Номер 6, страница 23, 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 6, страница 23.

Условие.

6. Будем считать, что на рисунке 18.4 изображены три сосуда с газом, соединённые с жидкостными манометрами, в которых находится вода. Сравните давление в каждом сосуде с давлением окружающего воздуха.

Рис. 18.4

Решение.

Решение

Жидкостный U-образный манометр показывает разность между давлением газа в сосуде и давлением окружающего воздуха (атмосферным давлением). Эта разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости (воды) высотой $\text{h}$, равной разности уровней в левом и правом коленах манометра. Давление столба жидкости вычисляется по формуле $p_{жидк} = \rho g h$, где $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

Сосуд A

В манометре, соединенном с сосудом А, уровень воды в правом колене (открытом в атмосферу) выше, чем в левом (соединенном с сосудом). Это указывает на то, что давление газа в сосуде A ($p_A$) больше атмосферного давления ($p_{атм}$). Газ выталкивает воду в правое колено. Разность уровней составляет:

$h_A = 10 \text{ см} - (-10 \text{ см}) = 20 \text{ см}$

Давление в сосуде А превышает атмосферное на величину давления столба воды высотой $h_A$: $p_A = p_{атм} + \rho g h_A$. Поскольку $h_A > 0$, то $p_A > p_{атм}$.

Ответ: Давление в сосуде A больше давления окружающего воздуха.

Сосуд B

В манометре, соединенном с сосудом B, уровни воды в обоих коленах одинаковы. Разность уровней равна нулю:

$h_B = 0 \text{ см} - 0 \text{ см} = 0$

Это означает, что давление газа в сосуде B ($p_B$) равно атмосферному давлению ($p_{атм}$).

$p_B = p_{атм} + \rho g h_B = p_{атм} + 0 = p_{атм}$

Ответ: Давление в сосуде B равно давлению окружающего воздуха.

Сосуд C

В манометре, соединенном с сосудом C, уровень воды в левом колене (соединенном с сосудом) выше, чем в правом (открытом в атмосферу). Это указывает на то, что давление газа в сосуде C ($p_C$) меньше атмосферного давления ($p_{атм}$). Атмосферный воздух "вдавливает" воду в левое колено. Разность уровней составляет:

$h_C = 5 \text{ см} - (-5 \text{ см}) = 10 \text{ см}$

Атмосферное давление уравновешивает давление газа в сосуде и давление столба воды высотой $h_C$: $p_{атм} = p_C + \rho g h_C$. Отсюда $p_C = p_{атм} - \rho g h_C$. Поскольку $h_C > 0$, то $p_C < p_{атм}$.

Ответ: Давление в сосуде C меньше давления окружающего воздуха.