [/ latex]

, где на последнем этапе мы оставили только две значащие цифры.

Обсуждение

Эта величина представляла собой среднюю силу, прилагаемую ракеткой Винус Уильямс к теннисному мячу во время его кратковременного удара (обратите внимание, что мяч также испытал силу тяжести 0,56 Н, но эта сила возникла не из-за ракетки). Эту проблему также можно решить, сначала найдя ускорение, а затем используя F _net = ma , но потребуется один дополнительный шаг по сравнению со стратегией, использованной в этом примере.

Сводка раздела

• Линейный импульс (для краткости) определяется как произведение массы системы на ее скорость.
• В символах, импульс p определен как p = m v , где m – масса системы, а v – ее скорость.
• Единица измерения количества движения в системе СИ – кг · м / с.
• Второй закон движения Ньютона с точки зрения количества движения гласит, что чистая внешняя сила равна изменению количества движения системы, деленному на время, в течение которого он изменяется.
• В символах второй закон движения Ньютона определяется как [latex] {\ mathbf {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {\ Delta \ mathbf {p}} {\ Delta t} \\ [/ latex], F _net – чистая внешняя сила, Δ p – изменение количества движения, а Δ t – время изменения.

Концептуальные вопросы

1. Объект с малой массой и объект с большой массой имеют одинаковый импульс. Какой объект имеет наибольшую кинетическую энергию?
2. Объект с малой массой и объект с большой массой имеют одинаковую кинетическую энергию.Какая масса имеет наибольший импульс?
3. Профессиональное приложение. Футбольные тренеры советуют игрокам блокировать, бить и отбиваться ногами на земле, а не прыгать в воздухе. Используя концепции импульса, работы и энергии, объясните, как футболист может быть более эффективным, стоя на земле.
4. Как малая сила может передать объекту такой же импульс, что и большая сила?

Задачи и упражнения

1. (a) Вычислите импульс 2000-кг слона, который атакует охотника со скоростью 7.50 м / с. (б) Сравните импульс слона с импульсом дротика с транквилизатором весом 0,0400 кг, выпущенного со скоростью 600 м / с. (c) Каков импульс 90-килограммового охотника, бегущего со скоростью 7,40 м / с после того, как пропустил слона?
2. (а) Какова масса большого корабля с импульсом 1,60 × 10 ⁹ кг · м / с, когда корабль движется со скоростью 48,0 км / ч? (b) Сравните импульс корабля с импульсом артиллерийского снаряда массой 1100 кг, выпущенного со скоростью 1200 м / с.
3. (a) С какой скоростью будет 2.00 × 10 ⁴ -кг самолет должен лететь, чтобы иметь импульс 1,60 × 10 ⁹ кг · м / с (такой же, как импульс корабля в задаче выше)? (b) Какова инерция самолета, когда он взлетает со скоростью 60,0 м / с? (c) Если корабль является авианосцем, который запускает эти самолеты с помощью катапульты, обсудите последствия вашего ответа на (b), поскольку он относится к эффектам отдачи катапульты на корабль.
4. (a) Каков импульс мусоровоза, который составляет 1,20 × 10 ⁴ кг и движется со скоростью 10.0 м / с? (b) На какой скорости мусор весом 8 кг может иметь такую ​​же скорость, что и грузовик?
5. Неуправляемый вагон массой 15 000 кг движется по рельсам со скоростью 5,4 м / с. Вычислите время, необходимое для того, чтобы заставить автомобиль остановиться, приложив усилие в 1500 Н.
6. Масса Земли составляет 5,972 × 10 ²⁴ кг, а ее орбитальный радиус составляет в среднем 1,496 × 10 ¹¹ м. Рассчитайте его импульс.

Глоссарий

Количество движения: произведение массы на скорость

второй закон движения: физический закон, который гласит, что чистая внешняя сила равна изменению количества движения системы, деленному на время, в течение которого оно изменяется

Избранные решения проблем и упражнения

1.а) 1,50 × 10 ⁴ кг м / с; (б) 625 к 1; (в) 6,66 × 10 ² кг ⋅ м / с

3. (а) 8.00 × 10 ⁴ м / с; (б) 1,20 × 10 ⁶ кг · м / с; (c) Поскольку импульс самолета на 3 порядка меньше, чем у корабля, корабль не будет сильно отскакивать. Отдача составит -0,0100 м / с, что, вероятно, не заметно.

