Номер 31, страница 28, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 18. Зависимость давления в жидкости и газе от глубины или высоты. Сообщающиеся сосуды - номер 31, страница 28.

Условие.

31. Используя Интернет, подготовьте сообщение на тему «Применение сообщающихся сосудов в технике и в быту».

Решение.

Сообщающиеся сосуды — это два или более сосудов, соединенных между собой ниже уровня жидкости, которую они могут содержать. Жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Основной закон сообщающихся сосудов гласит, что в состоянии покоя поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах любой формы устанавливаются на одном уровне, при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково. Это объясняется тем, что давление жидкости на любой глубине $\text{h}$ зависит только от высоты столба жидкости и ее плотности $\rho$ по формуле $p = \rho g h$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Давление на одном и том же горизонтальном уровне в покоящейся жидкости должно быть одинаковым.

Применение в технике

1. Система водоснабжения и водонапорная башня. Водонапорная башня и подключенная к ней городская водопроводная сеть являются ярким примером сообщающихся сосудов. Башня представляет собой высокий резервуар, и вода из нее под давлением, создаваемым высотой водяного столба, поступает в трубы домов. Это позволяет воде подниматься до верхних этажей зданий, если их краны находятся ниже уровня воды в башне.

2. Судоходные шлюзы. На реках и каналах шлюзы используются для перемещения судов между участками с разным уровнем воды. Камера шлюза, соединяясь поочередно с верхним и нижним участком (бьефом), работает как сообщающийся сосуд, выравнивая уровень воды внутри себя с уровнем нужного участка, что позволяет судну безопасно продолжить путь.

3. Гидравлические устройства. Такие механизмы, как гидравлический пресс или автомобильные тормоза, используют принцип сообщающихся сосудов в своей конструкции. Они состоят из двух или более соединенных цилиндров, заполненных жидкостью. Хотя их работа основана на законе Паскаля, сама система является сообщающимися сосудами, где давление передается через жидкость от одного поршня к другому.

4. Жидкостные манометры и уровнемеры. Для измерения давления газов и жидкостей применяют U-образные манометры, где разница высот столба жидкости в двух коленах (сосудах) указывает на величину давления. Прозрачные трубки-уровнемеры, присоединенные к непрозрачным бакам и цистернам, также работают по этому принципу, показывая точный уровень жидкости внутри.

Применение в быту

1. Чайник, кофейник и лейка. В любом чайнике или лейке носик и основной корпус являются сообщающимися сосудами. Поэтому жидкость в них всегда будет на одном уровне. Именно поэтому невозможно налить в чайник воды выше верхнего края его носика.

2. Сифон под раковиной. Изогнутая труба под раковиной или ванной (сифон) представляет собой сообщающиеся сосуды. В изгибе трубы всегда остается вода, образуя так называемый гидрозатвор. Он препятствует проникновению неприятных запахов из канализации в жилое помещение.

3. Унитаз. Конструкция унитаза также использует принцип сообщающихся сосудов для поддержания определенного уровня воды в чаше, что создает водяной затвор. Система смыва временно нарушает это равновесие, что приводит к полному удалению содержимого и последующему восстановлению уровня воды.

Ответ: Принцип сообщающихся сосудов, согласно которому однородная жидкость в соединенных сосудах устанавливается на одном уровне, находит широкое применение как в сложных технических системах (водопроводы, шлюзы, гидравлические прессы, манометры), так и в повседневных бытовых приборах (чайники, сифоны под раковиной, унитазы).