Номер 25.11, страница 86 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 25. Атмосферное давление. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 25.11, страница 86.

25.11 [552] В некоторых тракторах горючее из бака к цилиндру двигателя поступает самотёком. Объясните, почему прекратится поступление горючего, если засорится специальное отверстие, оставляемое в пробке, закрывающей верхнее отверстие бака.

Решение

В нормальных условиях, когда специальное отверстие в пробке бака открыто, оно сообщает пространство над топливом с атмосферой. Благодаря этому на поверхность топлива в баке постоянно действует атмосферное давление $p_{атм}$. Топливо вытекает из бака самотёком под действием гидростатического давления столба жидкости, которое добавляется к атмосферному давлению. Таким образом, давление, выталкивающее топливо, создаётся разницей уровней и равно $\rho gh$, где $\rho$ — плотность топлива, а $h$ — высота столба топлива над выходным отверстием.

Когда специальное отверстие в пробке засоряется, топливный бак становится герметично замкнутой системой. По мере того как топливо вытекает из бака, его уровень понижается, а объём воздуха (и паров топлива) в пространстве над жидкостью увеличивается. Поскольку новый воздух из атмосферы в бак не поступает, давление в этом объёме падает и становится значительно ниже атмосферного. Возникает разрежение.

В результате на топливо внутри бака действует пониженное давление $p_{внутр}$ и гидростатическое давление столба топлива $\rho gh$. Снаружи на выходное отверстие топливопровода продолжает действовать полное атмосферное давление $p_{атм}$. В какой-то момент наступает равновесие, когда внешнее атмосферное давление уравновешивает сумму давления разреженного воздуха и гидростатического давления оставшегося топлива: $p_{атм} = p_{внутр} + \rho gh$. В этот момент сила, действующая на топливо снаружи, становится равной силе, действующей изнутри, и поток топлива прекращается.

Ответ:

Если отверстие в пробке засоряется, бак становится герметичным. По мере расхода топлива над его поверхностью создается разрежение (давление падает ниже атмосферного). В итоге внешнее атмосферное давление, действующее на выход топливопровода, уравновешивает давление столба топлива и разреженного воздуха внутри бака, что и прекращает подачу горючего.