5. 54 с

Мощность

Мощность – это скорость выполнения работы. Это соотношение работы / времени. Математически это вычисляется с использованием следующего уравнения.

или

P = Вт / т

Стандартная метрическая единица измерения мощности – Вт .Как следует из уравнения мощности, единица мощности эквивалентна единице работы, деленной на единицу времени. Таким образом, ватт эквивалентен джоулям в секунду. По историческим причинам термин лошадиных сил иногда используется для описания мощности, выдаваемой машиной. Одна лошадиная сила эквивалентна примерно 750 Вт.

Большинство машин спроектировано и построено для работы с объектами. Все машины обычно характеризуются номинальной мощностью.Номинальная мощность указывает скорость, с которой эта машина может работать с другими объектами. Таким образом, мощность машины – это соотношение работы / времени для этой конкретной машины. Автомобильный двигатель – это пример машины, которой задана номинальная мощность. Номинальная мощность относится к тому, насколько быстро автомобиль может разгонять автомобиль. Предположим, что двигатель мощностью 40 лошадиных сил может разогнать автомобиль от 0 миль / час до 60 миль / час за 16 секунд. Если бы это было так, то автомобиль с мощностью в четыре раза больше мог бы выполнять такой же объем работы за четверть времени.То есть 160-сильный двигатель мог разогнать тот же автомобиль с 0 миль / час до 60 миль / час за 4 секунды. Дело в том, что при одинаковом объеме работы мощность и время обратно пропорциональны. Уравнение мощности предполагает, что более мощный двигатель может выполнять такой же объем работы за меньшее время.

Человек – это также машина с номинальной мощностью . Некоторые люди более властны, чем другие. То есть некоторые люди способны выполнять тот же объем работы за меньшее время или больше за то же время.Обычная физическая лаборатория включает в себя быстрый подъем по лестнице и использование информации о массе, росте и времени для определения личных способностей ученика. Несмотря на диагональное движение по лестнице, часто предполагается, что горизонтальное движение является постоянным, и вся сила от ступенек используется для подъема ученика вверх с постоянной скоростью. Таким образом, вес ученика равен силе, которая действует на ученика, а высота лестницы – это смещение вверх. Предположим, что Бен Пумпинирон поднимает свое 80-килограммовое тело на 2.0-метровый подъезд за 1,8 секунды. Если бы это было так, то мы могли бы рассчитать номинальную мощность Бена . Можно предположить, что Бен должен приложить к лестнице нисходящую силу 800 Ньютон, чтобы поднять свое тело. Поступая таким образом, лестница толкала тело Бена вверх с достаточной силой, чтобы поднять его тело вверх по лестнице. Также можно предположить, что угол между силой лестницы на Бена и смещением Бена равен 0 градусов. Используя эти два приближения, можно определить номинальную мощность Бена, как показано ниже.

Номинальная мощность Бена – 871 Вт. Ему 9 лошадка вполне .

Выражение для мощности – работа / время. А поскольку выражение для работы – это сила * смещение, выражение для мощности можно переписать как (сила * смещение) / время. Поскольку выражение для скорости – это смещение / время, выражение для мощности можно еще раз переписать как «сила * скорость».Это показано ниже.

Это новое уравнение мощности показывает, что мощная машина одновременно сильна (большая сила) и быстра (большая скорость). Мощный автомобильный двигатель – сильный и быстрый. Мощная сельскохозяйственная техника – прочная и быстрая. Сильный тяжелоатлет силен и быстр. Сильный лайнсмен футбольной команды силен и быстр. Машина , которая достаточно сильна, чтобы приложить большую силу, чтобы вызвать смещение за небольшой промежуток времени (т.е.е., большая скорость) – машина мощная.

Используйте свое понимание работы и власти, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. Два студента-физика, Уилл Н. Эндейбл и Бен Пумпинирон, в зале для тяжелой атлетики. Уилл поднимает 100-фунтовую штангу над головой 10 раз за одну минуту; Бен поднимает 100-фунтовую штангу над головой 10 раз за 10 секунд.Какой студент больше всего работает? ______________ Какой ученик дает больше всего энергии? ______________ Объясните свои ответы.

