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課程名稱:壓力 編授教師: 中興國中 楊秉鈞.

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1 課程名稱:壓力 編授教師: 中興國中 楊秉鈞

2  接觸面的壓力

3 力效應觀察  力效應觀察: (1)以兩指輕壓原子筆之兩端,筆維持靜止狀態:  筆靜止: 筆所受合力= 。  左側手施力 右側手施力。  左側手指凹陷程度 右側手指凹陷程度  受力相同下,接觸面積愈 ,凹陷程度愈大 左側手 右側手

4 力效應觀察  力效應觀察: (2)將數個保特瓶裝水,置於海棉墊上:  半滿與全滿:保特瓶與海棉墊接觸面積相同時  的水瓶對海綿墊的凹陷程度較大。  接觸面積相同下,下壓重量愈 ,凹陷程度較大  正立與倒立:保特瓶的總重量相同時  的水瓶對海綿墊的凹陷程度較大。  下壓重量相同下,接觸面積愈 ,凹陷程度較大 全滿 倒立  半滿與全滿  正立與倒立 W1<W2 W W W1 W2

5 壓力  壓力: (1)意義:物體受力後的凹陷程度,發生於 。 (2)定義: 物體在單位面積上所受垂直方向的作用力  壓力= 與 的比值,符號: 。 (3)壓力單位: 。  。  單位系統換算:  1 gw/cm2 = Kgw/m2。  1 Kgw/m2 = gw/cm2。 接觸面 垂直作用力 受力面積 P 10 0.1

6 壓力運算思考 F F A 垂直 F A A A F F A’ A F’ F’ A’

7 範例解說 1.如下圖所示,有一4500 gw的木塊,三邊長度分別為30公分、40公分、 公分,則:  將甲面放於桌面,其施於桌面的壓力? gw/cm2。  將乙面放於桌面,其施於桌面的壓力? gw/cm2。  將丙面放於桌面,其施於桌面的壓力? gw/cm2。  面積愈 的 面,其壓力最大,因此時P、A成 關係。 3 3.75 2.25 反比

8 範例解說 2. 如下左圖,A 正方體木塊的邊長為10 cm,重量為 500 gw; B 正方體銅塊的邊長為 5 cm,重量為1000 gw,則:  A 與 B 接觸面的壓力為多少?    gw/cm2。  B 與地面接觸處的壓力為多少? gw/cm2。 20 60

9  液體壓力

10 液體壓力  液體壓力: (1)壓力來源: 。  靜止液體重量所形成的壓力,稱為靜液壓力(液壓) (2)液體壓力公式導證: 液體本身的重量
 液體壓力: (1)壓力來源: 。  靜止液體重量所形成的壓力,稱為靜液壓力(液壓) (2)液體壓力公式導證: 液體本身的重量 h cm 液體密度 d g/cm3 底面積 A

11 液體壓力  液體壓力: (3)壓力單位: 。  。  單位系統換算:  1 gw/cm2 = Kgw/m2。  1 Kgw/m2 = gw/cm2。 (4)液體壓力公式: 10 0.1 h:垂直深度(由液面垂直向下算)

12 液體壓力無方向性  液體壓力無方向性: (1)靜止液中任一點,所受到的壓力 ,非向量。  對液內任著此一點,在任一個方向上,皆有一對大小相同、方 向相反的力壓迫點。  任一點壓力大小關係: 。 無方向性 液體密度 d 深度 h

13 液體壓力無方向性  液體壓力無方向性: (2)液體的壓力方向恆與液中物體及容器器壁 。 垂直 (媒體:1,6’31”) 物體

14 液體壓力觀察  液體壓力觀察: (1)水壓觀測器:  觀測器置入液中時,兩側 凹陷程度愈大時,壓力愈大  在同液體,深度相同時,其壓力相同  在不同液體,深度愈深、液體密度愈大時,其壓力愈大 (2)液體的側壓力:壓力方向與器壁垂直 (媒體:1,2’53” ;2,1’15”) 薄膜 水壓觀測器 打孔深度不同時 打孔深度相同時

15 液體壓力觀察 (3)液體的上壓力:  實驗器材與程序:  手鬆開圓板不落下:是因為圓板受有 。  在筒內加入墨水,直到圓板落下:  是因為: 。 (媒體:1,1’51”) 上壓力 下壓力>上壓力 拉緊細線並壓住 h1 cm h2 cm 手鬆開,板不落下 筒垂直深入 h1 cm 圓板 若墨水h2 cm時,板落下

16 液體壓力觀察 (3)液體的上壓力:  原理解析: 下壓力 P2 膠板 h1 h2 上壓力 P1
(3)液體的上壓力:  原理解析: 膠板 下壓力 P2 h2 h1 上壓力 P1 圓板重: W 圓桶底面積:A 筒外液體密度:d 筒內液體密度:d2

