Номер 38.2, страница 60 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Ханнанова, Ханнанов

Давление газов и жидкостей - номер 38.2, страница 60.

Условие.

Задание 38.2. На рисунке показан опыт с сосудом, дно которого может отпадать. В ходе опыта были сделаны три наблюдения.

1. Дно пустой трубки прижато, если трубка погружена в воду на некоторую глубину $\text{H}$.

2. Дно по-прежнему прижато к трубке, когда в неё начинают наливать воду.

3. Дно начинает отходить от трубки в тот момент, когда уровень воды в трубке совпадёт с уровнем воды в сосуде.

a) В левом столбце таблицы запишите номера наблюдений, которые позволяют прийти к выводам, обозначенным в правом столбце.

№ наблюдения	Вывод
	Давление на крышку снизу на глубине $\text{H}$ равно давлению столба жидкости высотой $\text{H}$
	Внутри жидкости давление больше, чем давление воздуха в трубке

б) Запишите свои гипотезы о том, что может измениться в описанном выше опыте, если:

в сосуде будет находиться вода, а в трубку будут наливать подсолнечное масло_________;

в сосуде будет находиться подсолнечное масло, а в трубку будут наливать воду ________.

Решение.

а)

Решение

Проанализируем наблюдения, чтобы соотнести их с выводами.

Вывод «Давление на крышку снизу на глубине $\text{H}$ равно давлению столба жидкости высотой $\text{H}$» следует из наблюдения 3. В этом наблюдении дно отпадает в тот момент, когда давление столба воды в трубке становится равным давлению воды в сосуде на этой глубине. Это происходит, когда высота столба воды в трубке $\text{h}$ становится равной глубине погружения $\text{H}$. Таким образом, этот опыт напрямую доказывает, что давление воды на глубине $\text{H}$ равно давлению, создаваемому столбом воды высотой $\text{H}$.

Вывод «Внутри жидкости давление больше, чем давление воздуха в трубке» следует из наблюдения 1. Когда пустую трубку погружают в воду, дно не отпадает, а прижимается к трубке. Это означает, что сила давления, действующая со стороны воды снизу вверх, больше силы давления воздуха внутри трубки (и веса самого дна). Следовательно, давление воды на глубине $\text{H}$ больше, чем давление воздуха.

Заполненная таблица выглядит следующим образом:

№ наблюдения	Вывод
3	Давление на крышку снизу на глубине $\text{H}$ равно давлению столба жидкости высотой $\text{H}$
1	Внутри жидкости давление больше, чем давление воздуха в трубке

Ответ: в первой строке таблицы — 3, во второй строке — 1.

б)

в сосуде будет находиться вода, а в трубку будут наливать подсолнечное масло

Решение

Дно трубки отпадёт, когда гидростатическое давление столба масла в трубке ($p_{масла}$) сравняется с гидростатическим давлением воды в сосуде ($p_{воды}$) на глубине погружения дна $\text{H}$. Давление столба жидкости вычисляется по формуле $p = \rho \cdot g \cdot h$.

Условие отрыва дна: $p_{масла} = p_{воды}$.

$\rho_{масла} \cdot g \cdot h_{масла} = \rho_{воды} \cdot g \cdot H$,

где $h_{масла}$ — высота столба масла в трубке.

Из этого равенства выразим искомую высоту столба масла:

$h_{масла} = H \cdot \frac{\rho_{воды}}{\rho_{масла}}$.

Так как плотность подсолнечного масла меньше плотности воды ($\rho_{масла} < \rho_{воды}$), то отношение $\frac{\rho_{воды}}{\rho_{масла}} > 1$. Следовательно, высота столба масла, необходимая для отрыва дна, должна быть больше глубины погружения $\text{H}$ ($h_{масла} > H$).

Ответ: дно трубки отпадёт, когда уровень подсолнечного масла в ней станет выше уровня воды в сосуде.

в сосуде будет находиться подсолнечное масло, а в трубку будут наливать воду

Решение

Аналогично предыдущему случаю, условием отрыва дна является равенство давлений, создаваемых жидкостями на дно сверху и снизу.

Условие отрыва дна: $p_{воды} = p_{масла}$.

$\rho_{воды} \cdot g \cdot h_{воды} = \rho_{масла} \cdot g \cdot H$,

где $h_{воды}$ — высота столба воды в трубке.

Выразим искомую высоту столба воды:

$h_{воды} = H \cdot \frac{\rho_{масла}}{\rho_{воды}}$.

Так как плотность масла меньше плотности воды ($\rho_{масла} < \rho_{воды}$), то отношение $\frac{\rho_{масла}}{\rho_{воды}} < 1$. Следовательно, высота столба воды, необходимая для отрыва дна, будет меньше глубины погружения $\text{H}$ ($h_{воды} < H$).

Ответ: дно трубки отпадёт, когда уровень воды в ней окажется ниже уровня подсолнечного масла в сосуде.