2. В физической лаборатории Джек и Джилл взбежали на холм. Джек вдвое массивнее Джилл; тем не менее, Джилл преодолевает то же расстояние за половину времени. Кто работал больше всего? ______________ Кто доставил больше всего энергии? ______________ Объясните свои ответы.

3. Уставшая белка (масса около 1 кг) отжимается, прикладывая силу, поднимающую ее центр масс на 5 см, чтобы выполнить работу всего на 0,50 Дж. Если уставшая белка проделает всю эту работу за 2 секунды, то определите ее мощность.

4. При подтягивании вверх студентка-физик поднимает ее 42.0-кг тело на дистанцию ​​0,25 метра за 2 секунды. Какую силу развивают бицепсы ученика?

5. Ежемесячный счет за электроэнергию в вашей семье часто выражается в киловатт-часах. Один киловатт-час – это количество энергии, доставленное потоком 1 киловатт электроэнергии за один час. Используйте коэффициенты преобразования, чтобы показать, сколько джоулей энергии вы получаете, покупая 1 киловатт-час электроэнергии.

6. Эскалатор используется для перемещения 20 пассажиров каждую минуту с первого этажа универмага на второй. Второй этаж находится на высоте 5,20 метра над первым этажом. Средняя масса пассажира – 54,9 кг. Определите требуемую мощность эскалатора, чтобы переместить это количество пассажиров за это время.

Формула моментума

Формула моментума Вопросы:

1) Общая масса мотоцикла и человека, едущего на нем, составляет 200.0 кг. Если гонщик движется с постоянной скоростью 30,0 м / с, каков импульс мотоцикла и гонщика?

Ответ: Импульс можно найти по формуле:

p = mv

p = (200,0 кг) (30,0 м / с)

p = 6000 кг · м / с

Импульс мотоцикла и гонщика 6000 кг · м / с.

2) Хоккейная шайба скользит по льду со скоростью 43,80 м / с. Имеет массу 0,165 кг.Шайба попадает в камень для керлинга весом 19,10 кг, который изначально находится в состоянии покоя. Хоккейная шайба отскакивает от камня и скользит в противоположном направлении со скоростью 43,0 м / с. Какова скорость скручивающейся скалы после столкновения?

Ответ: Этот вопрос зависит от сохранения количества движения при упругих столкновениях. Общий импульс до равен общему импульсу после:

p _{шайба, перед} + p _{скала, перед} = p _{шайба, после + p скала, после}

м _шайба v _{шайба, до} + м _скала v _{скала, до} = м _шайба v _{шайба, после} + м _скала v _{скала, после}

Масса шайбы м _шайба = 0.165 кг . Масса породы _{м, порода} = 19,10 кг. Скорость шайбы до столкновения v _{шайба, до} = +43,80 м / с. Скорость породы перед столкновением составляет v _{камень, до} = 0,0 м / с, потому что она находилась в состоянии покоя. Скорость шайбы после столкновения отрицательна, потому что она двигалась в противоположном направлении, как и до столкновения: v _{шайба, после} = -43,0 м / с.

(0,165 кг) (43,80 м / с) + (19,10 кг) (0.0 м / с) = (0,165 кг) (- 43,0 м / с) + (19,10 кг) v _{порода, после}

(0,165 кг) (43,80 м / с) = – (0,165 кг) (43,0 м / с) + (19,10 кг) v _{скала, после}

Теперь уравнение можно изменить, чтобы найти камень v _после .

(0,165 кг) (43,80 м / с) + (0,165 кг) (43,0 м / с) = (19,10 кг) против породы _{, после}

v _{скала, после} = +0,750 м / с

Скорость керлинга после столкновения с хоккейной шайбой плотностью льда равна v _{рок, после} = +0.750 м / с.

Физические формулы

Это На странице есть все необходимые вам формулы физики. В первом разделе у нас есть СИ единицы измерения. В следующем разделе мы рассмотрим уравнения механики и уравнения электричества.

