§ 48. «Қысым» дегеніміз не

Жаратылыстану, 6 сынып. Оқулық: Қаратабанов Р.Ә. және т.б. (Алматыкітап баспасы, 2023). 5 тарау: Энергия және қозғалыс. 88–94-беттер.

Нені үйренесің

• Қысымның не екенін және неге байланысты екенін түсіндіруді.
• Қысымды $P = \frac{F}{S}$ формуласымен есептеуді және паскальды килопаскальға айналдыруды.
• Қатты денелердің, сұйықтықтар мен газдардың қысымын ажыратуды.
• Атмосфералық және артериялық қысым не екенін айтып беруді.
• Торкөз парақтың көмегімен еденге түсіретін өз қысымыңды өлшеуді.

Ой қозғау

Бұл — 5-сыныптағы «Денелердің қозғалысына себепкер болатын не?» материалын есіңе түсіруге арналған сұрақтар.

• Күш дегеніміз не? Бір дененің екінші денеге әсері. Күш денені қозғалтуы, тоқтатуы немесе пішінін өзгертуі мүмкін.
• Жер денелерді қандай күшпен тартады? Ауырлық күшімен. Соның кесірінен біз еденге қысым түсіреміз.
• Көбікпластқа шегені ұшымен кіргізу оңай ма, әлде қалпағымен бе? Ұшымен. Неліктен екенін бүгін білесің.
• Газ қызғанда не болады? Ол ұлғаяды.

Тақырыпты талдаймыз

Біреулер неге батады, ал біреулері батпайды

46-суретте («Қыс») екі қысқы сурет бар. Шаңғы тепкен қыз қардың үстінде тұр, батпайды. Шаңғысыз бүлдіршін қар үйіндісіне тізесіне дейін батып кеткен. Екеуі де қарға өз салмағымен қысым түсіреді. Бірақ қыздың салмағы ұзын шаңғыларға «таралған», ал бүлдіршіннің салмағы кішкентай табандарына шоғырланған.

💡 Күштің әсер ету нәтижесі тек күштің өзіне ғана емес, күш қысым түсіретін ауданға да байланысты. Демек, екеуін де ескеретін шама керек. Бұл — қысым.

Сабын мен губка тәжірибесі

🧪 1-тәжірибе. Ыдыс жуатын көбікті ысқыш пен сабын бөлігі (немесе кез келген қатты тіктөртбұрышты зат) қажет.

Қорытынды. Күш бір (сабынның салмағы). Күш әсер ететін аудан кішірек болған сайын, ысқыш соғұрлым қатты басылады.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Тәжірибе қауіпсіз, оны үйде бір минутта қайталауға болады. Баладан ойықтың қай жерде тереңірек болатынын алдын ала болжауды, содан кейін тексеруді сұраңыз.

Қысым формуласы

📌 Қысым — дененің бетіне әсер етуші күштің осы дене бетінің ауданына қатынасына тең шама. Қысымды күшті ауданға бөлу арқылы табады: $P = \frac{F}{S}$ $P$ — қысым, $F$ — күш, $S$ — аудан.

Формуладан қысымды өзгертудің екі жолы бірден көрінеді:

Қысым паскальмен (Па) өлшенеді. Бір паскаль — өте аз қысым: үстелдің үстінде жатқан қағаз парағы шамамен осындай қысым түсіреді. Сондықтан көбіне килопаскаль (кПа) қолданылады: 1 кПа = 1000 Па.

🌟 Бірлік француз ғалымы Блез Паскальдің (1632–1662) құрметіне аталған. Ол сұйықтық пен газдардағы қысымды алғаш түсіндірушілердің бірі, сонымен қатар алғашқы есептеуіш техниканы жасаған.

📕 Оқулықта Паскальдің өмір жылдары 1632–1662 деп көрсетілген. Шын мәнінде ол 1623 жылы туған. Қазақша басылымда да осы қате бар.

Қысымды қайда арттырады, қайда төмендетеді

Айналаңа қара. Інені, пышақты, балтаны өткір етеді — аз күшпен орасан зор қысым алу үшін. Ал мотошаңғыға, тракторға және шаңғышыға керісінше: батып кетпеу керек. Оларға кең шынжыр табандар, табандықтар мен шаңғылар жасайды.

⚠️ Жиі кететін қате. «Боксшы қолғаптары қаттырақ ұру үшін керек». Керісінше! Жұмсақ кең қолғап соққы ауданын арттырады, қарсыласқа түсетін қысым азаяды, жарақат та аз болады.

