Номер 4, страница 153 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 42. Гидростатическое давление. Вопросы - номер 4, страница 153.

Условие.

Решение.

4. Каким образом с помощью небольшого количества воды можно создать большое давление? Расскажите об опыте Паскаля.

Создать большое давление с помощью небольшого количества воды можно, используя принцип гидростатического давления. Давление, которое оказывает столб жидкости, зависит не от ее общего объема или массы, а только от высоты этого столба и плотности жидкости. Это явление описывается формулой:

$p = \rho g h$

где $\text{p}$ – гидростатическое давление, $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба жидкости. Из формулы следует, что давление прямо пропорционально высоте столба. Следовательно, даже очень узкий, но высокий столб воды может создать на своем основании такое же давление, как и очень широкий, но такой же по высоте столб. Это явление иногда называют гидростатическим парадоксом.

Этот принцип был блестяще продемонстрирован в знаменитом опыте Блеза Паскаля, который вошел в историю как «опыт с бочкой Паскаля». Паскаль взял прочную деревянную бочку, полностью заполнил ее водой и герметично закрыл крышкой. В крышку он вставил длинную и очень узкую трубку так, чтобы соединение было водонепроницаемым. Затем, поднявшись на высоту (например, на уровень второго этажа здания), он начал наливать воду в эту трубку. Для заполнения узкой трубки до большой высоты потребовалось совсем небольшое количество воды (например, всего одна кружка).

Высота столба воды $\text{h}$ в трубке стала значительной (несколько метров), что привело к созданию большого давления $\text{p}$ у ее основания. Согласно закону Паскаля, это давление передается без изменений во все точки жидкости внутри бочки и на ее внутренние стенки. Сила $\text{F}$, с которой жидкость давит, например, на крышку или дно бочки, равна произведению давления $\text{p}$ на площадь этой поверхности $\text{A}$:

$F = p A$

Поскольку площадь крышки и дна бочки была велика, суммарная сила, действующая на них изнутри, достигла огромного значения. В результате бочка не выдержала такого напора и с треском развалилась.

Таким образом, опыт Паскаля наглядно показал, что с помощью малого количества воды можно создать разрушительную силу, если заставить эту воду образовать столб большой высоты.

Ответ: Большое давление можно создать с помощью небольшого количества воды, если эту воду залить в высокий и узкий сосуд, соединенный с резервуаром большего объема. Гидростатическое давление зависит от высоты столба жидкости ($p = \rho g h$), а не от ее количества. В опыте Паскаля в герметичную бочку с водой была вставлена длинная узкая трубка. Доливая воду в трубку, он значительно увеличивал высоту водяного столба, что создавало огромное давление внутри бочки, которое в итоге ее и разрушило.