Fizika · Mexanika · 7-sinf

Qattiq jism bosimi

Nega chang‘i qorga botmaydi, ingichka poshna esa qorni teshib o‘tadi?

Vaziyat

Tog‘ etagidagi dalaga qalin qor yog‘di. Botinka kiygan odam qorga tizzagacha botadi, chang‘ichi esa qor ustidan sirpanib o‘tadi. Poshnali tufli kiygan qiz har qadamda qorni teshib yuboradi. Ularning massasi deyarli bir xil — unda nega qor ularni har xil ko‘taradi va qorda botmaslik uchun qanday poyabzal kerak?

Mavzu

Qattiq jism bosimi. Nega chang‘i qorga botmaydi, poshna esa botadi

Asosiy tushunchalar

Bosim p = F/S
Tayanch yuzasi
Qorning zichlashishi

Formulalar

p = \frac{F}{S}

Bosim — sirtning birlik yuzasiga tik ta’sir qiluvchi kuch. $1 Pa = 1 {N/m}^{2}$ .

p = \frac{m g}{2 S_{1}}

Ikki oyoqda turgan odam: og‘irlik kuchi ikki oyoq tagiga taqsimlanadi ( $S_{1}$ — bitta oyoq tagi).

ρ (z) = \frac{ρ_{0} H}{H - z}

Oyoq ostidagi qor ustuni $z$ ga siqilganda zichligi ortadi (massa saqlanadi).

σ (ρ) = σ_{m} {(\frac{ρ}{ρ_{m}})}^{4}

Modelda qorning siqilishga mustahkamligi ( $σ_{m} = 4,9$ MPa, $ρ_{m} = 917$ kg/m³ — muz zichligi). Oyoq $σ (z) = p$ bo‘lganda to‘xtaydi.

1 atm = 101 325 Pa \approx 760 mm sim. ust.

SI dan tashqari bosim birliklari: normal atmosfera, mm simob ustuni, $1 bar = 10^{5}$ Pa. Birliklarni almashtirish ( $1 {sm}^{2} = 10^{- 4} m^{2}$ , $1 kPa = 1000$ Pa) — hisobning eng ko‘p xato qilinadigan joyi.

Nazariya

Bosim nima?

Bir xil kuch kichik yuzaga ta’sir qilsa, bosim katta bo‘ladi: $p = F / S$ . Odamning og‘irlik kuchi $F = m g$ poyabzal tagi orqali qorga uzatiladi. Ikki oyoqda tursangiz, har bir oyoqqa $m g / 2$ to‘g‘ri keladi; bir oyoqqa tursangiz, bosim 2 marta ortadi. Sahnada qizil strelka — kuch, to‘q sariq kontur — tayanch yuzasi.

Qor qanday botadi? (model)

Yangi qor — muz kristallari va ular orasidagi havo. Oyoq bosganda ostidagi qor ustuni siqiladi, zichligi $ρ = ρ_{0} H / (H - z)$ ga ortadi, zichlashgan qor esa mustahkamroq. Modelda mustahkamlik $σ = σ_{m} {(ρ / ρ_{m})}^{4}$ : qor muz zichligiga yetguncha bosimga bardosh beradi. Oyoq $σ (z) = p$ bo‘lgan chuqurlikda to‘xtaydi — grafikda egri chiziq va bosim chizig‘ining kesishgan nuqtasi. Soddalashtirishlar: qor faqat pastga siqiladi (yon tomonga surilmaydi), oyoq olib qo‘yilsa qor qaytib ko‘tarilmaydi, parametrlar taxminiy.

Chang‘i va snegostup

Chang‘i tayanch yuzasini botinkaga nisbatan bir necha marta oshiradi (1,6 m li chang‘ida taxminan 5 marta), bosim shuncha marta kamayadi. Yangi qor chang‘i ostida ham siqiladi, lekin bunday kichik bosimga u ancha kam siqilib bardosh beradi — chang‘i botinkadan ancha kam botadi. Shu sababli botqoqlikda yuradigan texnikaning gusenitsasi keng, og‘ir yuk mashinalarining g‘ildiraklari ko‘p bo‘ladi: yuzani oshirib, bosimni kamaytirish.

Bosim birliklari

SI dagi birlik — paskal: $1 Pa = 1 {N/m}^{2}$ . Bu juda kichik bosim — stolda yotgan qog‘oz varag‘i taxminan 1 Pa beradi, shuning uchun kPa va MPa ko‘p ishlatiladi. Texnikada va kundalik hayotda SI dan tashqari birliklar ham uchraydi: bar ( $1 bar = 10^{5}$ Pa; avtomobil shinasidagi ortiqcha bosim odatda taxminan 2–2,5 bar), normal atmosfera ( $1 atm = 101 325$ Pa), millimetr simob ustuni ( $1 mm sim. ust. \approx 133,3$ Pa; barometrlar va qon bosimini o‘lchash asbobi shu birlikda, $760 mm sim. ust. = 1$ atm), texnik atmosfera ( $1 {kgf/sm}^{2} = 98 066,5$ Pa ≈ 0,98 bar). Paneldagi «Bosim birliklari» bo‘limi oyoq ostidagi bosimni shu birliklarda ko‘rsatadi: botinka — atigi 0,1 bar atrofida, poshna uchi esa o‘nlab bar.

Poshna va fil

Hisoblab ko‘raylik. 60 kg qiz poshnasining uchi 1 sm² bo‘lsin; qadam paytida butun og‘irlik bitta poshnaga tushadi: $p = 588,6 N / 0,0001 m^{2} \approx 5 886$ kPa. Fil uchun taxminiy qiymatlarni olamiz: massasi 4000 kg, to‘rt oyog‘ining har biri diametri 40 sm doira: $S = 4 π \cdot {0,2}^{2} \approx 0,50$ m², $p = 39 240 N / 0,50 m^{2} \approx 78$ kPa. Poshna bosimi fildan qariyb 75 marta katta — shuning uchun ingichka poshna parket va linoleumda iz qoldiradi.

Bilasizmi?

Yangi yoqqan qorning zichligi odatda 50–200 kg/m³ atrofida bo‘ladi — demak uning hajmining taxminan 80–95 % qismi havo. Qor shuning uchun yaxshi issiqlik izolyatori.
Yupqa muzga tushib ketgan odamga yordam berishda qutqaruvchilar muz ustida yotib yoki emaklab harakatlanadi: yotgan odamning tayanch yuzasi oyoq tagidan taxminan 10 marta katta, demak muzga bosim shuncha marta kichik.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Fizik kattaliklar va o‘lchash — 7-sinf
Metro: bekatdan bekatgacha — 7-sinf
Massa va zichlik — 7-sinf
Avtomobil tormozlanishi — 7-sinf
Atmosfera bosimi — 7-sinf
Nyuton qonunlari — 7-sinf
Amerika tepaligi — 7-sinf
Fizika tarixi: Beruniy, Ulug‘bek — 7-sinf
Vektorlar va harakat nisbiyligi — 7-sinf
Aylanma harakat: velosiped — 7-sinf