Еденге түсіретін өз қысымыңды өлш

Бұл — сабақтың басты тәжірибесі. Өзіңнің еденге қанша килопаскаль қысым түсіретініңді білесің.

💡 «10-ға көбейту» қайдан шықты? Ньютонмен берілген күшті шаршы сантиметрмен алынған ауданға бөлсең, Н/см² шығады. Ал 1 Н/см² = 10 000 Па = 10 кПа.

Есептеу үлгісі. Айгерімнің массасы — 40 кг. Табан ізінде толық шаршы 520, толық емесі — 80.

1. Салмақ: $F = 40 \cdot 9{,}8 = 392$ Н.
2. Бір табандағы шаршы саны: $520 + 80 : 2 = 560$.
3. Екі табанның ауданы: $S = 560 : 2 = 280$ см².
4. Қысым: $P = \frac{392 \cdot 10}{280} = 14$ кПа.

Сұйықтықтар да қысым түсіреді

Резеңке етікпен терең шалшыққа немесе өзенге кіріп көр. Резеңке аяғыңа тығыздала жабысқанын сезесің бе? Бұл — су қысымы. Сұйықтықтың жоғарғы қабаттары астыңғыларын қысады, сондықтан тереңдеген сайын қысым артады. Ал бірдей тереңдікте су барлық бағытта бірдей қысады: төмен, бүйірге және тіпті жоғары да.

📌 Суда әрбір 10 м тереңдікте қысым шамамен 100 кПа (100 000 Па) артады.

Суретте екі сүңгуір бірдей тереңдікте түбінде тұр: біреуі ашық судың астында, екіншісі салбыраған жартастың астында. Оларға түсетін қысым бірдей: сұйықтықта тек судың бетінен есептелген тереңдік маңызды, ал нақты оның үстінде не тұрғаны маңызды емес.

Сонда сүңгуірді неге езіп тастамайды? Оған шлангілер арқылы сырттағы су қысымындай қысыммен ауа беріледі. Скафандрдың ішіндегі және сыртындағы қысым теңеседі. Балықтар да осылай құрылған: олардың газға толы жүзу көпіршігі бар. Газ ішкі жағынан сырттағы су қысқандай қатты қысады.

🌟 Ал батискафпен адам шамамен 11 км — 10 919 м — Мариан шұңғымасының түбіне түскен! Онда су қысымы жер бетіндегі ауа қысымынан шамамен 1000 есе көп.

Газдар да қысым түсіреді

Газ да барлық бағытта бірдей қысады. Оның қысымы температураға байланысты: ыстық газ қатты қысады, суық газ — әлсіздеу. Сондықтан үрленген шар аязда мыжылып қалады, ал жылыда қайта үрленеді.

Үстімізде — ауаның орасан зор қабаты, атмосфера. Ауаның салмағы бар, ол төмендегінің бәрін қысады.

📌 Атмосфералық қысым — атмосфераның ондағы барлық заттарға және Жер бетіне түсіретін қысымы. Қалыпты атмосфералық қысым деп 760 мм сын. бағ. (101 325 Па), яғни шамамен 101 кПа саналады (көбіне 100 кПа-ға дейін дөңгелектейді).

Мұны қалай білді? 1643 жылы итальяндық ғалым Эванджелиста Торричелли бір ұшы бітеу шыны түтікті сынаппен толтырып, сынабы бар табақшаға төңкерді. Түтіктегі сынап төмендеп, шамамен 760 мм биіктікте тоқтады. Оны табақшадағы сынапқа түсетін ауа қысымы ұстап тұрды. Осылайша «миллиметр сынап бағанасы» бірлігі пайда болды.

Биіктеген сайын қысым төмендейді

49-суретте теңіз жағасындағы тау бейнеленген. Төменде, су жағасында сынап бағанасы 760 мм көрсетеді, ал тау баурайында — бар болғаны 684 мм. Екі себебі бар:

1. Қаншалықты биікте тұрсаң, сенің үстіңдегі ауа бағанасының биіктігі соншалықты төмен — демек, ол азырақ салмақ қысады.
2. Жоғарыда суықтау және ауа сиреген: әр литрде молекулалар аз, олар әлсіздеу қысады.

📌 Жер бетіне жақын жерде әрбір километр жоғарылаған сайын қысым шамамен 12 кПа-ға азаяды.

🌟 Алматының жанындағы Медеу мұзайдыны теңіз деңгейінен 1691 м биіктікте орналасқан. Онда ауа сиреген, оның кедергісі аз, ал мұз өте таза. Бұл мұзайдында 200-ден астам әлемдік рекорд орнатылған!