Эти Уравнения физики описывают взаимосвязь между скоростью, ускорением и силы и т. д. Как только мы поймем основную физику, уравнения могут служить в качестве рамки, которые мы можем использовать, чтобы понять и предсказать исход физического явления. Конечно, эти уравнения также будут неоценимы, когда дело доходит до расчета неизвестные значения из известных.

Физика это наука, которая в значительной степени полагается на математические навыки. Основным из них является алгебра, поскольку вам нужно иметь возможность заменять и переставлять уравнение
, если это необходимо. Помните, что мы всегда можем изменить формулу в соответствии с конкретным приложением.

Примечание: Все эти физические формулы требуют использования единиц СИ
(Международная система единиц)

Единицы СИ

Уравнения механики

$$ v = \ frac {\ Delta d} {\ Delta t} $$

$$ velocity = \ frac {\ text {изменение смещения}} {\ text {изменение во времени}} $$

$$ a = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t} $$

$$ ускорение = \ frac {\ text {изменение скорости}} {\ text {изменение во времени}} $$

$$ Сила = масса \ раз ускорение $$

$$ Работа = Сила \ умноженное на расстояние $$

$$ Мощность = \ frac {Работа} {время} $$

$$ крутящий момент = Сила \ умноженное на расстояние $$

$$ Force = – \ text {постоянная эластичности} \ times extension $$

Уравнения кругового движения

Импульс

$$ импульс = масса \ умноженная на скорость $$

$$ \ Delta p = F \ Delta t $$

$$ \ text {изменение импульса} = Сила \ раз \ text {изменение во времени} $$

Уравнения энергии

$$ E_p = \ frac {1} {2} kx ^ 2 $$

$$ \ text {Упругая потенциальная энергия} = \ frac {1} {2} \ text {постоянная упругости} \ times extension ^ 2 $$

$$ E_k = \ frac {1} {2} mv ^ 2 $$

$$ \ text {Кинетическая энергия} = \ frac {1} {2} масса \ умноженная на скорость ^ 2 $$

$$ \ Delta E_p = мг \ Delta ч $$

$$ \ text {гравитационная потенциальная энергия} = масса \ times \ text {ускорение свободного падения} \ times \ text {изменение высоты} $$

Ep означает энергетический потенциал, который представляет собой накопленную энергию.2 + 2ad $$

$$ d = (\ frac {v_f + v_f} {2}) t $$

Уравнения электроэнергии

$$ Напряжение = ток \ умноженное на сопротивление $$

$$ P = I V $$

$$ P = \ frac {\ Delta E} {t} $$

$$ Мощность = Ток \ раз Напряжение $$

$$ Мощность = \ frac {Изменение энергии} {время} $$

$$ R_T = R_1 + R_2 + R_3 + … $$

Полное сопротивление резистора, включенного параллельно, равно сумме обратных сопротивлений резисторов.

$$ \ frac {1} {R_T} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} +… $$

Суммарное сопротивление последовательно включенных резисторов – сумма всех последовательно включенных резисторов.

$$ \ text {Напряженность электрического поля} = \ frac {\ text {Разница потенциалов (напряжение)}} {расстояние} $$

$$ \ text {Электрическая сила} = \ text {Напряженность электрического поля} \ times charge $$

$$ Current = \ frac {charge} {timt} $$

$$ V = \ frac {\ Delta E} {Q} $$

$$ V = \ frac {изменение энергии} {Charge} $$

$$ \ Delta E = qEd $$

$$ \ text {Изменение энергии} = заряд \ раз \ text {напряженность электрического поля} \ раз расстояние $$

Перестановка физических формул

Помните: Мы можем переставить физические формулы, применяя простую алгебру, чтобы гарантировать, что все символы в правой части уравнения известны.
Например, если мы знаем силу, действующую на объект, и массу объекта, как рассчитать ускорение, испытываемое объектом, с помощью уравнения:

$$ F = ma $$

Нам нужно переставить уравнение так, что a находится в левой части, а F – в правой.

$$ a = \ frac {m} {F} $$

Теперь мы можем вставить m и F, чтобы получить a. Пока есть только одно неизвестное, мы можем легко изменить уравнения, чтобы дать нам ответ.

Вернитесь из «Физических формул» на ГЛАВНУЮ.

