До сих пор мы изучали случаи, когда сила, действующая на тело, была приложена к нему в одной точке. Мы так и говорили про неё: «точка приложения силы» (см. § 3-а). Настало время ситуаций, когда сила приложена к телу во множестве точек, то есть действует на некоторую площадь поверхности. В каждом из таких случаев говорят не только о самой силе, но и о создаваемом ею давлении.

Как приятна зимняя прогулка на лыжах! Однако стоит выйти на снег без них, как ноги будут глубоко проваливаться при каждом шаге, идти будет трудно, и удовольствие будет испорчено.

На этом рисунке вес лыжника примерно равен весу «пешехода». Поэтому силы, с которыми мальчики давят на снег, будем считать равными. Но заметьте: они действуют не на одну точку, а «распределяются» по некоторым поверхностям. У лыжника – по площади касания снега и лыж, а у пешехода – снега и подошв.

Понятно, что S_лыж > S_подошв. Поэтому и результат действия лыжника на снег проявляется в меньшей степени – лыжник проваливается на меньшую глубину.

Распределение силы по площади её приложения характеризуют особой физической величиной – давлением. Отношение силы F к площади поверхности S, при условии, что сила действует перпендикулярно поверхности, называют давлением. Это определение давления, и его можно записать в виде формулы:

p – давление, Па. F^ – перпендикулярно приложенная сила, Н. S – площадь поверхности, м2

Единица давления – 1 паскаль (обозначается: 1 Па). Из формулы-определения видно, что 1 Па = 1 Н/м²

Числовое значение давления показывает силу, приходящуюся на единицу площади её приложения. Например, при давлении 5 паскалей на каждый 1 м² будет действовать сила 5 ньютонов.

1. Какие ситуации действия силы мы изучали в предыдущей теме?
2. Теперь мы приступаем к рассмотрению случаев, ...
3. Мальчик, идущий по снегу без лыж, будет ...
4. Что мы понимаем под словами «веса мальчиков»?
5. Пренебрегая наличием лыж, веса мальчиков мы ...
6. Веса мальчиков не имеют единственных точек приложения, так как ...
7. Вес лыжника распределяется ...
8. Вес «пешехода» распределяется по площади соприкосновения ...
9. Лыжник меньше утопает в снегу, так как ...
10. Давление характеризует собой ...
11. Всегда ли отношение силы F к площади её действия S называют давлением?
12. Кратким обозначением дроби F/S служит символ ...
13. 1 Па – это ...
14. Каков физический смысл числового значения давления? Оно ...
15. Как понимать, что давление равно пяти паскалям?

Вернёмся к примеру с мальчиками. На рисунке не указаны числовые значения F и S. Значит, мы не можем количественно сравнить давления, которое оказывают мальчики (с лыжами и без лыж) на снег. Однако мы можем сравнить их качественно, используя слова «больше» и «меньше». Сделаем это.

Сначала запишем исходные данные: силы, с которыми мальчики давят на снег, равны, и площадь лыж больше площади подошв (см. столбик слева):

После знака «Ю», который значит «следовательно», мы составили две дроби. Обратите внимание: знак «больше», присутствовавший в исходных данных, изменился на знак «меньше». Почему? Поскольку знаменатель левой дроби больше знаменателя правой, значит, согласно свойству дроби, сама левая дробь меньше правой. Вспомнив, что каждая дробь в этом неравенстве является давлением, получим: давление лыжника меньше давления пешехода. Этим и объясняется то, что лыжник меньше проваливается в снег, чем пешеход.

Формула-определение давления подсказывает нам, как его можно изменять: чтобы увеличить давление, нужно увеличить силу или уменьшать площадь её приложения. И наоборот: чтобы уменьшить давление, нужно уменьшить силу или увеличить площадь, на которую эта сила действует.

16. Почему мы не можем количественно сравнить давления мальчиков?
17. Как вы понимаете «сравнить давления мальчиков качественно»?
18. В левом столбике записаны ...
19. Из исходных данных мы ...
20. Почему при составлении дробей знак «>» изменился на знак «<» ?
21. И левая, и правая дробь неравенства является ...
22. Неравенство показывает, что ...
23. Для увеличения давления следует ...
24. Чтобы уменьшить давление, нужно ...