Біздің ішіміздегі қысым

📌 Артериялық қысым — қантамырларда (артерияда) өлшенетін қан қысымы. Оны арнайы аспаппен — тонометрмен өлшейді (51-сурет).

Ауа райы күрт өзгергенде (жылы күндер суыққа ауысқанда) атмосфералық қысым да өзгереді. Қантамырлар бейімделеді: тарылады немесе кеңейеді. Кейбір адамдар мұндай күндері әлсіздік пен бас ауруын сезінеді. Қантамырлар сау болу үшін спортпен шұғылдану, күн тәртібін сақтау, көкөніс пен жеміс көп жеу көмектеседі.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Үйде тонометр болса, баланы өз қысымыңызды қалай өлшейтіңізбен таныстырыңыз. Толығырақ — § 51-де.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Қысым неге байланысты? Қысатын күшке және күш әсер ететін ауданға.
• Қысымды қалай арттыруға болады? Күшті ұлғайту немесе ауданды кішірейту.
• Қысым қандай бірліктермен өлшенеді? Паскальмен (Па) және килопаскальмен (1 кПа = 1000 Па).
• Сұйықтықтағы қысым тереңдеген сайын неге артады? Сұйықтықтың жоғарғы қабаттары астыңғы қабаттарын қысады.
• Қалыпты атмосфералық қысым дегеніміз не? 760 мм сын. бағ., шамамен 101 кПа.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

46-суретті («Қыс») қара: шаңғы тепкен қыз бен қар үйіндісіндегі бүлдіршін. Балалар қарда неліктен әртүрлі тұр?

Қалай ойлаймыз. Әр бала қарға қысым түсіретін ауданды салыстыр.

Жауап үлгісі.

• Екі бала да қарға өз салмағымен қысым түсіреді.
• Қыздың салмағы шаңғының үлкен ауданына таралған, қысымы аз — қар оны ұстап тұрады.
• Бүлдіршіннің салмағы кішкентай табандарына түседі, қысымы көп — ол батып кетеді.

Жауабы: қыздың тіреу ауданы үлкен, ал қарға түсетін қысымы аз, сондықтан ол батпайды.

№ 2

1-тәжірибе: сабынды ысқышқа жалпақ жағымен, содан кейін қырымен қой. Не өзгерді? Қорытынды жаса.

Қалай ойлаймыз. Сабынның салмағы өзгермейді. Тек тіреу ауданы өзгереді.

Шешуі. Сабын жатқанда ысқыш сәл ғана майысады. Сабын қырында тұрғанда ойық байқаларлықтай тереңірек. Тіреу ауданы кішірейді, ал қысым артты.

Жауабы: қырында ысқыш қаттырақ басылады; күш бірдей болғанда аудан кіші болған сайын қысым артады.

№ 3

Суреттерді (мотошаңғы, шынжыр табанды трактор, боксшылар, тоқылдақ, жіпті ине, мұзайдындағы фигурист, лимон мен пышақ) екі топқа бөл: қайсысында қысым артады, қайсысында азаяды.

Қалай ойлаймыз. Ұшы немесе жұқа жүзі бар затты іздеу — бұл қысымның артуы. Кең нәрсені іздеу — қысымның азаюы.

Шешуі.

Жауабы: ұлғаюы — тоқылдақ, ине, коньки, пышақ; төмендеуі — мотошаңғы, трактор, боксшы қолғаптары.

№ 4

«Еденге түсіретін өз қысымыңды өлше» тәжірибесі: салмағыңды өлше, табаныңды торкөз параққа сыз, ауданды тауып, қысымды кПа-мен есепте. Басқа денелер мен жануарлардың қысымымен салыстыр.

Қалай ойлаймыз. «Еденге түсіретін өз қысымыңды өлш» бөліміндегі қадамдармен жүр. Басты нәрсе — шаршыларды және шаршы сантиметрлерді шатастырмау.

Шешуі (үлгі).

1. Салмақ: $F = 36 \cdot 9{,}8 = 352{,}8$ Н.
2. Бір табанда 460 толық шаршы және 88 толық емес шаршы: $460 + 88 : 2 = 504$ шаршы.
3. Екі табанның ауданы: $S = 504 : 2 = 252$ см².
4. Қысым: $P = \frac{352{,}8 \cdot 10}{252} = 14$ кПа.
5. Салыстыру (§ 50 кестесінен): қоян — 1,2 кПа, қасқыр — 12 кПа, адам — шамамен 20 кПа, бұлан — 50 кПа, піл — 70 кПа.

