Давление в природе и технике

Мы знаем, что, чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое данной силой, и наоборот, с уменьшением площади опоры (при неизменной силе) давление возрастает. Поэтому, в зависимости от того, хотят ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивают или уменьшают. 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 (рис. 84). Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, такие, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, иногда могут проехать по такой (например, болотистой) местности, по которой не всегда пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой создать очень большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки составляет примерно 1 мм² (т. е. 0,000001 м²), то давление, производимое ею, оказывается равным:

Это давление в тысячу раз больше давления произодимого гусеничным трактором на почву (см. таблицу 6)!

Таблица 6

Давление, кПа

Лезвия режущих и острия колющих инструментов (ножей, резцов, ножниц, пил, игл и др.) остро оттачивают. Их острые края имеют маленькую площадь соприкосновения с обрабатываемой поверхностью, благодаря чему даже при небольшой силе воздействия создается весьма значительное давление на предмет. Поэтому работать остро заточенным инструментом легче, чем тупым.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе. Это клыки, когти, клювы, шипы и т. д.

1. Приведите примеры использования больших площадей опоры для уменьшения давления. 2. Почему режущие и колющие инструменты оказывают на тела очень большое давление? 3. На рисунке 85 изображены плоскогубцы и клещи. При помощи какого из этих инструментов можно произвести большее давление на зажатый предмет, прикладывая одинаковую силу? Почему?
Экспериментальное задание. Зная свою массу и площадь опоры ботинка, найдите давление, которое вы производите, стоя на земле. Площадь опоры ботинка определите следующим образом. Поставьте ногу на лист бумаги в клетку и обведите контур той части подошвы, на которую опирается нога (рис. 86). Сосчитайте число полных квадратиков, попавших внутрь контура, и прибавьте к нему половину числа неполных квадратиков, через которые прошла линия контура. Полученное число умножьте на площадь одного квадратика (площадь квадратика на листе, взятом из школьной тетради, равна 0,25 см²) и найдите площадь подошвы.