Эксперимент, страница 54 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

1. Пронаблюдайте за подъемом воды за поршнем (рис. 68). Что заставляет воду подниматься за поршнем?

2. Наполните стакан водой, закройте листом бумаги. Переверните стакан вверх дном, придерживая бумагу рукой (рис. 69). Отнимите руку от бумаги. Объясните, почему лист удерживает воду в стакане.

Рис. 68. К эксперименту 1

Рис. 69. К эксперименту 2

1. Когда поршень движется вверх, объем пространства под ним увеличивается. Вследствие этого давление воздуха под поршнем становится меньше атмосферного давления. Атмосферное давление, действующее на поверхность воды в широком сосуде, оказывается больше давления под поршнем и "заталкивает" воду в цилиндр вслед за поршнем. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока поршень движется вверх, при условии, что высота подъема воды не превышает предела, определяемого атмосферным давлением (около 10 метров).

Ответ: Воду заставляет подниматься за поршнем атмосферное давление.

2. На лист бумаги, закрывающий стакан, действуют две основные силы. Сверху на него давит столб воды в стакане. Сила этого давления направлена вниз. Снизу на лист бумаги давит воздух, то есть на него действует сила атмосферного давления, направленная вверх. Так как сила, с которой атмосфера давит на бумагу снизу, оказывается больше, чем сила тяжести столба воды в стакане, действующая на бумагу сверху, лист бумаги прижимается к краям стакана и не дает воде вылиться. Условие равновесия можно записать через давление: $p_{атм} > p_{воды}$, где $p_{атм}$ - атмосферное давление, а $p_{воды} = \rho g h$ - гидростатическое давление столба воды. Для обычного стакана это условие всегда выполняется, так как атмосферное давление способно удержать столб воды высотой около 10 метров.

Ответ: Лист удерживает воду в стакане, потому что сила давления атмосферного воздуха, действующая на лист снизу, больше силы давления воды на него сверху.