Прибор для доказательства закона паскаля своими руками

5 опытов с пластиковой бутылкой, которые в увлекательной форме объяснят ребенку законы физики

Не каждому ребенку в школе дается физика. Главное убеждение многих родителей – необходимо прежде всего заинтересовать детей в предмете, ведь их природная любознательность работает лучше, чем принуждение к учебе. Пять простых опытов помогут интересно и увлекательно объяснить некоторые физические явления.

Демонстрация закона Паскаля

Вам понадобятся шило и большая бутылка. Сделайте шилом отверстия по всей поверхности емкости на расстоянии 10-15 см в разных местах. Затем наполните ее водой и надавите руками на нижнюю часть.

Закон Паскаля звучит так: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

Именно это явление и будет продемонстрировано: вода станет вытекать из отверстий одинаковыми струями, потому что сила равномерно распределяется в каждую точку жидкости.

Проверка атмосферного давления

Для опыта понадобится 100-200 мл горячей воды (но не кипятка, иначе бутылка деформируется). Нужно налить жидкость в бутылку, а затем хорошенько встряхнуть, чтобы воздух внутри емкости прогрелся. Потом воду вылить и сразу же закрыть крышку.

За счет остывания воздуха возникнет разница давлений внутри и снаружи сосуда.

Можно будет наблюдать сдавливание его стенок, сопровождаемое характерным хрустом. Концепция атмосферного давления станет для ребенка более понятной.

Давление жидкости

Для этого опыта необходимы шило и скотч. Проделайте несколько отверстий в бутылке на разной высоте. Затем нужно заклеить дырки скотчем, наполнить емкость водой и лишь потом освободить отверстия.

В результате образуются струи разной длины (это зависит от высоты столба жидкости). Таким образом, чем ниже отверстие, тем больше давление, и тем длиннее будет струя.

Движение воздуха

Простой, но эффектный эксперимент наглядно покажет принцип движения воздуха. Нужно поставить зажженную свечу позади бутылки, а потом попросить ребенка стать лицом к сосуду (примерно на 20 сантиметров).

Затем нужно предложить ему попробовать задуть свечу.

Огонь потухнет, будто перед ним нет никакой преграды, потому что воздух разделится на два потока, огибая емкость справа и слева. Эти потоки встретятся как раз там, где стоит свеча.

Сообщающиеся сосуды

Нужно взять 2-3 пластиковые бутылки и резиновые трубки. Отрежьте нижние части емкостей на расстоянии около 15 сантиметров от дна – именно они и понадобятся.

Потом соедините сосуды между собой с помощью трубок, налейте воду.

Останется лишь понаблюдать за поведением жидкости в емкостях – вода окажется в каждом сосуде на одном уровне.

Подписывайтесь на канал и делитесь с нами, какой опыт вы покажете своему ребенку.

Источник

Практическая значимость закона Паскаля

Введение

Закон Паскаля стал известен в 1663 году. Именно это открытие легло в основу создания суперпрессов с давлением свыше 750 000 кПа, гидравлического привода, который в свою очередь обусловил появление гидроавтоматики, управляющей современными реактивными лайнерами, космическими кораблями, станками с числовым программным управлением, могучими самосвалами, горными комбайнами, прессами, экскаваторами. Таким образом, закон Паскаля нашел огромное применение в современном мире. Однако, все эти механизмы достаточно сложны и громоздки, поэтому мне захотелось создать устройства, в основе действия которых лежит закон Паскаля, чтобы убедиться самому и убедить одноклассников, многие из которых считают, что глупо тратить время на «древность», когда нас окружают современные приборы, что тема эта по-прежнему интересна и актуальна. Кроме того, приборы, созданные своими руками, как правило, вызывают интерес, заставляют думать, фантазировать, да и на открытия «старины глубокой» смотреть другими глазами.

Объектом моего исследования является закон Паскаля.

Цель работы: опытное подтверждение закона Паскаля.

Гипотеза: знание закона Паскаля может пригодиться для конструирования строительной техники.

Практическая значимость работы: В моей работе представлены опыты для демонстрации на уроках физики в 7 классе средней общеобразовательной школы. Разработанные опыты можно демонстрировать как на уроке при изучении явлений (надеюсь, что это поможет сформировать некоторые понятия при изучении физики), так и в качестве домашних заданий учащимся.

