Проводим опыты, страница 171 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 47. Барометр-анероид. Вопросы - страница 171.

Условие.

Решение.

В тексте на изображении представлена инструкция по изготовлению самодельного барометра — прибора для наблюдения за изменениями атмосферного давления. Рассмотрим его устройство и принцип работы.

Прибор состоит из стеклянной банки с загерметизированным внутри воздухом. Горлышко банки закрыто тонкой резиновой плёнкой, которая выполняет роль чувствительной мембраны. Принцип действия такого барометра основан на уравновешивании давлений внутри и снаружи банки. Давление воздуха, запертого в банке, можно считать примерно постоянным (при неизменной температуре), в то время как атмосферное давление постоянно меняется.

Когда внешнее, атмосферное давление $p_{атм}$ увеличивается, оно сильнее давит на мембрану, чем воздух внутри банки. Сила внешнего давления $F_{внешн} = p_{атм} \cdot S$ становится больше силы внутреннего давления $F_{внутр} = p_{внутр} \cdot S$, где $\text{S}$ — это площадь мембраны. Вследствие этого мембрана прогибается внутрь банки.

Наоборот, когда атмосферное давление $p_{атм}$ падает, давление воздуха внутри банки оказывается больше, и мембрана выгибается наружу. Таким образом, по деформации мембраны можно судить об изменении атмосферного давления.

Чтобы сделать эти малые деформации заметными, используется стрелка-указатель из картона, прикреплённая к центру мембраны. Она работает как рычаг, усиливая и визуализируя малейшие колебания мембраны. Свободный конец стрелки перемещается вдоль шкалы, наклеенной рядом.

Для того чтобы прибор показывал не только качественные изменения ("давление выросло/упало"), но и количественные значения, его необходимо откалибровать. В инструкции предлагается сделать это с помощью школьного барометра-анероида. Процесс калибровки заключается в том, чтобы в течение некоторого времени сравнивать положение стрелки самодельного прибора с точными показаниями заводского барометра и наносить соответствующие значения (например, в Паскалях или миллиметрах ртутного столба) на шкалу самодельного устройства.

Ответ: На изображении описан способ изготовления и принцип действия самодельного барометра. Работа прибора основана на деформации упругой мембраны (резиновой плёнки), натянутой на горлышко банки с запертым воздухом, под действием изменяющегося атмосферного давления. При повышении атмосферного давления мембрана прогибается внутрь, при понижении — выгибается наружу. Эти движения, усиленные стрелкой-указателем, позволяют отслеживать изменения атмосферного давления.