Вариант 3, страница 83 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-7. Давление жидкостей и газов - страница 83.

Условие.

Вариант 3

1. Почему при закачивании воздуха в камеру мяча с каждым разом становится всё труднее двигать ручку насоса?

2. Длина аквариума 40 см, ширина 20 см, высота 30 см. С какой силой вода оказывает давление на дно аквариума?

Решение.

1. При закачивании воздуха в камеру мяча с помощью насоса, мы с каждым движением поршня добавляем в ограниченный объем камеры новую порцию воздуха. В результате этого количество молекул газа внутри мяча увеличивается, а объем остается практически неизменным. Увеличение концентрации молекул приводит к тому, что они чаще сталкиваются друг с другом и со стенками камеры. Это вызывает рост давления воздуха внутри мяча.

Для того чтобы следующая порция воздуха попала из насоса в мяч, давление, создаваемое в цилиндре насоса, должно превышать давление, которое уже существует внутри мяча. Чем выше давление в мяче, тем большую силу необходимо приложить к ручке насоса, чтобы сжать воздух в его цилиндре до еще большего давления и "протолкнуть" его в мяч. Таким образом, с каждым разом приходится преодолевать все большее сопротивление со стороны уже находящегося в мяче сжатого воздуха, поэтому двигать ручку насоса становится всё труднее.

Ответ: С каждым качком насоса давление воздуха внутри мяча увеличивается. Чтобы закачать новую порцию воздуха, необходимо создать в насосе давление, превышающее давление в мяче. Для создания большего давления требуется приложить большую силу, поэтому двигать ручку насоса становится труднее.

2. Дано:

Длина аквариума, $l = 40$ см
Ширина аквариума, $w = 20$ см
Высота аквариума, $h = 30$ см
Жидкость – вода, плотность которой $\rho \approx 1000$ кг/м³
Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ Н/кг

$l = 40 \text{ см} = 0.4 \text{ м}$
$w = 20 \text{ см} = 0.2 \text{ м}$
$h = 30 \text{ см} = 0.3 \text{ м}$

Найти:

Силу давления воды на дно аквариума, $F - ?$

Решение:

Сила, с которой вода давит на дно аквариума, вычисляется по формуле $F = p \cdot S$, где $\text{p}$ – это гидростатическое давление воды на дно, а $\text{S}$ – площадь дна аквариума.

Давление столба жидкости на дно сосуда определяется по формуле: $p = \rho \cdot g \cdot h$. В условии не указана высота уровня воды, поэтому будем считать, что аквариум заполнен доверху, и высота столба воды равна высоте аквариума, то есть $h = 0.3 \text{ м}$.

Площадь дна аквариума, имеющего форму прямоугольника, равна произведению его длины и ширины: $S = l \cdot w$.

Сначала рассчитаем площадь дна аквариума:

$S = 0.4 \text{ м} \cdot 0.2 \text{ м} = 0.08 \text{ м}^2$

Теперь рассчитаем давление воды на дно:

$p = 1000 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 10 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} \cdot 0.3 \text{ м} = 3000 \text{ Па}$

Наконец, найдем силу, с которой вода давит на дно аквариума:

$F = 3000 \text{ Па} \cdot 0.08 \text{ м}^2 = 240 \text{ Н}$

Ответ: сила, с которой вода оказывает давление на дно аквариума, составляет 240 Н.