Power (Физика): Определение, Формула, Единицы, Как найти (с примерами)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: Эми Дусто

Бодибилдер и пятиклассник могли унести все книги с полки вверх лестничный пролет, но вряд ли они справятся с задачей за то же время.Бодибилдер, вероятно, будет быстрее, потому что у нее рейтинг мощности выше , чем у пятиклассника.

Точно так же гоночный автомобиль с высокой мощностью лошадиных сил сможет проехать дальше намного быстрее, чем лошадь.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Мощность – это мера того, сколько работы выполнено за временной интервал.

Краткое замечание о лошадиных силах: этот термин предназначен для сравнения мощности парового двигателя с мощностью лошади, поскольку двигатель мощностью 700 лошадиных сил может выполнять примерно в 700 раз больше работы, чем одна лошадь.Это восходит к тому времени, когда паровые двигатели были новыми, и один из самых выдающихся изобретателей, работавших над повышением их эффективности, Джеймс Ватт, придумал этот термин как способ убедить среднего человека в их ценности.

Формулы для мощности

Есть два способа рассчитать мощность в зависимости от того, какая информация доступна. Кроме того, есть две единицы мощности, которые одинаково действительны.

1. Мощность в единицах работы и времени:

P = \ frac {W} {t}

Где работа Вт измеряется в Ньютон-метрах (Нм), а время т измеряется в секундах (с).

2. Мощность в единицах силы и скорости:

P = Fv

Где сила F выражается в Ньютонах (Н), а скорость v выражается в метрах в секунду (м / с). .

Эти уравнения не эквивалентны случайным образом. Второе уравнение может быть получено из первого следующим образом:

Обратите внимание, что работа совпадает с усилие на перемещение:

W = Fd

Подставьте это в первое уравнение мощности:

Затем, поскольку смещение в любую единицу времени равно скорости (v = d / t), перепишите члены в конце как v , чтобы получить второе уравнение мощности.

Единицы мощности

Единица мощности в системе СИ p обычно представлена ​​как Вт (Вт) , названная в честь того же Джеймса Ватта, который проектировал двигатели и сравнивал их с лошадьми. На бирках лампочек и других бытовых приборов этот блок обычно указывается.

Однако рассмотрение второй формулы мощности приводит к другой единице. Сила, умноженная на скорость, дает измерение в единицах ньютон-метров в секунду (Нм / с). Затем, поскольку единица энергии Джоуль также определяется как один Ньютон-метр (Нм), первую часть этой энергии можно переписать как Джоуль, в результате чего получится вторая единица мощности СИ: Джоуль в секунду (Дж. / с).

Как стать могущественным

Рассмотрение определения силы и двух способов ее нахождения дает несколько способов увеличить силу чего-то : увеличить его силу (использовать больше силы ) или получить та же работа выполняется быстрее (уменьшение т или увеличение т ). Мощная машина – это сильная и быстрая , а слабая – ни то, ни другое. легче и быстрее может работать , более мощный объект, выполняющий работу.

Это также означает, что очень сильный тренажер, скажем, очень мускулистый бодибилдер, может все еще испытывать недостаток в мощности . Человек, который может поднять очень тяжелый груз, но только очень медленно, менее силен, чем тот, кто может поднять его быстро.

Точно так же очень быстрая машина или человек, который мало что делает, кто-то быстро крутится на месте, но ни к чему не приходит, на самом деле не является мощным.

Пример расчета мощности

1. Усэйн Болт выработал мощность около 25 Вт в своем рекордном спринте на 100 м, который занял 9.58 секунд. Сколько работы он проделал?

Поскольку указаны P и t , а W неизвестно, используйте первое уравнение:

P = \ frac {W} {t} \ подразумевает 25 = \ frac { W} {9.58} \ подразумевает W = 239.5 \ text {Nm}

2. С какой средней силой он давил на землю во время бега?

Так как работа в Нм уже известна, как и рабочий объем в метрах, деление на длину гонки даст силы (другими словами, работа то же самое, что сила, умноженная на смещение: W = F × d):

\ frac {239.5} {100} = 2.395 \ text {N}

3. Какую мощность вырабатывает человек весом 48 кг, который тратит 6 секунд на подъем по 3-метровой лестнице?

