Номер 1, страница 44 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-38. Давление в жидкости и газе, вызванное действием силы тяжести. Вариант 1 - номер 1, страница 44.

Условие.

1. Почему вода из самовара вытекает сначала быстро, а потом всё медленнее и медленнее?

Решение.

1. Скорость, с которой вода вытекает из самовара, напрямую зависит от давления, создаваемого столбом воды над краном. Это давление называется гидростатическим и рассчитывается по формуле: $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\text{p}$ – это давление, $\rho$ – плотность воды, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба воды над отверстием.

В самом начале, когда самовар полон, высота столба воды $\text{h}$ является максимальной. Это создает максимальное давление на уровне крана, из-за чего вода выталкивается с наибольшей силой и вытекает быстро.

По мере того как вода вытекает, её уровень в самоваре опускается. Это означает, что высота столба воды $\text{h}$ уменьшается. С уменьшением высоты $\text{h}$ падает и гидростатическое давление $\text{p}$. Чем меньше давление, тем с меньшей силой вода действует на выходе, и, соответственно, скорость потока замедляется.

Эта зависимость также описывается законом Торричелли, который связывает скорость истечения жидкости $\text{v}$ с высотой столба жидкости $\text{h}$ над отверстием: $v = \sqrt{2gh}$. Из этой формулы видно, что скорость прямо пропорциональна квадратному корню из высоты. Поэтому, когда высота $\text{h}$ уменьшается, скорость $\text{v}$ также уменьшается. Процесс продолжается до тех пор, пока вода не перестанет вытекать.

Ответ: Скорость вытекания воды из самовара зависит от высоты столба воды над краном. Изначально, когда самовар полон, высота и создаваемое ею гидростатическое давление максимальны, поэтому вода течет быстро. По мере вытекания воды ее уровень, а вместе с ним и давление, уменьшаются, что приводит к постепенному замедлению потока.