Задание 2, страница 49 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Рассмотрите рисунки 51 и 52. Что общего в устройстве фонтанов? На каком принципе они действуют?

Рис. 51. Фонтаны Версаля

Рис. 52. Фонтаны Петергофа

Что общего в устройстве фонтанов?
Общим элементом в устройстве фонтанов, показанных на рисунках (фонтаны Версаля и Петергофа), является использование гидравлической системы, состоящей из резервуара или пруда (источника воды), расположенного на значительно большей высоте, чем сам фонтан, и системы труб, соединяющих этот резервуар с выходными соплами фонтана. Эта конструкция позволяет использовать разницу в высоте для создания естественного напора воды.

Ответ: Общим в устройстве является система, где резервуар с водой расположен выше сопла фонтана и соединен с ним трубами для создания напора.

На каком принципе они действуют?

Решение

Принцип действия фонтанов основан на законе сообщающихся сосудов. Согласно этому закону, в соединенных между собой сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне, независимо от формы сосудов.
В фонтанной системе резервуар с водой и вертикальная труба с соплом фонтана представляют собой сообщающиеся сосуды. Поскольку уровень воды в источнике (резервуаре) находится значительно выше выходного отверстия фонтана, возникает разность давлений. Эта разница создает гидростатическое давление, которое выталкивает воду из сопла. Величина этого давления $p$ зависит от разности высот $h$ и рассчитывается по формуле:
$p = \rho \cdot g \cdot h$
где $\rho$ — плотность воды, а $g$ — ускорение свободного падения.
Под действием этого давления потенциальная энергия воды, находящейся на высоте в резервуаре, преобразуется в кинетическую энергию, и вода устремляется вверх, образуя струю. Теоретически, без учета потерь на трение, высота струи могла бы достичь уровня воды в источнике. Именно этот гравитационный принцип, не требующий насосов, используется в знаменитой системе фонтанов Петергофа.

Ответ: Фонтаны действуют на принципе сообщающихся сосудов. Разность уровней воды в источнике и в сопле фонтана создает гидростатическое давление, которое заставляет воду бить вверх.