Механика

Что такое давление

Почему кончик иголки должен быть острым? Почему человек проваливается в рыхлый снег, а на лыжах стоит на нем прочно?

Отношение веса человека к площади его подошв - это давление человека на поверхность. Давление показывает, какая сила действует на единицу площади. Предположим, что диаметр кончика иглы равен 10^-5 м (0,01 мм) (а это еще тупая игла). Тогда площадь кончика равна Пи*d²/4, или 0,78 * 10^-10 м². Если наперсток нажимает на иглу с силой всего 0,01 Н, то давление под кончиком достигнет огромного размера:

и игла легко проткнет материю. Жало комара еще тоньше, чем игла, и понятно, почему комар так легко прокалывает кожу. Если масса взрослого человека 70 кг, то легко определить его вес - 685 Н. При площади его подошв 500 см² давление на пол будет 685 : 500~1,4Н/см², или 14 кПа. Этого достаточно, чтобы продавить снег. Площадь лыж около 4000 см², т. е. в 8 раз больше площади подошв человека. Следовательно, давление лыжника на снег в 8 раз меньше. Провалиться труднее.

Атмосферное давление - это гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы. Атмосферное давление убывает при подъеме в горы и растет при опускании в шахты. Его измеряют барометром. Значение высоты столба ртути в ртутном барометре пересчитывают для условий 0°С и нормального ускорения свободного падения. Условились считать нормальным атмосферным давлением давление столба ртути высотой 760 мм, равное 101,3 кПа. Площадь поверхности человеческого тела равна приблизительно 1200 см², следовательно, сила атмосферного давления, приходящаяся на всю площадь человеческого тела, составляет 120 000 Н (120 кН).

А если спуститься под воду? Там давление возрастает. Ведь плотность воды в тысячу раз больше плотности воздуха. На каждые 10 м глубины давление возрастает приблизительно на 100 кПа и на глубине 10 км достигает примерно 100 МПа (~1000 кгс/см²). В толще Земли давление возрастает еще сильнее. В центре Земли оно доходит до нескольких сотен гигапаскалей, или нескольких сотен тысяч мегапаскалей (миллионы кгс/см²).