Номер 2, страница 137, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. В вашем распоряжении имеется школьная линейка, сосуд с водой и гирька массой 500 г. Определите, как изменится давление воды на дно сосуда, если в него погрузить гирьку. Обоснуйте результат эксперимента теоретически.

2. Для определения изменения давления воды на дно сосуда необходимо провести следующий эксперимент и теоретически его обосновать.

Экспериментальная часть:

1. С помощью школьной линейки измеряем начальный уровень (высоту столба) воды в сосуде. Обозначим его $h_1$.

2. Аккуратно полностью погружаем гирьку в воду так, чтобы она не касалась дна (например, на нити) и вода не выплескивалась.

3. С помощью линейки измеряем новый, более высокий уровень воды в сосуде. Обозначим его $h_2$.

4. В результате измерений мы обнаружим, что $h_2 > h_1$, то есть уровень воды в сосуде поднялся.

Теоретическое обоснование:

Дано:

Масса гирьки, $m = 500 \text{ г}$

Плотность воды, $\rho_в \approx 1000 \text{ кг/м}^3$

Ускорение свободного падения, $g \approx 9.8 \text{ Н/кг}$

Перевод в СИ:

$m = 500 \text{ г} = 0.5 \text{ кг}$

Найти:

Как изменится давление воды на дно сосуда ($\Delta p$).

Решение:

Давление, которое жидкость оказывает на дно сосуда (гидростатическое давление), рассчитывается по формуле:

$p = \rho_в \cdot g \cdot h$

где $\rho_в$ — плотность воды, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{h}$ — высота столба воды.

Изначально давление на дно сосуда равно $p_1 = \rho_в \cdot g \cdot h_1$, где $h_1$ — начальный уровень воды.

Когда мы погружаем гирьку в воду, она вытесняет объем воды, равный объему самой гирьки ($V_г$). Вследствие этого уровень воды в сосуде поднимается. Обозначим подъем уровня воды как $\Delta h$. Новый уровень воды будет равен $h_2 = h_1 + \Delta h$.

Новое давление на дно сосуда станет равным $p_2 = \rho_в \cdot g \cdot h_2 = \rho_в \cdot g \cdot (h_1 + \Delta h)$.

Изменение давления на дно сосуда составит:

$\Delta p = p_2 - p_1 = \rho_в \cdot g \cdot (h_1 + \Delta h) - \rho_в \cdot g \cdot h_1 = \rho_в \cdot g \cdot \Delta h$

Так как гирька имеет массу и, следовательно, объем ($V_г > 0$), то она вытеснит некоторый объем воды, и уровень воды поднимется ($\Delta h > 0$). Поскольку $\rho_в$, $\text{g}$ и $\Delta h$ являются положительными величинами, изменение давления $\Delta p$ также будет положительным ($\Delta p > 0$).

Это означает, что давление воды на дно сосуда увеличится.

Ответ: Давление воды на дно сосуда увеличится, так как при погружении гирьки уровень воды в сосуде поднимается, а гидростатическое давление прямо пропорционально высоте столба жидкости.