17 液體壓力的性質  液體壓力的性質: (1)同一液體,液體愈深處,液體壓力 。  水壩或堤防的底部比上部較 。 (2)同一液體,只要垂直深度相等,則壓力 ,與容器形狀、 大小、底面積均無關。  液體壓力僅與 、 有關 (3)液體壓力無固定方向,上、下、側壓力…都有。  液體壓力與容器器壁 。 愈大 相等 垂直深度 液體密度 垂直

18 範例解說 1.( )容器裝水如左圖,此容器器壁所受的靜水壓力以何點最大?   (A)a (B)b (C)c (D)d。 2.( )將一顆水球,用針刺破四個小洞,如右圖,其水柱噴出的的 情形,何者錯誤? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁。 B D  壓力與器壁垂直

19 範例解說 3.求以下各小題的液體壓力: (1)如圖的容器裝水,其內四位置:  A 點壓力= gw/cm2。  B 點壓力= gw/cm2。  C 點壓力= gw/cm2 。  D 點壓力= gw/cm2 。 (2)將密度 0.8 g/cm3 的油,倒入水中,容器底面積 10 cm2,如圖:  容器底部所受液體壓力= gw/cm2。  容器底部所受總力 gw。 1 cm 4 cm 2 cm 4 4 6 7 4.6 46

20 範例解說 4.底面積相同、重量相同的三種容器,裝等高的水後置於水平桌面上:
 容器底部壓力比? 。  容器底部總力比? 。  桌面所受壓力大小? 。  桌面所受總力大小? 。 1:1:1 1:1:1 A>B>C A>B>C A h C B  

21 範例解說 5.取一輕質硬塑膠板(若重量不計),用手緊密的按在一只開口的玻璃圓 筒下端,一同壓入水內,如下圖所示,使塑膠板距水面20 cm,然後鬆 手,發現塑膠板未落下,則:  此時硬塑膠板受有上壓力? gw/cm2。  今由上部倒入密度為0.8 g/cm3的酒精,當酒精高度為若干時可發現 硬塑膠板落下? cm。  20 25 下壓力 P2 h 上壓力 P1

22  液壓原理應用 - 連通管原理 - 帕斯卡原理

23 水平面  水平面: (1)靜止液體的表面必為 。(水平面與鉛垂線 ) (2)同液體、同水平面,各點壓力必相等。 水平面 垂直

24 連通管原理  連通管原理: (1) :幾個容器底部相通的裝置。 (2) :連通管內液體靜止時,每個容器液面必定在同 一水平面上,而與容器的形狀、大小及粗細無關。  。 連通管 連通管原理 A B C D

25 連通管原理  連通管原理: (3)應用:  熱水瓶的水位顯示設計 自來水及噴水池供水系統  砌磚師傅砌好牆,如果在另一邊再砌相同高度磚牆,用水管 及水來判斷高度

26 液體壓力的平衡  液體壓力的平衡: (1)壓力平衡: 液體由壓力 流向壓力 ,ㄧ直到壓力 才靜止。 (2)說明例: 相等

27 帕斯卡原理  帕斯卡原理: (1)提出者:法國人 。 (2)內容:對 容器內的流體(氣體及液體)所施加的壓力, 此壓力會以 大小的壓力傳遞到流體各部分。  此增加的壓力,均勻傳遞,容器各點增加的壓力等於此壓力 (3)應用: 液壓起重機  油壓煞車  汽車用千斤頂 帕斯卡 密閉 相等 帕斯卡 Blaise Pascal 1623~1662

28 帕斯卡原理  帕斯卡原理: (4)討論:  在左活塞施力 F1 時,其造成之 會均勻傳遞出去  若左活塞施力時,向下移 h1 公分;右活塞則上升 h2 公分 壓力

29 帕斯卡原理示意圖 活塞表面積大者, 向上提升力大

30 範例解說 1.( )如左圖所示,甲、乙兩容器內盛相同液體,以附有開關的丙管相 通,則下列敘述何者正確? (A)開關打開時,液體不流動 (B)開關打開時,甲容器液體流向乙容器(C)開關打開後,待 液體靜止平衡時,甲、乙容器底面所受液體壓力相等(D)開關打 開後,待液體靜止平衡時,甲容器液面較乙容器液面高。 2.( )如右圖所示,甲、乙兩容器的水面在同一高度上,一條內部充滿 水的塑膠軟管連通兩容器的底部。有關軟管內液體的流動情形, 下列何者正確? (A)液體由甲容器流向乙容器(B)液體由乙 容器流向甲容器(C)液體不流動(D)無法判斷。 C C

31 範例解說 3.( )甲、乙、水三種不互溶的液體依序加入U型管中,甲液、乙液高度 均為 4 cm,右管水的高度1.4 cm,左管水的高度3 cm,乙液的 密度0.8 g∕cm3,如左圖,則甲液的密度為多少g∕cm3?  (A) 0.4 (B) 1 (C) 1.1 (D) ( )右圖是某社區供水系統示意圖,若水塔水位高有42公尺,而大樓 每層樓高4公尺。在未加壓供水情況下,目前水位最高可達幾樓?  (A) 9 F (B) 10 F (C) 11 F (D) 12 F A C  A  B  A  B

