Номер 2, страница 62 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VI. Атмосфера и атмосферное давление. Смотрим и думаем - номер 2, страница 62.

Условие.

2. Рассмотрите рисунок.

Две сообщающиеся трубки, наполненные водой, снабжены закрытыми кранами 1 и 2.

Что произойдёт, если открыть оба крана?

Что произойдёт, если открыть кран 2, а кран 1 оставить закрытым?

Решение.

Что произойдёт, если открыть оба крана?

Если открыть оба крана, то пространство над водой в обеих вертикальных трубках окажется под действием атмосферного давления. Давление на поверхность воды внутри трубок станет таким же, как и давление на поверхность воды в чаше. Вся система (две трубки и чаша) превратится в систему сообщающихся сосудов, открытых в атмосферу.

Согласно закону сообщающихся сосудов, в состоянии равновесия уровни однородной жидкости в открытых сосудах устанавливаются на одной высоте. Поскольку изначально уровни воды в трубках выше, чем в чаше, вода под действием силы тяжести будет перетекать из трубок в чашу до тех пор, пока все три уровня не сравняются.

Ответ: Вода из обеих трубок вытечет в чашу, и уровень воды в трубках установится на том же уровне, что и в чаше.

Что произойдёт, если открыть кран 2, а кран 1 оставить закрытым?

В этом случае события будут развиваться иначе. Изначально столбы воды в обеих трубках удерживаются за счёт того, что атмосферное давление, действующее на поверхность воды в чаше, уравновешивает вес этих столбов (по принципу барометра).

Когда мы открываем кран 2, на поверхность воды в правой трубке начинает действовать атмосферное давление. В результате давление у основания правой трубки становится равным сумме атмосферного давления и гидростатического давления столба воды $p = p_{атм} + \rho g h$. Это давление оказывается значительно больше, чем атмосферное давление снаружи, поэтому вода из правой трубки начнёт вытекать в чашу. Поскольку трубки соединены, вода из соединительной трубки также вытечет.

В то же время кран 1 остаётся закрытым. Левая трубка герметична сверху. Атмосферное давление, действующее на свободную поверхность воды в чаше, продолжает удерживать столб воды в левой трубке. При условии, что высота трубки не превышает примерно 10,3 метра (предельная высота водяного столба, уравновешиваемого нормальным атмосферным давлением), левая трубка останется заполненной водой.

Ответ: Вода из правой трубки (2) и соединительной трубки вытечет в чашу до тех пор, пока уровень в правой трубке не сравняется с уровнем воды в чаше. Левая трубка (1) останется полностью заполненной водой.