Номер ?1, страница 44, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 55. Лабораторные и исследовательские работы. Вопросы для обсуждения - номер ?1, страница 44.

Условие.

Футбольный мяч падает с некоторой высоты. Отличается ли давление воздуха внутри мяча при падении от его давления в случае, когда мяч покоится?

Решение.

Да, давление воздуха внутри падающего мяча отличается от его давления, когда мяч покоится, хотя это различие очень незначительно.

Когда футбольный мяч находится в состоянии покоя, воздух внутри него имеет вес и испытывает действие силы тяжести. Вследствие этого давление, оказываемое воздухом на внутреннюю поверхность мяча, будет немного больше в его нижней части, чем в верхней. Эта разница давлений создается весом столба воздуха, заключенного внутри мяча. Разницу давлений $ \Delta P $ между самой нижней и самой верхней точкой можно выразить формулой гидростатического давления: $ \Delta P = \rho \cdot g \cdot h $, где $ \rho $ – плотность воздуха, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – диаметр мяча.

Во время свободного падения мяч и находящийся в нём воздух движутся с одинаковым ускорением $\text{g}$, поэтому они находятся в состоянии невесомости друг относительно друга. В этом состоянии вес воздуха перестает оказывать дополнительное давление на нижнюю стенку мяча. В результате давление внутри падающего мяча становится одинаковым (равномерным) во всем его объеме.

Таким образом, по сравнению с состоянием покоя, при падении давление в нижней части мяча немного уменьшается, а в верхней – немного увеличивается, выравниваясь по всему объему. Следовательно, давление в различных точках внутри мяча при падении отличается от давления в тех же точках, когда мяч покоится.

Ответ: Да, отличается. В покоящемся мяче давление у нижней стенки немного выше, чем у верхней, из-за веса столба воздуха внутри. При падении мяч и воздух в нем находятся в состоянии невесомости, и давление внутри мяча становится одинаковым во всех точках, перераспределяясь по сравнению с состоянием покоя.