Номер 365, страница 52 - 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 365, страница 52.

Условие.

365. Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском разрывается, если ударить им о руку или обо что-то твёрдое?

Решение.

Решение

Когда бумажный мешок надут, он заполнен воздухом. Воздух, как и любое вещество, обладает свойством инертности. Это означает, что для изменения состояния его частиц (молекул) требуется некоторое время.

При резком ударе мешком о твёрдую поверхность его объём очень быстро уменьшается. Из-за инертности воздух, находящийся внутри, не успевает выйти наружу или равномерно перераспределиться. В результате этого молекулы воздуха оказываются сильно сжатыми в уменьшающемся объёме.

Согласно закону Бойля — Мариотта, при уменьшении объёма газа его давление возрастает (при условии, что температура не меняется). При очень быстром сжатии давление воздуха внутри мешка скачкообразно и многократно увеличивается. Это высокое давление создаёт большую силу, которая действует изнутри на стенки бумажного мешка.

Бумага имеет ограниченный предел прочности. Когда сила давления воздуха изнутри становится больше, чем та сила, которую могут выдержать стенки мешка, он разрывается.

Громкий звук, или треск, возникает в момент разрыва. Это результат резкого расширения сжатого воздуха. Мгновенно вырываясь наружу, он создаёт в окружающем пространстве ударную волну, которую наш слух воспринимает как хлопок.

Ответ: При ударе объём мешка резко уменьшается. Воздух внутри из-за своей инертности не успевает выйти и сильно сжимается, что приводит к многократному росту давления. Когда сила этого давления превышает предел прочности бумаги, мешок разрывается, а резкое расширение сжатого воздуха создаёт громкий звук (хлопок).