Объясните, страница 137 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Объясните

1. Для всех трех случаев, изображенных на рисунке 26.8, сравните давление жидкости на кран слева и справа. Будет ли жидкость переливаться из одного сосуда в другой?

2. Объясните по рисунке 26.9 принцип действия гидравлического тормоза.

Рис. 26.8

Рис. 26.9

1. Для всех трех случаев, изображенных на рисунке 26.8, сравните давление жидкости на кран слева и справа. Будет ли жидкость переливаться из одного сосуда в другой?

Давление, которое столб жидкости высотой $h$ оказывает на определенный уровень, вычисляется по формуле гидростатического давления: $p = \rho g h$, где $\rho$ – плотность жидкости, а $g$ – ускорение свободного падения. Если кран, соединяющий сосуды, открыть, жидкость будет перетекать из области с бо́льшим давлением в область с меньшим давлением до тех пор, пока давление с обеих сторон от крана не выровняется.

Случай 1 (крайний слева)

В обоих сообщающихся сосудах находится одна и та же жидкость (вода). Высота столба воды в левом сосуде (1) заметно больше, чем в правом (2), то есть $h_1 > h_2$. Следовательно, давление на кран со стороны левого сосуда $p_1 = \rho_{воды} g h_1$ больше, чем давление со стороны правого сосуда $p_2 = \rho_{воды} g h_2$. При открытии крана вода будет перемещаться из левого сосуда в правый.

Ответ: Давление слева больше, чем справа ($p_1 > p_2$). При открытии крана жидкость будет переливаться из сосуда 1 в сосуд 2 до выравнивания уровней.

Случай 2 (в центре)

В левом сосуде (1) налита вода, а в правом (2) — нефть. Плотность воды больше плотности нефти ($\rho_{воды} > \rho_{нефти}$). На рисунке изображено состояние равновесия для двух несмешивающихся жидкостей в сообщающихся сосудах. В этом состоянии давление столбов жидкостей на уровне крана одинаково. Это достигается за счет того, что меньшая высота столба более плотной жидкости (воды) уравновешивается большей высотой столба менее плотной жидкости (нефти): $h_1 < h_2$, но при этом $p_1 = p_2$, так как $\rho_{воды} g h_1 = \rho_{нефти} g h_2$. Поскольку давление слева и справа одинаково, жидкость находиться в равновесии.

Ответ: Давление слева равно давлению справа ($p_1 = p_2$). Жидкость переливаться не будет.

Случай 3 (крайний справа)

В обоих сосудах находится вода, и уровни жидкости в них одинаковы: $h_1 = h_2$. Следовательно, и гидростатическое давление на кран с обеих сторон также одинаково: $p_1 = \rho_{воды} g h_1 = \rho_{воды} g h_2 = p_2$. Система уже находится в состоянии равновесия.

Ответ: Давление слева равно давлению справа ($p_1 = p_2$). Жидкость переливаться не будет.

2. Объясните по рисунке 26.9 принцип действия гидравлического тормоза.

Принцип действия гидравлического тормоза основан на законе Паскаля, который утверждает, что давление, оказываемое на замкнутую жидкость, передается ею одинаково во всех направлениях. Работа тормозной системы происходит следующим образом:

1. Водитель нажимает на педаль тормоза (1). Усилие от педали через рычаг передается на поршень главного тормозного цилиндра (расположен у основания педали).

2. Поршень в главном цилиндре создает повышенное давление в тормозной жидкости. Эта жидкость заполняет всю герметичную систему, включая тормозные трубки (2).

3. По закону Паскаля, это давление без изменений передается по трубкам ко всем колесным тормозным механизмам. На рисунке показан один из них.

4. Давление жидкости поступает в рабочий (колесный) тормозной цилиндр (5), где оно воздействует на поршни, заставляя их раздвигаться.

5. Поршни рабочего цилиндра толкают тормозные колодки (4), прижимая их с большой силой к внутренней поверхности тормозного барабана (3), который жестко соединен с колесом (6) и вращается вместе с ним.

6. В результате трения между неподвижными колодками и вращающимся барабаном возникает тормозная сила, которая замедляет вращение колеса и, следовательно, всего автомобиля.

7. Когда водитель отпускает педаль, давление в системе падает, а стяжные пружины (на рисунке видна пружина между колодками 4) возвращают тормозные колодки в исходное положение, и торможение прекращается.

Важной особенностью гидравлической системы является возможность получения выигрыша в силе за счет разницы площадей поршней в главном и рабочих цилиндрах. Это позволяет водителю создавать значительное тормозное усилие, прикладывая сравнительно небольшую силу к педали.

Ответ: Принцип действия основан на законе Паскаля: усилие от педали тормоза создает давление в тормозной жидкости, которое передается к колесам и преобразуется в силу трения тормозных колодок о барабан, замедляя автомобиль.