Предложенные установки являются универсальными, одна установка может быть использована для показа нескольких опытов.

Глава 1.Все наше достоинство – в способности мыслить 1

Блез Паска́ль(1623-1662 г.г.)– французский математик, механик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики. В историю физики Паскаль вошел, установив основной закон гидростатики, и подтвердил предположение Торичелли о существовании атмосферного давления. В честь Паскаля называется единица измерения давления системы СИ. Закон Паскаля гласит: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Даже известный закон Архимеда – это частный случай закона Паскаля.

Объяснить закон Паскаля можно с помощью свойств жидкостей и газов, а именно: молекулы жидкости и газа, ударяясь о стенки сосуда, создают давление. Давление увеличивается (уменьшается) при увеличении (уменьшении) концентрации молекул.

Широко распространена задача, с помощью которой можно понять действие закона Паскаля: при выстреле из винтовки в вареном яйце образуется отверстие, так как давление в этом яйце передаётся лишь по направлению ее движения. Сырое яйцо разбивается вдребезги, так как давление пули в жидкости, согласно закону Паскаля, передается одинаково по всем направлениям.

Кстати, известно, что сам Паскаль, используя открытый им закон, в ходе проведенных экспериментов изобрел шприц и гидравлический пресс.

Практическая значимость закона Паскаля

На законе Паскаля основана работа многих механизмов, по-другому, такие свойства газа, как сжимаемость и способность передавать давление во все стороны одинаково, нашли широкое применение в конструкции различных технических устройств.

1. Так, сжатый воздух используется в подводной лодке для ее подъема с глубины. При погружении специальные цистерны внутри подводной лодки заполняются водой. Масса лодки увеличивается, и она погружается. Для подъема лодки в эти цистерны закачивается сжатый воздух, который вытесняет воду. Масса лодки уменьшается, и она всплывает.

Рис.1. ПЛ в надводном положении: цистерны главного балласта (ЦГБ) не заполнены

Рис.2 .ПЛ в подводном положении: произошло заполнение водой ЦГБ

1. Устройства, в которых применяется сжатый воздух, называются пневматическими. К ним относится, например, отбойный молоток, которым вскрывают асфальт, рыхлят мерзлый грунт, дробят горные породы. Под действием сжатого воздуха пика отбойного молотка делает 1000—1500 ударов в минуту большой разрушительной силы.

1. На производстве для ковки и обработки металлов используется пневматический молот и пневматический пресс.

1. В грузовых автомобилях и на железнодорожном транспорте используется пневматический тормоз. В вагонах метро с помощью сжатого воздуха открываются и закрываются двери. Использование воздушных систем на транспорте связано с тем, что даже в случае утечки воздуха из системы он будет восполняться за счет работы компрессора и система будет исправно работать.
2. На законе Паскаля основана и работа экскаватора, где применяются гидравлические цилиндры для приведения в движение его стрел и ковша.

Глава 2. Душа науки – это практическое применение её открытий 2

Опыт 1 (видео, метод моделирования принципа действия данного прибора на презентации)

Действие закона Паскаля можно проследить на работе лабораторного гидравлического пресса, состоящего из двух соединенных между собой левого и правого цилиндров, равномерно наполненных жидкостью (водой). Черным цветом выделены пробки (грузы), указывающие на уровень жидкости в этих цилиндрах.

Рис. 3 Схема гидравлического пресса

Рис. 4. Применение гидравлического пресса

Что здесь произошло? Мы надавили вниз на пробку в левом цилиндре, которая вытеснила жидкость из этого цилиндра по направлению к правому цилиндру, вследствие чего пробка в правом цилиндре, испытывая давление жидкости снизу, поднялась. Таким образом, жидкость передала давление.

Тот же самый эксперимент только несколько в ином виде я провел у себя дома: демонстрация эксперимента с двумя соединенными друг с другом цилиндрами – медицинскими шприцами, соединенными друг с другом и наполненными жидкостью-водой.

Устройство и принцип действия гидравлического пресса описан в учебнике 7 класса для общеобразовательных школ , автор: А.В. Перышкин, издательство «Дрофа», 2009 г., § 47, стр. 111-113.

