Давление для начинающих: в физике и реальной жизни

Рассказываем, что такое давление, как оно рассчитывается и где мы сталкиваемся с ним каждый день.

Теория: что говорит нам физика

Любое вещество в условиях гравитации оказывает давление. По определению это:

В международной системе СИ (от франц. ‘Le Système International d'Unités’, SI) давление измеряется в Паскалях (Па) и обозначается буквой p. 

Формула, вытекающая из определения, выглядит так:

Давление твердых тел, жидкости и газа проходит по-разному.

У твердого тела в условиях гравитации есть точка опоры. Все давление приходится на нее, а значит, оно неравномерно.

Жидкость и газ заполняют сосуд и оказывают давление не только на его дно, но и на стенки (а газ — и на крышку). Если надавить на любую точку заполненного сосуда (предположим, это полиэтиленовый пакет), то давление равномерно передастся во всех направлениях: вниз, вверх и вбок. Это закон Паскаля.

Гидростатическое давление

Это давление столбика жидкости (точнее, его веса) на дно сосуда. Отсюда можно вывести новую формулу:

У поверхности жидкости ее давление на стенки сосуда будет практически равно нулю (так как чем ближе к поверхности, тем меньше вес жидкости), а ближе ко дну будет действовать формула ρgh.

Давление (любое, не только гидростатическое) может отсутствовать только в вакууме, потому что в нем нет вещества, которое могло бы его создавать. Абсолютный вакуум не достижим или достижим только в искусственных условиях, так как даже в космосе есть минимальная концентрация молекул — а значит, есть и давление, но в ничтожных количествах. 

Также в науке есть понятие «физический вакуум», которое означает лишенное вещества пространство. Заполненное квантовым полем, оно все же не может быть охарактеризовано как «абсолютная пустота», так как в этих условиях постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы.

Практика: давление в реальной жизни

Давление — это не всегда больно и неприятно. С некоторыми его видами мы сталкиваемся каждый день, едва ли задумываясь об этом.

Атмосферное давление

Атмосфера любой планеты состоит из газов и удерживается гравитацией. Высота атмосферы Земли — примерно 100 км.

Так как на газ действует гравитация, у воздуха тоже есть вес. Логично предположить, что у поверхности планеты он будет тяжелее, чем на вершине горы. Давление этой 100-километровой массы на поверхность планеты (а заодно и нас) называется атмосферным.

Атмосферное давление, кроме Паскалей, может измеряться в миллиметрах ртутного столба и атмосферах.

Артериальное давление

Огромный вес воздуха должен был бы нас раздавить, если бы в нас не было крови, которая оказывает внутреннее давление на сосуды. В данном случае — на артерии.

Кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками — под воздействием сокращения сердечной мышцы. Загадочные цифры «120/90» — это фиксация превышения давления крови на стенки сосудов над атмосферным давлением, где «120» — максимальное значение в момент сокращения сердца (систолическое давление), а «90» — минимальное значение (диастолическое).

Давление — основная величина в термодинамике, и понять, что это значит, не так уж и сложно. Но если учитель или преподаватель давит слишком сильно, наш студенческий сервис поможет справиться с контрольной, лабораторной, курсовой и любой другой работой. Ждем вас в FenixHelp!