Номер 22.1, страница 75 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 22. Подвижность частиц жидкостей и газов. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 22.1, страница 75.

22.1 [479] Резиновый мяч деформировали, сжав его руками. Изменились ли при этом масса, вес, объём, плотность и давление воздуха в мяче? Если изменились, то как?

Решение

Масса
Масса является мерой количества вещества в теле. При сжатии резинового мяча количество резины и количество воздуха внутри него не изменяются, так как мяч является замкнутой системой. Таким образом, его общая масса остается постоянной.

Ответ: масса не изменилась.

Вес
Вес тела – это сила тяжести, действующая на него, и она вычисляется по формуле $P = mg$, где $m$ – масса, а $g$ – ускорение свободного падения. Поскольку масса мяча не изменилась, а ускорение свободного падения в данном месте постоянно, вес мяча также не изменился. (Стоит отметить, что из-за уменьшения объема мяча уменьшается выталкивающая сила со стороны воздуха, поэтому его кажущийся вес, измеряемый весами, незначительно увеличится, но в контексте школьной задачи обычно имеется в виду сила тяжести).

Ответ: вес не изменился.

Объём
Объём – это пространство, которое занимает тело. Когда мяч сжимают руками, его форма меняется, и пространство, которое он занимает, уменьшается. Это и есть определение сжатия.

Ответ: объём уменьшился.

Плотность
Плотность ($\rho$) – это отношение массы ($m$) к объёму ($V$), то есть $\rho = m/V$. Рассмотрим плотность воздуха внутри мяча. Масса воздуха $m_{воздуха}$ внутри мяча осталась неизменной, а объём $V_{воздуха}$, который он занимает, уменьшился. Так как в дроби числитель постоянен, а знаменатель уменьшился, то значение всей дроби (плотность) увеличилось. То же самое справедливо и для средней плотности всего мяча.

Ответ: плотность воздуха в мяче увеличилась.

Давление воздуха в мяче
Давление газа в замкнутом объёме создается ударами его молекул о стенки. При сжатии мяча тот же самый объём воздуха оказывается в меньшем пространстве. Это означает, что молекулы воздуха становятся "ближе" друг к другу и чаще ударяются о внутренние стенки мяча. Увеличение частоты и силы ударов молекул означает увеличение давления. Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянной температуре произведение давления газа на его объём является постоянной величиной ($p \cdot V = const$). Следовательно, при уменьшении объёма ($V$) давление ($p$) должно возрасти.

Ответ: давление воздуха в мяче увеличилось.