Опыт 2 (видео, использование метода моделирования для демонстрации сборки данного прибора на презентации)

В развитие предыдущего эксперимента для демонстрации закона Паскаля мною была также собрана модель деревянного мини-экскаватора, основа работы которого – цилиндры-поршни, наполненные водой. Что интересно, в качестве поршней, поднимающих и опускающих стрелу и ковш экскаватора, я использовал медицинские шприцы, изобретенные самим Блезом Паскалем в подтверждение его закона.

Итак, система состоит из обыкновенных медицинских шприцов по 20 мл (функция рычагов управления) и таких же шприцов по 5 мл (функция поршней). В эти шприцы мною была залита жидкость – вода. Чтобы соединить шприцы была использована система капельниц (обеспечивает герметизацию).

Для того чтобы указанная система заработала, мы надавливаем в одном месте на рычаг, давление воды передается в поршень, на пробку, пробка поднимается – экскаватор приходит в движение, опускается и поднимается стрела экскаватора и ковш.

Данный эксперимент можно продемонстрировать, отвечая на вопрос после § 36, стр. 87 учебника А.В.Перышкина для 7 класса : «На каком опыте можно показать особенность передачи давления жидкостями и газами?», опыт так же интересен с точки зрения доступности используемых материалов и практического применения закона Паскаля.

Опыт 3 (видео)

Присоединим к трубке с поршнем (шприцу) полый шар (пипетку) с множеством маленьких отверстий.

Наполним шар водой и нажмём на поршень. Давление в трубке увеличится, вода начнёт выливаться через все отверстия, при этом напор воды во всех струйках воды будет одинаковым.

Такой же результат можно получить, если вместо воды использовать дым.

Данный эксперимент является классическим для демонстрации закона Паскаля, однако использование материалов, доступных для каждого ученика, делает его особо эффектным и запоминающимся.

Аналогичный опыт описан и прокомментирован в учебнике 7 класса для общеобразовательных школ , автор: А.В.Перышкин, издательство «Дрофа» ,2009 г., § 36, стр. 86-87.

Заключение

В ходе подготовки к конкурсу я:

• изучил теоретический материал по выбранной мною теме;
• создал самодельные приборы и провел экспериментальную проверку закона Паскаля на следующих моделях: модель гидравлического пресса, модель экскаватора.

Выводы

Закон Паскаля, открытый в 17 веке, актуален и широко применяется и в наше время при конструировании технических устройств и механизмов, облегчающих работу человека.

Надеюсь, что собранные мной установки будут интересны моим друзьям и одноклассникам и помогут лучше разобраться в законах физики.

Источник

Прибор Паскаля

Прибор Паскаля. Чтобы показать, что давление жидкости на дно сосуда не зависит от формы сосуда, построим прибор с упругой мембраной в качестве дна сосуда.

Возьмём для этого небольшую жестяную баночку (например, из-под перца), вырежем у неё дно, но так, чтобы при этом сохранить боковой валик. Затем из твердой жести припаяем с боков две пластинки аа (рис. 376), согнутые под прямым углом. Далее подберём корковую пробку, плотно закрывавшую ее до половины и, наконец, из тонкой резины сделаем дно (можно воспользоваться животным пузырём или несколькими слоями детского воздушного шара).
В качестве сосудов для наполнения водой возьмем стеклянную химическую воронку высотой около 20—25 см, затем подберем стеклянную трубку такого же диаметра и по этому диаметру просверлим в пробке отверстие, чтобы воронка и трубка входили в неё со значительным трением. Когда эти главные части прибора готовы, можно его собрать. Для этого на деревянной подставке укрепим две вертикальные стойки (рис.),

на которые поставим железную банку. В них же на горизонтальной оси укрепим рычажок, снабжённый небольшим отростком, упирающимся в дно, и противовесом на противоположной стороне. На этой же подставке против конца стрелки следует поставить шкалу; что же касается определения высоты жидкости, то можно сделать соответствующий указатель, но можно измерять и простой линейкой. Чувствительность прибора зависит от эластичности мембраны. Поэтому при постройке следует отдать предпочтение резине.
На рисунке справа изображён набор сосудов для опытов с прибором Паскаля.

Диаметр трубок не должен быть слишком мал, чтобы можно было пренебречь капилярными силами. Для выливания воды из прибора можно сбоку в жестяную банку впаять короткую лагунную трубочку с резиновым наконечником, запирающимся химическим зажимом, или стеклянный кран.