32 範例解說 5.利用相連通的兩密閉容器,施力FA下推活塞 A,使另一邊的活塞 B上升, 若活塞 A 的面積為 5cm2,活塞 B 的面積為 2000cm2。則: (1)若FA 施力1Kgw,FB = Kgw。  面積愈大的活塞,所獲的的外力愈 。 (2) 比較 FA、FB及壓力PA、PB的大小?   (A)FA<FB、PA=PB (B)FA>FB、PA>PB   (C)FA<FB、PA>PB  (D)FA>FB、PA=PB 400 A

33  大氣壓力

34 大氣壓力  大氣壓力: (1)壓力來源: 。  大氣的重量所形成的壓力,稱為大氣壓力 (2)大氣壓力公式推想: 氣體本身的重量 高度
 大氣壓力: (1)壓力來源: 。  大氣的重量所形成的壓力,稱為大氣壓力 (2)大氣壓力公式推想: 氣體本身的重量 底面積 A 高度 空氣柱 d: 空氣密度  因空氣密度不均勻,上式無法應用。

35 大氣壓力存在示意圖  大氣壓力: (3)大氣壓力存在示意圖: 吸管、吸塵器…等

36 大氣壓力的測量  大氣壓力的測量: (1)測量者:17世紀、義大利人 。 (2)測量方法:  在平地取長約1公尺,一端封閉的中空玻璃管  將水銀灌滿玻璃管,插入另一水銀槽中  水銀柱開始下降到距水銀面垂直高度 h= 76 公分,即不下降。 (3)測量原理:以 推算大氣壓力  丙為真空,稱為 。  同液體、同水平面壓力 。 托里切利 液柱壓力 托里切利真空 相等

37 Evangelista Torricelli 托里切利 1608-1647
大氣壓力的測量  大氣壓力的測量: (4)托里切利實驗性質:  水銀柱的垂直高度不變,僅受大氣壓力影響  與玻璃管的粗細、長短、傾斜角度無關  大氣壓力愈 時,垂直高度減少  液柱上方必為真空 (媒體:1,18” ;2 ) 76 cm Evangelista Torricelli 托里切利 1608-1647

38 大氣壓力表示法  大氣壓力表示法: 表示法 說明 公分-汞柱高 毫米-汞柱高 以托里切利實驗 垂直高度 h 比擬而來。
公克重/平方公分 公斤重/平方公尺 將托里切利實驗汞柱高 換算成壓力單位而得 一大氣壓 定義: 1 atm = 76 cm-Hg 帕 百帕 定義: 1 atm ≒ 1013 hPa

39 大氣壓力的性質  大氣壓力的性質: (1) 高度愈高,大氣壓力愈  大氣壓力: 。  每上升100公尺,氣壓約 公分水銀柱高 (2)高度相同,大氣壓力  亦受天氣影響 (3)大氣壓力沒有特定方向  垂直於接觸面 (4)1atm 大氣壓力可支撐 公分汞柱,相當於每cm2 受力 。 降低 0.8 不一定相等 76 水銀氣壓計 (媒體:1,5’15” )

40 馬德堡半球實驗  馬德堡半球實驗:1664年德國馬德堡的市長格里克所做 (1)直徑 36 cm兩空心金屬半球,抽真空 (2)每邊八匹馬(共16 匹)去拉才能拉開  證明:大氣壓力 。是否能在月球作此實驗? 。  空心金屬球愈大,欲拉開所需力就愈 。 很大 抽氣機 (媒體:1,3’01” ;2,3’50” )

41 範例解說 1.如左圖的U形管內,分別裝入油及水,待液面靜止後,哪些點壓力相等?  (甲)a、e (乙)b、f (丙)a、g (丁)c、g (戊)a、d  。(∵ 、 壓力必相等) 丁戊 同液體 同水平面 2.阿明在甲地量測大氣壓力時,所量測到的水銀柱垂直高度為 38 cm, 裝置如右上圖所示。則:  大氣壓力= cmHg= mmHg= atm= gw/cm2。  下列哪些操作,可以使原來的水銀柱垂直高度減少? (A)到更高的山上 (B)到海平面比甲地低的地方 (C)在槽中適度多加些水銀 (D)在槽中適度抽出些水銀 (E)試管上方不慎混入空氣時 (F)將試管傾斜一些 (G)去月球操作 (H)換粗試管(I)在真空中操作 38 380 0.5 516.8 AEGI

42 範例解說 3.小祐使用四根管子裝入水銀,倒插於水銀槽中。已知其中甲、乙兩管 直立於槽中之液面,丁管上半部為真空,且乙、丙、丁三管內部之液面 在同一高度,如附圖所示。則:  當時的氣壓? cm-Hg。  甲、乙、丙、丁四管內,哪些必為真空? 。  哪個試管中混有空氣? 。其氣壓 為cm-Hg。 76 乙丙丁 6 76 cm

43 課程結束


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