Номер 443, страница 61 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 443, страница 61.

Условие.

443. С помощью шланга необходимо перелить керосин из бочки в ведро (рис. 67). Как это можно сделать, используя атмосферное давление?

Рис. 67

Решение.

Для того чтобы перелить керосин из бочки в ведро с помощью шланга, используя атмосферное давление, необходимо воспользоваться принципом сифона. Процесс состоит из следующих шагов:

1. Полностью заполнить шланг керосином. Самый простой способ — полностью погрузить шланг в бочку, чтобы из него вышел весь воздух. Другой вариант — опустить один конец шланга в бочку, а с другого конца ртом всосать воздух, пока шланг не заполнится керосином (этот способ требует большой осторожности).

2. После заполнения шланга нужно плотно зажать оба его конца (например, пальцами), чтобы керосин не вытек и в шланг не попал воздух.

3. Один конец шланга, не отпуская его, опустить в бочку так, чтобы он оказался ниже уровня керосина.

4. Другой конец шланга опустить в ведро. Крайне важно, чтобы этот конец находился ниже уровня керосина в бочке.

5. Одновременно отпустить оба конца шланга. Керосин начнет самотеком перетекать из бочки в ведро.

Этот процесс объясняется следующим образом. Атмосферное давление ($p_{атм}$) действует на открытую поверхность керосина в бочке. Это давление передается внутрь жидкости и выталкивает керосин вверх по шлангу. В то же время на керосин в шланге действует сила тяжести. Так как выходной конец шланга (в ведре) находится ниже уровня жидкости в бочке, столб жидкости в нисходящей части шланга оказывается длиннее (и, соответственно, тяжелее), чем в восходящей. Эта разница в весе создает разность давлений, которая "перетягивает" жидкость через изгиб шланга и заставляет ее течь в ведро. Перетекание будет продолжаться до тех пор, пока уровень керосина в бочке не опустится до уровня конца шланга, находящегося в бочке, или пока уровень в бочке не сравняется с уровнем в ведре (если выходной конец шланга будет на дне ведра).

Ответ: Необходимо заполнить шланг керосином, один его конец опустить в бочку ниже уровня жидкости, а другой — в ведро, расположив его ниже уровня керосина в бочке. Атмосферное давление на поверхность керосина в бочке будет "заталкивать" жидкость в шланг, а разница давлений, создаваемая разной высотой столбов жидкости в шланге, обеспечит ее перетекание из бочки в ведро.