Номер 446, страница 62 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 446, страница 62.

Условие.

446. Почему Отто фон Герике в известном опыте использовал две упряжки? Изменится ли сила тяги лошадей, если одно из полушарий прикрепить к стене, а с другой стороны впрячь: а) 8 лошадей; б) 16 лошадей?

Решение.

Отто фон Герике использовал две упряжки лошадей в своем знаменитом опыте с магдебургскими полушариями в первую очередь для наглядности и драматического эффекта. Это позволило продемонстрировать огромную силу атмосферного давления в симметричной и зрелищной манере. С точки зрения физики, вторая упряжка лошадей выполняет роль неподвижной опоры. Согласно третьему закону Ньютона, сила действия равна силе противодействия. Когда одна упряжка тянет полушарие в одну сторону с силой $\vec{F}$, вторая упряжка, тянущая в противоположную сторону, создает силу противодействия $-\vec{F}$. Таким образом, сила, разрывающая полушария, равна по модулю силе тяги одной упряжки. Такого же результата можно было бы добиться, закрепив одно из полушарий на неподвижной стене и запрягая лошадей только с одной стороны.

Рассмотрим, как изменится сила тяги, если одно из полушарий прикрепить к стене:

а) 8 лошадей
Если одно из полушарий прикрепить к стене, а с другой стороны впрячь 8 лошадей (столько же, сколько было в каждой упряжке в оригинальном опыте), то сила, растягивающая полушария, не изменится. Стена в этом случае будет выполнять роль второй упряжки лошадей, создавая силу реакции, равную по модулю и противоположную по направлению силе тяги лошадей. Сила, действующая на разрыв полушарий, будет по-прежнему равна силе тяги одной упряжки из 8 лошадей, как и в опыте Герике.

Ответ: Сила тяги, действующая на разрыв полушарий, не изменится.

б) 16 лошадей
Если с одной стороны впрячь 16 лошадей, а другое полушарие прикрепить к стене, то сила тяги, действующая на разрыв полушарий, увеличится вдвое по сравнению с оригинальным опытом. В опыте Герике полушария растягивали две упряжки по 8 лошадей, и результирующая разрывающая сила была равна силе тяги одной упряжки (8 лошадей). В данном же случае сила тяги будет создаваться 16 лошадьми, то есть будет в два раза больше.

Ответ: Сила тяги, действующая на разрыв полушарий, увеличится вдвое.