Номер 483, страница 66 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 483, страница 66.

Условие.

► 483. Наполните стакан водой. Сверху положите лист бумаги и, придерживая его, переверните стакан. Отпадёт ли лист бумаги? Выльется ли вода? Опыт объясните. Какая сила давления воздуха действует на воду, если площадь листа $200 \text{ см}^2$?

Решение.

Отпадёт ли лист бумаги? Выльется ли вода?

Если аккуратно перевернуть стакан, плотно прижимая к нему лист бумаги, то лист не отпадёт, и вода из стакана не выльется.

Ответ: Нет, лист бумаги не отпадёт, и вода не выльется.

Опыт объясните.

Этот опыт является демонстрацией существования атмосферного давления. Воздух, который нас окружает, оказывает давление на все находящиеся в нём предметы. Когда стакан переворачивают, на внешнюю поверхность листа бумаги начинает действовать сила давления атмосферного воздуха, направленная вертикально вверх. Эта сила уравновешивает и превосходит силу тяжести столба воды в стакане, которая давит на лист сверху вниз. Давление, создаваемое столбом воды, определяется по формуле $p_{воды} = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ - плотность воды, $\text{g}$ - ускорение свободного падения, а $\text{h}$ - высота столба воды. Для обычного стакана это давление значительно меньше, чем нормальное атмосферное давление ($p_{атм} \approx 10^5 \text{ Па}$). Таким образом, сила атмосферного давления ($F_{атм} = p_{атм} \cdot S$) оказывается больше силы тяжести воды, что и удерживает лист вместе с водой.

Ответ: Лист бумаги и вода в стакане удерживаются благодаря тому, что сила давления атмосферного воздуха, действующая на лист снизу, больше, чем сила тяжести воды, действующая на лист сверху.

Какая сила давления воздуха действует на воду, если площадь листа 200 см²?

Дано:

Площадь листа $S = 200 \text{ см}^2$
Нормальное атмосферное давление $p_{а} \approx 10^5 \text{ Па}$

Перевод в систему СИ:
Поскольку $1 \text{ м} = 100 \text{ см}$, то $1 \text{ м}^2 = 10000 \text{ см}^2$.
$S = 200 \text{ см}^2 = \frac{200}{10000} \text{ м}^2 = 0.02 \text{ м}^2$.

Найти:

Силу давления воздуха $F_а$.

Решение:

Давление ($\text{p}$), сила ($\text{F}$) и площадь ($\text{S}$) связаны соотношением $p = \frac{F}{S}$.

Чтобы найти силу давления воздуха, необходимо умножить значение атмосферного давления на площадь листа:

$F_а = p_а \cdot S$

Подставим числовые значения в единицах СИ:

$F_а = 10^5 \text{ Па} \cdot 0.02 \text{ м}^2 = 2000 \text{ Н}$.

Ответ: сила давления воздуха, действующая на воду, составляет 2000 Н (или 2 кН).