У всех, кто имеет собственные образовательные сайты, появилась возможность украсить свои странички совершенно бесплатно любой интерактивной анимацией, начиная с этой. Для чего установите в любом удобном месте код, расположенный в этом архиве


10.09.2008

Интерактивная пошаговая анимация для урока физики по теме:

"Давление в газе: иллюстрация закона Паскаля"

2 - но виртуальные лаборатории для того и существуют, чтобы показывать то, что невозможно увидеть, поэтому предполагаем, что виртуальный манометр может измерять давления, будучи погруженным в жидкость. Но опять проблема. Непонятно, почему манометры, находящиеся в жидкости на разной глубине, до начала сжатия показывают одинаковое давление.

Формула позволяющая расчитать давление жидкости на дно и стенки сосудаЧтоб не быть голословными, воспользуемся любезно предоставленной авторами формулой. Расстояние между центрами манометров обозначим за h, оно примерно равно 3,5 см. это 0,035 м. Плотность самой распространенной жидкости 1000 кг/м3, g примем за 10 Н/кг (или 10 м/с2) в результате получим P = 1000Х0,035Х10 = 350 (Па)
Формула позволяющая рассчитать давление производимое твердым теломВозможно, что неискушённому пользователю это число ни о чем не говорит, тогда воспользуемся другой формулой, из которой следует, что F = SP , где F ничто иное как сила тяжести, стало быть можем записать mg = SP. Откуда следует, что m = SP/g, что означает - если взять площадь поверхности равную за 1 м2, то для того чтобы произвести на нее давление равное 350 Па, необходимо поставить груз массой 35 кг. А теперь попробуйте поднять такую гирьку на стол - ну как, внушительная цифра, не правда ли? Странно, почему манометры, находящиеся в сосуде с "присоединенным поршнем" не фиксируют столь ощутимую разность давлений до начала сжатия

Продолжая наблюдать за данной анимацией непроизвольно напрашивается вывод, что жидкость сжимается в ДВА РАЗА хуже, чем газ (а как иначе объяснить тот факт, что при перемещении поршня в жидкости в два раза меньшее чем в газе, дает увеличение давления в два раза)

Взгляните на скриншот следующей сцены. Читаем "Давление, создаваемое поверхностными силами", но что понимать под поверхностными силами. Сколько их и чем они обусловлены? В Физическом энциклопедическом словаре про эти силы находим следующее:
"Поверхностные силы в механике (про гидростатику, ни слова), силы, приложенные к поверхности тела. Например, силы атмосферного давления на поверхность тела, аэродинамические силы, силы давления фундамента на грунт и др."

Но мы имеем дело с жидкостью, а не с телом.

На всякий случай там же, поищем закон Паскаля, может что найдем еще про "поверхностные силы". Далее текст приводим дословно:

ПАСКАЛЯ ЗАКОН, закон гидростатики, согласно к-рому давление на поверхности жидкости, произведенное внеш. силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях.

Все строго, лаконично и, главное, понятно! Но на всякий случай поясним. Внеш. силы - сокращение от внешние силы (это может быть рука человека, может поставленная на поршень гиря, может сжатая пружина и даже поток воздуха - ветер, это и есть внешние силы). С учетом всего выше сказанного переделаем данную анимацию

Скриншот одного из фрагментов интерактивной демонстрации от ФИЗИКОНА
анимированный СОМИТ - ом с изменениями и дополнениями

Далее по тексту читаем: "В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м2.
Многие слышали о такой единице измерения давления как миллиметр ртутного столба, но что означает запись на манометре - бар? Хорошо, если рядом окажется учитель, и объяснит, что это внесистемная единица измерения давления равная примерно одной атмосфере (атмосфера - единица измерения давления, применяемая в технике, равная нормальному атмосферному давленю 760 мм. рт. ст. или примерно 105 Па)

Эврика! Нашли, так вот почему манометры, расположенные на разной глубине в жидкости не фиксируют разность давлений. Сравните 350 Па и целых 100000 Па, приходящихся на одно деление. (левая анимация)

Вновь вернемся к скриншоту интерактивной демонстрации от ФИЗИКОНА "Закон Паскаля ", анимированному нами с совмещением двух разных сцен, для большей возможности визуального сравнения

Обратимся к анимации, расположенной с правой стороны, где происходит сжатие газа. Известно, что при постоянной температуре и неизменной массе для газа имеет место запись PV = Const . Это означает, что для увеличения давления в два раза, его объем необходимо уменьшить в два раза. Стало быть, для создания избыточного давления в 1 бар необходимо уменьшить обем газа в 2 раза. Вернемся к анимации, там давление газа в конце сжатия равно 5 бар, ну-ка подсчитайте, во сколько раз при этом мы должны были уменьшить его объем, а что показывает анимация?
Кроме того заметим, что избыточное давление в 5 атмосфер (бар) сможет выдержать не каждая стальная оболочка, не говоря о прозрачной, используемой в своих опытах ФИЗИКОНОМ. Например, если стальную железнодорожную цисцерну открыть на солнцепеке в полдень, а затем плотно закрыть и оставить на ночь, то она сожмется как тряпочная гормошка в лепешку, хотя давление в ней уменьшится при охлаждении на много меньше чем один бар.

Все выше сказанное наводит на мысль, что использование данного ресурса пытливым учеником без присутствия учителя может нанести непоправимый вред его мировоззрению, а учителю - вред здоровью - шутка, но в каждой шутке может скрываться горькая правда. Опасно недооценивать противника, но мы имеем дело не с противником, а с учеником, и если переоценить его силы и возможности, то можно отбить у него стремление к познанию окружающего мира, и саму веру в такую возможность. Хотя всегда можно сослаться, что это уже проблема учителя, а разработчикам ЦОРов не стоит ломать голову...

показать предыдущую : показать следующую


Copyright © СОМИТ, Александр Козлов, 2008


Рейтинг@Mail.ru