Номер 19, страница 18, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 17. Давление жидкостей и газов. Закон Паскаля - номер 19, страница 18.

Условие.

19. Объясните, почему при накачивании колеса велосипедным насосом толкать его ручку становится всё труднее и труднее.

Решение.

Решение

Процесс накачивания колеса велосипедным насосом можно объяснить с точки зрения законов физики, касающихся давления газов.

1. Когда мы начинаем накачивать пустое или слабо накачанное колесо, давление воздуха внутри него невелико и примерно равно атмосферному. Поэтому для того, чтобы загнать первую порцию воздуха из насоса в колесо, требуется небольшое усилие.

2. С каждым качком насоса мы добавляем в замкнутый объем колесной камеры все больше и больше молекул воздуха. Увеличение количества газа в постоянном объеме приводит к увеличению его давления. Это происходит потому, что молекулы газа начинают чаще сталкиваться друг с другом и со стенками камеры.

3. Чтобы новая порция воздуха перешла из цилиндра насоса в камеру колеса, давление, создаваемое поршнем насоса ($p_{насоса}$), должно превышать давление, которое уже существует внутри камеры ($p_{колеса}$). Таким образом, для каждого следующего качка необходимо преодолевать всё большее противодавление со стороны уже сжатого в колесе воздуха.

4. Сила, которую необходимо приложить к ручке насоса ($\text{F}$), напрямую связана с давлением, которое нужно создать, и площадью поршня насоса ($\text{S}$): $F = p_{насоса} \cdot S$. Поскольку давление в колесе ($p_{колеса}$) постоянно растет, то и давление, которое нужно создать в насосе ($p_{насоса}$), тоже должно расти. Следовательно, с каждым разом для сжатия воздуха в насосе до нужного давления требуется прикладывать все большую силу $\text{F}$.

Именно поэтому по мере накачивания колеса толкать ручку насоса становится все труднее.

Ответ: При накачивании колеса в его камере увеличивается количество воздуха, что приводит к росту давления. Чтобы протолкнуть в колесо новую порцию воздуха, необходимо создать в насосе давление, превышающее давление в колесе. Так как давление в колесе с каждым качком растет, для его преодоления требуется прикладывать к ручке насоса все большую и большую силу.