"压力"和"受力面积"之辨析
“压力”和“受力面积”之辨析
在压强的计算中,如何正确理解压力和受力面积,这是解答压强问题的关键,不少同学就是因为对压力和受力面积存在着模糊认识,而导致错解,下面几点是我们解答压强问题时要注意的几个问题:
压力与重力的关系:
压力是指垂直作用在物体表面上的力,方向是跟作用面垂直,作用点是作用在物体的表面上;重力是指由于地球对物体的吸引而受到的力,方向是竖直向下,作用点是作用在物体的重心上。当物体放在水平面上时,我们只能说压力的大小和物体重力的大小相等,但不能说这时的压力就是重力,很明显作用点不同,如图一;当物体放在斜面上时,压力的大小小于重力,如图二;当把物体压在竖直墙壁上时,压力的大小和重力的大小毫无关系,如图三;当用F的力把物体压在天花板时,压力的大小F/=F—G,如图四;当用F的力把物体压在水平桌面上时,压力的大小F/=F+G,如图五。
F=G F
正确理解受力面积,这也是解答压强题的关键,受力面积和物体的面积是两个不同的概念,力一定存在在两个物体之间,也可以说是存在在两个面之间,所谓的受力面积就是指两个面中的最小面积。
例1:2.7Kg的实心正方体铝块,放在面积为0.5m2的桌面中央,求铝块对桌面的压强。 分析:铝块和桌面接触,一个是铝块的面积0.01m2,另一个就是桌面的面积0.5m2,很明显是铝块的底面积小于桌面的面积,因此P=F/S=2.7Kg×9.8N/ Kg/0.01m2=2646Pa
例2: 2.7Kg的实心正方体铝块,放在面积为0.5m2的桌面上,求铝块能对桌面产生的最大的压强。
分析:铝块对桌面的压力是不变的,要使压强最大,毫无疑
问就要使受力面积为最小,铝块要能以最小的面积放在桌面
上不会掉下来,只要重心在桌子上就行了,这时,铝块和桌面
的接触面积是铝块底面积的四分之一,即0.0025m2, 因此 P=10584Pa(如图六所示)
下面两道题能很好地帮助我们正确的理解压力和受力面积,
如图甲、乙中,A的重力为G1、底面积为S1,B的重力为G2,底面积为S2 图甲中(1)A对B的压强为————————
(2)B对地面的压强为————————
答案:(1)G1/ S2 (2)(G1+ G2)/ S2
图乙中(1)B对A的压强为————————
(2)A对地面的压强为————————
答案:(1)G2/ S2 (2)(G1+ G2)/ G1 有的情形下物体的压强和受力面积无关:
我们一起来看看下面的推导,有一个长方体,是由密度为ρ的材料制成,高为h
,底面
积为S,放在水平地面上,这时这个长方体对桌面的压强为:
P=F/S=G/S=mg/S=Vρg/S=hsρg/S= hρg,从这个公式中我们不难看出,长方体对地面的压强只跟长方体的高和密度有关。其实,不仅仅是对于长方体是这样,对于只要是体积V=hs的所有物体都遵循这个规律。掌握这一点能帮助我们快捷地解决很多问题。
例如:如图是两个材料相同的圆柱体,质量不等,
从图中你可判断哪个对水平地面的压强大?
分析:因为ρ相同,hA> hB,所以PA> PB,
思考1::如右图中,若已知A和B的质量之比为3:5
5:3,密度之比为2:1,则压强之比为
(答案10:3) 33思考2:有一种砖的密度为2.6×10kg/m,能承受的最大压强为
5 2.6×10Pa,为了安全,用这种砖砌墙,求墙最多能砌多高?(10m)