В этой задаче указаны смещение и время, что позволяет быстро вычислить скорость:

v = \ frac {d} {t} = \ frac {3} {6} = 0,5 \ text {м / с}

Второе уравнение мощности учитывает скорость, но также включает силу. Человек, поднимающийся по лестнице, пытается противостоять силе тяжести. Итак, силу в этом случае можно найти, используя их массу и ускорение свободного падения, которое на Земле всегда равно 9.8 м / с ² .

F_ {grav} = mg = 48 \ times 9,8 = 470,4 \ text {N}

Теперь сила и скорость укладываются во вторую формулу мощности:

= Fv = 470,4 \ times 0,5 = 235,2 \ text {J / s}

Обратите внимание, что решение оставить здесь единицы измерения Дж / с, а не ватты, является произвольным. Столь же приемлемый ответ – 235,2 Вт.

4. Одна лошадиная сила в единицах СИ составляет около 746 Вт, что основано на нагрузке, которую пригодная лошадь могла бы выдержать в течение одной минуты. Сколько работы проделала лошадь-пример за это время?

Единственный шаг перед включением значений мощности и времени в первое уравнение – убедиться, что время указано в правильных единицах СИ, в секундах, путем переписывания одной минуты на 60 секунд.Тогда:

P = \ frac {W} {t} \ подразумевает 746 = \ frac {W} {60} \ implies W = 44,670 \ text {Nm}

Киловатт и электричество

Многие коммунальные предприятия взимают плату с клиентов. плата основана на использовании киловатт-часов и киловатт-часов. Чтобы понять значение этой общей единицы электроэнергии, начните с разбивки единиц.

Префикс килограмм означает 1000, поэтому киловатт (кВт) равен 1000 ватт. Таким образом, киловатт-час (кВтч) – это количество киловатт, используемое за один час времени.

Для подсчета киловатт-часов умножьте количество киловатт на использованные часы. Таким образом, если кто-то использует 100-ваттную лампочку в течение 10 часов, он в общей сложности израсходует 1000 ватт-часов или 1 кВт-ч электроэнергии.

Киловатт-час Примеры проблем

1. Электроэнергетика взимает 0,12 доллара за киловатт-час. Очень мощный вакуум 3000 Вт используется в течение 30 минут. Сколько стоит это количество энергии домовладельцам?

3 \ text {кВт} \ times 0.5 \ text {h} = 1,5 \ text {кВтч} \ text {и} 1,5 \ text {кВтч} \ times 0,12 \ text {долларов / кВтч} = \ 0,18 доллара США

2. Та же коммунальная компания кредитует домашнему хозяйству 10 долларов на каждые 4 кВтч электроэнергии возвращается в сеть. Солнце дает около 1000 Вт мощности на квадратный метр. Если солнечный элемент площадью два квадратных метра в доме собирает энергию в течение 8 часов, сколько денег он приносит?

Учитывая информацию в задаче, солнечный элемент должен быть способен собирать 2 000 Вт от Солнца или 2 кВт. За 8 часов это 16 кВтч.

\ frac {\ $ 10} {4 \ text {kWh}} \ times 16 \ text {kWh} = \ $ 40

Физический алфавит …

8.1 Линейный импульс, сила и импульс – Физика

Цели обучения секции

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Опишите импульс, то, что может изменить импульс, импульс и теорему об импульсе-импульсе
• Опишите второй закон Ньютона с точки зрения количества движения
• Решение задач с помощью теоремы об импульсе-импульсе

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим ученикам овладеть следующими стандартами:

• (6) Научные концепции.Учащийся знает, что в физической системе происходят изменения, и применяет законы сохранения энергии и количества движения. Ожидается, что студент:
  • (C) вычисляет механическую энергию, мощность, генерируемую внутри, импульс, приложенный к, и импульс физической системы.

Раздел Ключевые термины

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL] [OL] Просмотрите инерцию и законы движения Ньютона.

[AL] Начать обсуждение движения и столкновения. На примере футболистов укажите, что и масса, и скорость объекта являются важными факторами при определении воздействия столкновений. Направление, а также величина скорости очень важны.

Импульс, импульс и теорема импульс-импульс

Линейный импульс – это произведение массы системы на ее скорость. В форме уравнения импульс движения p равен