Номер 5, страница 53, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Атмосфера и атмосферное давление. Параграф 57. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Вопросы и задания - номер 5, страница 53.

Условие.

5. Зависит ли высота столбика ртути в опыте Торричелли от диаметра отверстия трубки; угла наклона трубки; значения атмосферного давления? Ответ обоснуйте.

Решение.

В опыте Торричелли высота столбика ртути, уравновешивающего атмосферное давление, определяется фундаментальным соотношением гидростатики. Давление, создаваемое столбом жидкости, рассчитывается по формуле $P = \rho g h$, где $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба. В состоянии равновесия это давление равно атмосферному давлению $P_{атм}$. Проанализируем зависимость высоты $\text{h}$ от каждого из указанных факторов.

...от диаметра отверстия трубки

Высота столбика ртути не зависит от диаметра трубки. Гидростатическое давление, как видно из формулы $P = \rho g h$, определяется только высотой столба жидкости и её плотностью, но не его шириной или объемом. Хотя вес ртути в широкой трубке будет больше, чем в узкой, сила атмосферного давления, действующая на большую площадь поверхности ртути в чаше, также будет больше. В результате давление уравновешивается на одной и той же высоте. Исключение составляют лишь очень узкие (капиллярные) трубки, где начинают играть роль силы поверхностного натяжения, но в классическом опыте этот эффект пренебрежимо мал.

Ответ: Нет, не зависит.

...от угла наклона трубки

Под высотой столбика ртути понимается вертикальное расстояние от поверхности ртути в чаше до мениска в трубке. Эта вертикальная высота не зависит от угла наклона трубки. Атмосферное давление уравновешивает именно гидростатическое давление, которое создается вертикальной высотой столба. Если трубку наклонить, общая длина столбика ртути вдоль стенок трубки увеличится, однако его вертикальная составляющая (высота) останется прежней, так как она по-прежнему уравновешивается тем же самым атмосферным давлением.

Ответ: Нет, вертикальная высота столбика ртути не зависит от угла наклона трубки.

...от значения атмосферного давления

Высота столбика ртути напрямую зависит от значения атмосферного давления. Весь принцип опыта Торричелли и основанного на нём ртутного барометра заключается в уравновешивании давления столба жидкости и атмосферного давления. Состояние равновесия описывается формулой $P_{атм} = \rho g h$. Из этого уравнения следует, что высота $\text{h}$ прямо пропорциональна атмосферному давлению $P_{атм}$. Если атмосферное давление увеличивается (например, при ясной погоде), высота столбика ртути растёт. Если давление уменьшается (при непогоде или при подъёме на гору), высота столбика падает.

Ответ: Да, зависит. Высота столбика ртути прямо пропорциональна значению атмосферного давления.