Давление в Физике (или лопата против гусениц)

Давление - одна из ключевых физических величин. В данной статье накапливается необходимая информация, необходимая для работы с этой велечиной при решении физических задач.
Накопление происходит в объеме подготовки к ЕГЭ по физике (см. статью канала [Работаем с Физикой на сайте "Решу ЕГЭ]).

Определение и главная формула

Рис. 1 Давим с пользой (источник: https://www.syl.ru/article/339274/sonnik-kopat-zemlyu-znachenie-i-tolkovanie)

Давле́ние на поверхность — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности (https://ru.wikipedia.org/Давление)

Давление в Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.

Рис. 2. Формула для давления

Паскаль - это много или мало?

Давайте посчитаем какое давление на землю оказывает взрослый мужчина массой m = 80 кг лопатой, ширина которой a = 200 мм, а толщина металла b = 1.5 мм.

Рис.3 Наша лопата

Предварительные рассуждения: 1) пусть на лопату придётся половина массы мужчины (вторая половина - на вторую ногу); 2) для простоты расчетов примем поперечное сечение лопаты прямоугольным. Поехали!

Рис. 4 Находим давление лопаты на почву

Таким образом вполне упитанный мужчина одной ногой с помощью лопаты (в нашем случае совершенно тупой) развивает давление 1.3 МПа (если есть вопросы перевода Па в МПа смотри статью [Кратные и дольные приставки]). Для сравнения давайте на эту (пока ещё не вскопанную землю) загоним тяжеленный гусеничиный трактор и посчитаем давление гусениц трактора на землю.

Рис. 5 Трактор Т-100М (источник: https://techstory.ru/trr/t100m_tech.htm)

Нашелся вот такой трактор Т-100М, массой 11 100 кг. Для определения площади давления на землю примем (рис. 5) ширину гусеницы 500 мм, а с учетом, что гусеницы у трактора две ширину гусеницы возьмём 500 х 2 = 1000 мм, длину гусеницы, соприкасающейся с землей 2000 мм. Считаем давление!

Рис. 6. Находим давление трактора на почву

Таким образом трактор массой более 11 тонн развивает давление
0.054 МПа. Сравнивая давление лопатой и давление трактором на землю мы получаем, что человек вооружившись лопатой способен оказать давление на землю в 24 раза больше чем трактор. Понятно теперь зачем трактору гусеницы!

Заключение

Как и любая другая статья канала "От сложного к простому" статья будет расширяться по мере необходимости.

Автор с благодарностью примет любые пожертвования на развитие канала https://money.yandex.ru/to/4100170126360.