Жауабы: өз санын шығады, әдетте 10–20 кПа. Бұл қоян мен қасқырдікінен көп, бірақ бұлан мен пілдікінен аз.

№ 5

Сүңгуірлері бар суретті қара. Бірдей тереңдікте әртүрлі жерде тұрған сүңгуірлерге түсетін судың қысымы қалай ажыратылатынын түсіндір.

Қалай ойлаймыз. Сұйықтықтағы қысым неге байланысты? Тек тереңдікке.

Шешуі. Екі сүңгуір де судың бетінен бірдей тереңдікте тұр. Біреуінің үстінде — ашық су, екіншісінің үстінде — жартас, бірақ олардың айналасындағы су өзара жалғасқан. Бірдей тереңдікте сұйықтық барлық бағытта бірдей қысады.

Жауабы: екі сүңгуірге түсетін қысым бірдей, өйткені олар бірдей тереңдікте тұр.

№ 6

50-суреттегі құбылыстарды түсіндір: 1) кішкене шам жанған оттан биікке қарай ұшады; 2) үстіне суық су құйғанда шардың көлемі неліктен кішірейеді; 3) піл мінген шар неліктен жарылмайтынын түсіндір.

Қалай ойлаймыз. Газ қысымының температураға қалай тәуелді екенін және қысымның аудан бойынша қалай өзгеретінін еске түсір.

Шешуі.

1. От шамның ішіндегі ауаны қыздырады. Жылы ауа ұлғаяды, бір бөлігі шығып кетеді де, шам айналасындағы суық ауадан жеңіл болады. Суық ауа оны жоғары көтереді.
2. Суық су шардағы газды суытады. Молекулалар баяуырақ қозғалады, ішкі қысым төмендейді. Сыртқы ауа сырттан қатты қысады, шар қысылады.
3. Цирк шары өте берік, қабырғалары қалың. Пілдің салмағы шардың кең ауданына түседі, ал ішіндегі ауа (немесе толтырғыш) қысымды барлық бағытқа бірдей береді және жүктемені бүкіл қабықшаға біркелкі таратады.

Жауабы: 1) қызған ауа жеңіл — шам көтеріледі; 2) суыған газ әлсіздеу қысады — шар кішірейеді; 3) қысым шардың берік қабықшасына біркелкі және үлкен ауданға таралады.

№ 7

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: топта талқыла) Өз үйіңде қысымның қандай мысалдарын байқадың? Оларды бір суретте бейнелеп көр.

Қалай ойлаймыз. Үйді аралап шық: ас үй, жуынатын бөлме, дәліз. Қай жерде өткір нәрсе бар? Қай жерде кең нәрсе бар? Қай жерде қысымдағы сұйықтық немесе газ бар?

Жауап үлгісі.

• Қатты денелер: өткір пышақ пен қыша (қысымды арттырады), диванның кең аяқтары мен тәпішке (азайтады).
• Сұйықтықтар: су қысыммен кран мен душтан ағады.
• Газдар: велосипедтің үрленген дөңгелектері, доп, қысымды қазан, жуынатын бөлмедегі плиткаға жабысатын сорғыштар.
• Сурет: осы заттардың бәрі белгішелермен белгіленген пәтер жоспары.

Жауабы: пышақ, ине, жиһаз аяқтары, суы бар кран, үрленген доп, сорғыштар — және олар бейнеленген пәтер суреті.

№ 8

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Жеделхат» іс-әрекетіне талдау жасау) Сабақтағы өз іс-әрекетіңе жылдам әрі қысқаша талдау жаса. Мысалы: «… үйрендім. Бәрін түсіндім. Қызықты болды».

Қалай ойлаймыз. Жеделхат — бұл 2–3 өте қысқа сөйлем.

Жауап үлгісі. «Қысымды үйрендім. Еденге түсіретін қысымымды есептедім — 14 кПа. Тауда қысымның аз екеніне таңғалдым. Қызықты болды».

Жауабы: әрқайсысында өз жеделхаты.

Жадынама

• Бір күш ауданы кіші болған сайын қатты қысады.
• Өткір заттар қысымды арттырады, кең тіреулер азайтады.
• Сұйықтықтар мен газдар барлық бағытта бірдей қысады.
• Тереңдеген сайын су қысымы артады, биіктеген сайын ауа қысымы төмендейді.
• Ыстық газ қатты қысады, суық газ — әлсіздеу.

Шағын тест