Номер 6, страница 52 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Смотрим и думаем - номер 6, страница 52.

Условие.

6. Рассмотрите рисунок. Найдите ошибку на рисунке и объясните её.

Решение.

Решение

На рисунке изображён сосуд с тремя отверстиями на разной высоте, из которых вытекает вода. Ошибка на рисунке заключается в том, что все три струи воды показаны летящими по одинаковой траектории и падающими на одинаковое расстояние от сосуда. В реальности траектории и дальность полёта струй будут различными.

Это явление объясняется гидростатическим давлением, которое оказывает столб жидкости. Давление жидкости на определённой глубине зависит от высоты столба жидкости над этой точкой. Оно рассчитывается по формуле:
$p = \rho g h$
где $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $\text{h}$ – глубина (высота столба жидкости над отверстием).

Чем больше глубина $\text{h}$, на которой находится отверстие, тем выше давление $\text{p}$ в этой точке. В свою очередь, скорость истечения жидкости из отверстия зависит от давления. Согласно закону Торричелли, начальная горизонтальная скорость струи определяется как:
$v = \sqrt{2gh}$

Из этой формулы следует:
- Для верхнего отверстия глубина $\text{h}$ минимальна, следовательно, скорость истечения $\text{v}$ будет наименьшей. Струя упадёт ближе всего к сосуду.
- Для нижнего отверстия глубина $\text{h}$ максимальна, поэтому скорость истечения $\text{v}$ будет наибольшей. Эта струя улетит дальше всех.
- Струя из среднего отверстия будет иметь промежуточную скорость и дальность полёта.

Следовательно, на правильном рисунке дальность полёта струи должна увеличиваться по мере увеличения глубины расположения отверстия.

Ответ: Ошибка на рисунке состоит в том, что струи из всех трёх отверстий имеют одинаковую дальность полёта. В действительности, из-за увеличения гидростатического давления с глубиной, скорость истечения жидкости из нижнего отверстия будет самой большой, а из верхнего — самой маленькой. Поэтому струя из нижнего отверстия должна лететь дальше всех, а из верхнего — ближе всех.