Номер ?1, страница 62, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Атмосфера и атмосферное давление. Параграф 60. Исследовательская работа. Вопросы для обсуждения - номер ?1, страница 62.

Условие.

Ртутный барометр, сохраняя вертикальное положение, падает с большой высоты. Что он показывает при этом?

Решение.

Принцип действия ртутного барометра основан на уравновешивании давления атмосферного воздуха столбом ртути. В нормальных условиях на поверхности Земли высота столба ртути $\text{h}$ определяется из условия равенства давлений: атмосферное давление $P_{атм}$ равно гидростатическому давлению столба ртути $P_{рт}$. Гидростатическое давление вычисляется по формуле $P_{рт} = \rho g h$, где $\rho$ – плотность ртути, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба ртути. Таким образом, в состоянии покоя барометр показывает давление, равное $P_{атм} = \rho g h$.

Когда барометр свободно падает, он, как и находящаяся в нем ртуть, находится в состоянии невесомости. В системе отсчета, связанной с падающим барометром, все тела ведут себя так, как будто сила тяжести отсутствует (эффективное ускорение свободного падения равно нулю). Это означает, что ртутный столб теряет свой вес.

Поскольку вес столба ртути становится равным нулю, создаваемое им гидростатическое давление также обращается в нуль ($P_{рт} = \rho \cdot 0 \cdot h = 0$), какой бы ни была его высота. Внешнее атмосферное давление по-прежнему действует на открытую поверхность ртути, и ничто ему не противодействует. В результате ртуть под действием атмосферного давления поднимется и заполнит всю трубку, включая пространство, известное как "торричеллиева пустота".

Однако показанием барометра является высота столба жидкости, который своим весом уравновешивает внешнее давление. Так как в состоянии невесомости вес ртути равен нулю, она не может уравновесить никакое внешнее давление. Следовательно, давление, которое измеряет прибор в этих условиях, равно нулю.

Ответ: Ртутный барометр в свободном падении будет показывать нулевое давление.