Источник

Вестник Педагога

Автор: Коровкин Иван Николаевич
Должность: учитель физики
Учебное заведение: БОУ » Косковская средняя школа»
Населённый пункт: с.Косково Кичменгско-Городецкого района Вологодской области
Наименование материала: методическая разработка
Тема: «Физический эксперимент в домашних условиях»
Раздел: среднее образование

БОУ «Косковская СОШ»

Кичменгско-Городецкого муниципального района

«Физический эксперимент в домашних

условиях»
Руководитель: Коровкин И.Н. Выполнили: ученики 7 класса Март-апрель-2016 год.
2
Содержание
Введение …………………………………………………………………….. 3 Теоретическая часть ………………………………………………………. 5 Практическая часть ………………………………………………………… 6 Опыт 1. Закон Паскаля …………………………………………………….. 6 Опыт 2. Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости … 7 Опыт 3. Модель фонтана …………………………………………………… 8 Опыт 4. Сообщающиеся сосуды …………………………………………… 9 Опыт 5. Картезианский водолаз …………………………………………… 10 Опыт 6. Автоматическая поилка для живого уголка …………………….. 11 Опыт 7. Давление в жидкости и газе ……………………………………… 12 Вывод ……………………………………………………………………….. 13 Заключение …………………………………………………………………. 14 Литература ………………………………………………………………….. 15
3
Введение
В жизни нет ничего лучше собственного опыта. Скотт В. В школе и дома мы познакомились со множеством физических явлений и нам захотелось изготовить самодельные приборы, оборудование и провести опыты. Все проводимые нами опыты позволяют глубже познать окружающий мир и в частности физику. Мы описываем процесс изготовления оборудования для эксперимента, принцип работы и физический закон или явление демонстрируемое данным прибором. Проводимые эксперименты заинтересовали учащихся из других классов.
Цель:
изготовить прибор из имеющихся подручных средств для демонстрации физического явления и с его помощью рассказать о физическом явлении.
Гипотеза:
изготовленные приборы , демонстрации помогут познать физику глубже.
Задачи:
-изучить литературу по проведению опытов своими руками. -просмотреть видео по демонстрации опытов -изготовить оборудование для опытов -провести демонстрацию -рассказать о демонстрируемом физическом явлении -улучшить материальную базу кабинета физика.
4
ОПЫТ 1. Модель фонтана

Цель
: показать простейшую модель фонтана.
Оборудование
: пластиковая бутылка, трубочки от капельницы, зажим, воздушный шар, кювета.
Готовое изделие

Ход проведения опыта:
1. В пробке проделаем 2 отверстия. Вставим трубочки, к концу одной прикрепим шарик. 2. Наполним воздухом шарик и закроем зажимом.. 3. Нальем в бутылку воды и поставим ее в кювету. 4. Пронаблюдаем за струей воды.
Результат:
наблюдаем образование фонтана воды.
Анализ:
на воду в бутылке действует сжатый воздух, находящийся в шарике. Чем больше воздуха в шарике, тем выше будет фонтан.
5
ОПЫТ 2.

(Закон Паскаля и Архимедова сила.)

Цель:
продемонстрировать закон Паскаля и силу Архимеда.
Оборудование:
пластиковая бутылка, пипетка(сосуд закрытый с одного конца) 1.
Готовое изделие

Ход проведения опыта:
1. Возьмите пластиковую бутылку емкостью 1,5-2 л. 2. Возьмите маленький сосуд (пипетку)и огрузите ее медной проволокой. 3. Бутылку заполните водой. 4. Надавите руками на верхнюю часть бутылки. 5. Наблюдайте явление.
Результат
: наблюдаем погружение пипетки и всплытие при надавливании на пластиковую бутылку..
6
Анализ
: сила сжимет воздух над водой,давление передается воде. По закону Паскаля давление сжимает воздух в пипетке. В результате Архимедова сила уменьшается. Тело тонет.Прекращаем сжатие. Тело всплывает.
ОПЫТ 3. Закон Паскаля и сообщающиеся сосуды.

Цель:
продемонстрировать действие закона Паскаля в гидравлических машинах. Оборудование: два шприца разного объема и пластиковая трубка от капельницы.
Готовое изделие.

