Экспериментируйте, страница 125 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Экспериментируйте

Возьмите пластиковую бутылку, проделайте в ней три одинаковых отверстия на разной высоте, залепите их пластилином. Наполните бутылку водой, поставьте ее в раковину или ванну, откройте отверстия и наблюдайте за струйками воды, вытекающей из бутылки. Опишите наблюдаемое явление и объясните его.

Описание наблюдаемого явления: При открытии отверстий из них начнут вытекать струи воды. Можно будет заметить, что струя из самого нижнего отверстия самая сильная и бьет на самое большое расстояние. Струя из среднего отверстия будет слабее, и вода из него будет вытекать на меньшее расстояние. Самая слабая и короткая струя будет у верхнего отверстия. По мере того, как уровень воды в бутылке будет понижаться, все три струи будут ослабевать, а дальность их полёта — уменьшаться, пока вода не перестанет вытекать совсем. Ответ: Чем ниже расположено отверстие в стенке бутылки, тем с большей скоростью и на большее расстояние из него вытекает вода.

Объяснение явления: Это явление демонстрирует зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости. Гидростатическое давление — это давление, которое жидкость оказывает на дно и стенки сосуда. Оно вычисляется по формуле: $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $p$ — это давление, $\rho$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота столба жидкости над точкой измерения (то есть глубина). Из формулы видно, что чем больше глубина $h$, тем больше давление $p$.

Для нижнего отверстия высота столба воды $h$ максимальна, следовательно, и давление на этом уровне самое большое. Для верхнего отверстия высота столба воды минимальна, поэтому и давление там наименьшее. Именно это давление выталкивает воду из отверстий. Чем выше давление, тем с большей силой и, соответственно, с большей скоростью вода вытекает из отверстия. Скорость истечения жидкости из отверстия можно определить по формуле Торричелли: $v = \sqrt{2gh}$. Таким образом, большая глубина создаёт большее давление и большую скорость истечения, что и приводит к большей дальности полёта струи. Ответ: Наблюдаемое явление объясняется тем, что гидростатическое давление жидкости увеличивается с глубиной. Поэтому на нижние слои воды действует большее давление, и вода из нижнего отверстия выталкивается с большей скоростью.