Номер 1, страница 148 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

1. Опустив стакан в сосуд с водой, переверните его вверх дном и поднимите из воды на такую высоту, чтобы нижний край стакана оставался погруженным в воду. Что вы наблюдаете? Как объяснить данное явление?

1. При выполнении этого эксперимента мы наблюдаем, что вода не выливается из перевернутого стакана. Она остается внутри, при этом уровень воды в стакане оказывается выше, чем уровень воды в окружающем сосуде.

Это явление объясняется действием атмосферного давления. На открытую поверхность воды в сосуде действует давление атмосферы ($P_{атм}$). По закону Паскаля, это давление передается во все точки жидкости без изменений. Таким образом, на воду у нижнего края стакана снизу вверх действует сила, обусловленная атмосферным давлением.

Внутри стакана, над поверхностью воды, находится запертый объем воздуха. Этот воздух оказывает давление ($P_{возд}$) на воду сверху вниз. Кроме того, на воду в стакане давит столб жидкости высотой $h$ (разница уровней воды в стакане и в сосуде), создавая гидростатическое давление $P_{воды} = \rho g h$, где $\rho$ – плотность воды, $g$ – ускорение свободного падения. Это давление также направлено вниз.

Вода в стакане будет находиться в равновесии до тех пор, пока атмосферное давление, действующее снаружи, уравновешивает сумму давлений внутри стакана:

$P_{атм} = P_{возд} + P_{воды}$

Или

$P_{атм} = P_{возд} + \rho g h$

Так как при поднятии стакана объем запертого воздуха увеличился, его давление ($P_{возд}$) стало меньше атмосферного. Разница давлений ($P_{атм} - P_{возд}$) как раз и уравновешивается гидростатическим давлением столба воды $\rho g h$. Таким образом, именно значительная величина атмосферного давления позволяет удерживать воду в перевернутом стакане.

Ответ: Наблюдается, что вода остается в перевернутом стакане, и ее уровень выше уровня воды в сосуде. Это явление объясняется тем, что внешнее атмосферное давление, действующее на поверхность воды в сосуде, уравновешивает суммарное давление столба воды и запертого воздуха внутри стакана, удерживая воду от выливания.