Ход проведения опыта:
1.Возьмите два шприца разного размера и соедените трубочкой от капельницы. 2.Заполните несжимемой жидкостью ( водой или маслом)
7 3.Надавите на поршень меньшего шприца.Наблюдайте премещение поршня большего шприца. 4.Надавите на поршень больше шприца.Наблюдайте премещение поршня меньшего шприца.
Результат
: Фиксируем различие прилагаемых сил.
Анализ
: По закону Паскаля давление создаваемое поршнями одинаково.Следовательно: во сколько раз больше поршень во столька раз и больше создаваемая им сила.
ОПЫТ 4.Сухим из воды.

Цель
: показать расширение нагретого воздуха и сжатие холодного..
Оборудование
: стакан, тарелка с водой, свеча, пробка.
Готовое изделие.

8
Ход проведения опыта:

1.
наливаем воду в тарелку и помещаем на дно монету и на воду поплавок. 2. предлагаем зрителям достать монетку не замочив руку. 3.зажигаем свечку и ставим ее в воду . 4. накрываем прогретым стаканом.
Результат:
наблюдаем перемещение воды в стакан..
Анализ:
при нагревании воздуха он расширяется. Когда свеча гаснет. Воздух охлаждается , его давление понизится. Атмосферное давление втолкнет воду под стакан.
9
ОПЫТ 5.Инерция .

Цель
: показать проявление инерции.
Оборудование
: Бутылка с широким горлышком ,картонное кольцо, монеты.
Готовое изделие.

Ход проведения опыта:

1.
На горлышко бутылки ставим бумажное кольцо. 2. на кольцо помещаем монетки. 3.резким ударом линейки выбиваем кольцо
Результат:
наблюдаем падение монеток в бутылку.
Анализ:
инертность это способность тела сохранять свою скорость. При ударе по кольцу монетки не успевают изменить скорость и падают в бутылку.
10
ОПЫТ 6.Вверх дном .

Цель
: Показать поведение жидкости во вращающейся бутылке.
Оборудование
: Бутылка с широким горлышком и веревка.
Готовое изделие.

Ход проведения опыта:

1.
На горлышко бутылки привязываем веревку. 2. наливаем воду. 3.вращаем бутылку над головой.
11
Результат:
вода не выливается.
Анализ:
в верхней точке на воду действует сила тяжести и центробежная сила. Если центробежная сила больше силы тяжести, то вода не выльется.
ОПЫТ 7.Неньютонова жидкость.

Цель
: Показать поведение неньютоновой жидкости.
Оборудование
: миска .крахмал. вода.
Готовое изделие.

Ход проведения опыта:

1.
в миске разводим крахмал и воду в равных пропорциях. 2. демонстрируем необычные свойства жидкости
Результат:
субстанция имеет свойства твердого тела и жидкости.
Анализ:
при резком воздействии проявляются свойства твердого тела ,а при медленном-жидкости.
Вывод

12 В результате работы мы:  провёли опыты, доказывающие существование атмосферного давления;  создали самодельные приборы, демонстрирующие зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости, закона Паскаля. Нам понравилось изучать давление, делать самодельные приборы, проводить опыты. Но в мире много интересного, что можно ещё узнать, поэтому в дальнейшем: — мы будем продолжать изучение этой интересной науки — мы надеемся, что наши одноклассники заинтересуются этой проблемой, а постараемся помочь им. — в дальнейшем мы будем проводить новые эксперименты.
Заключение
Наблюдать за опытом проводимым учителем, интересно. Проводить его самому интереснее вдвойне. А проводить опыт с прибором, сделанным и сконструированным своими руками, вызывает очень большой интерес у всего класса. В таких опытах легко установить взаимосвязь и сделать вывод как работает данная установка. Проводить данные опыты не сложно и интересно. Они безопасны, просты и полезны. Новые исследования впереди!
Литература

13 1. Вечера по физике в средней школе/ Сост. Э.М. Браверман. М.: Просвещение, 1969. 2. Опыты в домашней лаборатории // Квант. 1980. №4. 3. Перельман Я.И. Занимательная механика. Знаете ли вы физику? М.: ВАП, 1994. 4. Перышкин А.В., Родина Н.А. Учебник физики для 7 класса. М.: Просвещение. 2012 г

Источник