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

Подумайте

Шарик для игры в настольный теннис получил вмятину. Предложите способ удаления вмятины.

Решение

Шарик для настольного тенниса представляет собой тонкую полую сферу из пластика, внутри которой находится воздух. Вмятина на шарике — это локальная деформация его стенки внутрь. Чтобы устранить эту вмятину, можно воспользоваться физическими свойствами газов и материалов при нагревании.

Основной принцип заключается в том, чтобы увеличить давление воздуха внутри шарика. Согласно уравнению состояния идеального газа (уравнению Клапейрона-Менделеева):

$pV = \nu R T$

где $\text{p}$ — давление газа, $\text{V}$ — его объем, $\nu$ — количество вещества газа, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ — абсолютная температура. Из этой формулы следует, что при нагревании воздуха (увеличении температуры $\text{T}$) в замкнутом объеме его давление $\text{p}$ возрастает. Это возросшее внутреннее давление будет действовать на стенки шарика изнутри, стремясь вытолкнуть вмятину наружу.

Кроме того, при нагревании сам материал шарика (пластик) становится более мягким и пластичным, что облегчает процесс восстановления его первоначальной сферической формы.

Практически это можно осуществить следующим образом:

1. Нагрейте воду в емкости (например, в чашке или небольшой кастрюле) до температуры около 80-90 °C. Важно не использовать кипяток, так как слишком высокая температура может расплавить или необратимо деформировать шарик.

2. Погрузите шарик с вмятиной в горячую воду.

3. Под действием тепла воздух внутри шарика быстро нагреется и расширится. Увеличившееся давление "вытолкнет" вмятину, и шарик примет свою исходную форму, что часто сопровождается характерным щелчком.

4. После выправления извлеките шарик из воды и дайте ему остыть.

Ответ: Чтобы удалить вмятину, необходимо опустить шарик для настольного тенниса в горячую (но не кипящую) воду. Нагревание приведет к увеличению давления воздуха внутри шарика, которое выправит вмятину изнутри.