Номер 2, страница 28 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. ТЗ-15. Атмосферное давление - номер 2, страница 28.

Условие.

2. a) Почему трудно пить сырое яйцо, если в нём имеется только одно отверстие? Какую роль будет играть атмосферное давление, если в яйце сделать ещё одно отверстие?

б) Почему вода не выливается из бутылки (рис. 34)?

Рис. 34

Решение.

а)

Когда в яйце сделано только одно отверстие, и мы пытаемся выпить его содержимое, объем жидкости внутри уменьшается, а объем воздуха, соответственно, увеличивается. Это приводит к тому, что давление воздуха внутри яйца становится значительно ниже атмосферного давления снаружи. Возникает разность давлений: внешнее атмосферное давление оказывается больше внутреннего. Эта сила, направленная внутрь, препятствует вытеканию содержимого яйца. По сути, атмосферное давление "запирает" жидкость внутри.

Если же в яйце сделать второе отверстие, то через него в яйцо будет свободно поступать воздух. В этом случае по мере выпивания содержимого давление внутри яйца будет оставаться равным атмосферному. Атмосферное давление будет действовать на поверхность жидкости через второе отверстие, помогая выталкивать содержимое через первое. Таким образом, второе отверстие позволяет атмосферному давлению скомпенсировать разрежение, создаваемое при вытекании жидкости.

Ответ: С одним отверстием пить трудно, так как внутри яйца создается разрежение (давление ниже атмосферного), и внешнее атмосферное давление мешает жидкости вытекать. Второе отверстие позволяет воздуху проникать внутрь, выравнивая давление с атмосферным, и атмосферное давление начинает помогать выталкивать содержимое.

б)

Вода не выливается из бутылки, потому что ее удерживает атмосферное давление. На открытую поверхность воды в сосуде, куда опущено горлышко бутылки, действует атмосферное давление. Согласно закону Паскаля, это давление передается без изменений во все точки жидкости, в том числе и вверх, на воду в горлышке бутылки.

Давление, которое создает столб воды в бутылке (гидростатическое давление, $P_{гидр} = \rho g h$, где $\rho$ – плотность воды, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $\text{h}$ – высота столба воды) вместе с давлением воздуха, оставшегося в верхней части бутылки ($P_{возд}$), оказывается меньше, чем атмосферное давление снаружи ($P_{атм}$).

Таким образом, вода остается в бутылке, пока выполняется условие: $P_{атм} > P_{возд} + \rho g h$. Сила атмосферного давления, действующая снизу вверх на воду в горлышке, уравновешивает силу тяжести столба воды и силу давления trapped воздуха.

Ответ: Вода не выливается, так как атмосферное давление, действующее на поверхность воды в широком сосуде, больше, чем суммарное давление столба воды и воздуха внутри перевернутой бутылки.