Номер 462, страница 63 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 462, страница 63.

Условие.

462. Рассмотрите и опишите устройство и действие: а) велосипедного насоса; б) сифона для переливания жидкости.

Решение.

а) велосипедного насоса
Устройство:
Велосипедный насос является разновидностью поршневого насоса и предназначен для сжатия воздуха. Он состоит из следующих основных частей:
- Цилиндр (корпус): полая трубка, внутри которой перемещается поршень.
- Поршень со штоком и рукояткой: поршень представляет собой диск, который движется внутри цилиндра. Он соединен со штоком, на конце которого закреплена рукоятка для удобства использования.
- Манжета: уплотнительное кольцо, обычно из кожи или резины, закрепленное на поршне. Оно имеет форму чаши, открытой стороной направленной к выходному отверстию насоса. Манжета обеспечивает герметичность при движении поршня вниз и пропускает воздух при движении вверх.
- Шланг с наконечником: гибкая трубка, которая соединяет насос с вентилем (ниппелем) камеры колеса.
- Клапанная система: сам ниппель велосипедной камеры работает как обратный клапан, пропуская воздух внутрь, но не выпуская его наружу. Также в основании насоса может быть свой клапан.
Действие:
Работа насоса циклично и состоит из двух основных фаз:
1. Подъем поршня (всасывание): Когда рукоятку насоса тянут вверх, поршень поднимается. Объем под поршнем увеличивается, что приводит к падению давления воздуха в этой области. Давление становится ниже атмосферного. Под действием более высокого внешнего атмосферного давления края манжеты сжимаются, и воздух просачивается в зазор между манжетой и стенками цилиндра, заполняя пространство под поршнем.
2. Опускание поршня (нагнетание): Когда на рукоятку давят, поршень движется вниз. Воздух под поршнем сжимается, его давление резко возрастает. Это высокое давление расправляет края манжеты и плотно прижимает их к стенкам цилиндра, создавая герметичное соединение. Когда давление воздуха в насосе превышает давление воздуха внутри велосипедной камеры, ниппель камеры открывается, и сжатый воздух поступает в нее. При многократном повторении этих двух действий давление в камере постепенно увеличивается.

Ответ: Велосипедный насос состоит из цилиндра и движущегося в нем поршня с манжетой. Принцип его действия основан на том, что при движении поршня вверх воздух засасывается в насос из атмосферы, а при движении вниз — сжимается и нагнетается в камеру через клапан (ниппель).

б) сифона для переливания жидкости
Устройство:
Сифон — это очень простое устройство, представляющее собой изогнутую трубку, обычно U-образной формы. Сифон не имеет движущихся частей. У него есть два конца, которые в рабочем положении находятся на разной высоте.
Действие:
Принцип работы сифона основан на использовании атмосферного давления и разности гидростатических давлений, обусловленной разницей высот столбов жидкости. Чтобы сифон начал работать, его необходимо полностью заполнить жидкостью, которую предстоит переливать. Затем один конец трубки (короткий) опускают в сосуд с жидкостью, расположенный выше, а другой конец (длинный) — в пустой сосуд, расположенный ниже. Важно, чтобы выходное отверстие длинного конца находилось ниже уровня жидкости в верхнем сосуде.
Движение жидкости объясняется следующим образом: на свободную поверхность жидкости в верхнем сосуде действует атмосферное давление $P_{атм}$. Это давление "заталкивает" жидкость в трубку. В то же время, столб жидкости в нисходящей (длинной) части трубки своим весом создает давление, которое "вытягивает" жидкость из трубки. Поскольку нисходящая часть трубки длиннее восходящей (относительно уровней жидкости), то вес жидкости в ней больше. Это создает разность давлений, которая и является движущей силой. Жидкость течет из области более высокого давления (в верхнем сосуде) в область более низкого (на выходе из трубки). Процесс будет продолжаться до тех пор, пока уровень жидкости в верхнем сосуде не опустится до уровня заборного отверстия трубки или пока уровни в сосудах не сравняются (если выходной конец опущен в жидкость в нижнем сосуде).

Ответ: Сифон — это изогнутая трубка, предназначенная для переливания жидкости из одного сосуда в другой, находящийся ниже, через препятствие (например, край сосуда). Его действие основано на разности давлений, создаваемой весом столбов жидкости в его коленах разной длины, и на атмосферном давлении, которое поддерживает сплошность потока жидкости в трубке.