Номер 1, страница 175 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 49. Водопровод. Поршневой жидкостный насос. Темы докладов - номер 1, страница 175.

Условие.

Решение.

Атмосферное давление — это давление, оказываемое столбом атмосферного воздуха на все находящиеся в нём предметы и на земную поверхность. Сила атмосферного давления значительна, и человек научился использовать её в различных технических устройствах. Принцип действия большинства таких устройств основан на создании области пониженного давления (разрежения или вакуума). Внешнее, более высокое, атмосферное давление начинает действовать на это устройство, и возникающая разница давлений создает силу, которая совершает полезную работу. Силу, создаваемую атмосферным давлением, можно рассчитать по формуле $ F = p_{атм} \cdot S $, где $ p_{атм} $ — атмосферное давление, а $ S $ — площадь поверхности, на которую оно действует.

Рассмотрим несколько примеров технических устройств, работа которых основана на использовании атмосферного давления.

1. Поршневой жидкостный насос

Такие насосы используются для подъема воды из колодцев или скважин. Принцип работы следующий: когда поршень в цилиндре насоса движется вверх, объем под ним увеличивается, а давление падает, создавая разрежение. В это же время атмосферное давление давит на поверхность воды в колодце. Под действием этого внешнего давления вода устремляется по трубе вверх, в область пониженного давления, то есть в цилиндр насоса, открывая впускной клапан. При движении поршня вниз впускной клапан закрывается, а выпускной открывается, и вода выталкивается наружу. Таким образом, именно атмосферное давление "загоняет" воду в насос.

Ответ: Поршневой насос использует атмосферное давление для подъема жидкости в цилиндр насоса путем создания в нем разрежения при движении поршня вверх.

2. Медицинский шприц и пипетка

Эти простые устройства работают по тому же принципу, что и поршневой насос. Когда мы оттягиваем поршень шприца, мы увеличиваем объем внутри его корпуса, создавая там давление, значительно меньшее атмосферного. Атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости в ампуле или флаконе, "заталкивает" эту жидкость внутрь шприца. Аналогично, при использовании пипетки мы сначала сжимаем её резиновый наконечник, чтобы выпустить воздух, а затем, погрузив кончик в жидкость, отпускаем. Наконечник восстанавливает свою форму, объем внутри пипетки увеличивается, давление падает, и атмосферное давление загоняет жидкость внутрь.

Ответ: В шприце и пипетке создается область пониженного давления, что позволяет внешнему атмосферному давлению вдавливать жидкость внутрь устройства.

3. Присоска

Присоска — яркий пример использования силы атмосферного давления. Когда мы прижимаем присоску к гладкой поверхности (например, стеклу), мы выдавливаем из-под неё воздух. Благодаря упругости материала присоска стремится восстановить свою первоначальную форму, в результате чего под ней образуется небольшое разрежение. Давление воздуха снаружи становится намного больше, чем давление под присоской. Эта разница давлений создает силу, которая прижимает присоску к поверхности. Сила удержания $ F $ зависит от разницы давлений и площади присоски: $ F = (p_{атм} - p_{внутр}) \cdot S $.

Ответ: Присоска удерживается на поверхности за счет силы, создаваемой разницей между внешним атмосферным давлением и пониженным давлением под ней.

4. Барометр-анероид

Это прибор для измерения атмосферного давления, работа которого напрямую основана на его действии. Основной элемент барометра-анероида — это герметичная гофрированная металлическая коробочка, из которой откачан воздух. При увеличении атмосферного давления коробочка сжимается, а при уменьшении — расширяется. Эти незначительные изменения её размеров при помощи системы рычагов передаются на стрелку, которая движется по шкале, проградуированной в единицах давления (паскалях, миллиметрах ртутного столба и т.д.).

Ответ: Барометр-анероид измеряет атмосферное давление, регистрируя деформацию безвоздушной металлической коробки под его воздействием.

5. Сифон

Сифон представляет собой изогнутую трубку для переливания жидкости из одного сосуда в другой, расположенный ниже, через преграду, которая находится выше уровня жидкости в первом сосуде. Работа сифона обеспечивается разностью давлений, создаваемой столбами жидкости разной высоты в его коленах. Однако атмосферное давление играет здесь ключевую роль: оно поддерживает целостность столба жидкости в трубке, не давая ему разорваться. Именно атмосферное давление "поднимает" жидкость по короткому колену сифона до верхней точки, после чего она начинает стекать вниз под действием силы тяжести.

Ответ: Сифон работает благодаря разнице гидростатических давлений, но его функционирование невозможно без атмосферного давления, которое поддерживает столб жидкости в трубке.

6. Пылесос

Внутри пылесоса находится вентилятор, который при работе создает сильное разрежение воздуха. В результате давление внутри пылесоса и его шланга становится значительно ниже атмосферного. Из-за этой разницы давлений окружающий воздух (вместе с пылью и мелкими частицами) устремляется в шланг, а затем попадает в пылесборник, где мусор отфильтровывается.

Ответ: Пылесос использует создаваемый вентилятором перепад давлений: высокое атмосферное давление снаружи заталкивает воздух и пыль в область низкого давления внутри аппарата.