Номер 358, страница 51 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Давление в жидкости и газе. Закон Паскаля - номер 358, страница 51.

Условие.

358. a) Действует ли закон Паскаля в состоянии невесомости? б) Будет ли в состоянии невесомости однородная жидкость устанавливаться на одном уровне? Ответы поясните.

Решение.

а) Закон Паскаля утверждает, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Этот фундаментальный принцип гидростатики обусловлен подвижностью молекул жидкости и их способностью передавать давление друг другу. Он не зависит от силы тяжести. Сила тяжести создает гидростатическое давление, которое рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\text{g}$ – ускорение свободного падения. В состоянии невесомости, где $g \approx 0$, гидростатическое давление отсутствует. Однако если к жидкости в невесомости приложить внешнее давление (например, поршнем), оно, согласно закону Паскаля, будет передаваться одинаково во все точки жидкости. Таким образом, закон Паскаля действует и в состоянии невесомости, его проявление даже становится более "чистым", так как отсутствует дополнительное гидростатическое давление.

Ответ: Да, закон Паскаля действует в состоянии невесомости.

б) Явление, при котором однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне, является прямым следствием действия силы тяжести. В гравитационном поле жидкость стремится занять положение с наименьшей потенциальной энергией. Если уровни жидкости в сосудах различны, то столб жидкости в сосуде с более высоким уровнем оказывает большее гидростатическое давление ($p = \rho g h$) на нижние слои. Эта разность давлений создает силу, которая заставляет жидкость перетекать до тех пор, пока уровни не выровняются и давление на любой горизонтальной плоскости не станет одинаковым. В состоянии невесомости ($g \approx 0$) сила тяжести и, следовательно, гидростатическое давление отсутствуют. Понятия "уровень", "верх" и "низ" теряют свой смысл. Поведение жидкости будет определяться преимущественно силами поверхностного натяжения и силами взаимодействия жидкости со стенками сосуда (смачивание или несмачивание). Жидкость не будет стремиться выровняться по какому-либо уровню, а примет форму, минимизирующую поверхностную энергию.

Ответ: Нет, в состоянии невесомости однородная жидкость не будет устанавливаться на одном уровне.