Исследуйте, страница 146 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Исследуйте

На рисунке 29.6 а, б показаны сифон для газированной воды и насос для нака-чивания велосипедных камер. Спроектируйте схему и объясните самостоя-тельно принцип их действия.

Рис. 29.6

а) Сифон для газированной воды

Схема устройства: Сифон состоит из герметичной емкости (колбы), в которую налита вода, и головки, которая навинчивается сверху. В головке находится механизм с рычагом, клапаном и носиком для розлива. К головке присоединена длинная трубка (сифонная трубка), которая опускается почти до дна колбы. Газация воды происходит либо с помощью сменного баллончика со сжатым углекислым газом ($CO_2$), который вставляется в специальное гнездо в головке, либо вода с газом уже находится под высоким давлением в колбе.

Принцип действия: Принцип действия сифона основан на разности давлений внутри и снаружи сосуда. Внутри герметично закрытого сифона над поверхностью воды находится газ (углекислый газ) под давлением $P_{внутр}$, которое значительно превышает атмосферное давление $P_{атм}$ снаружи ($P_{внутр} > P_{атм}$).

Согласно закону Паскаля, это давление передается во все точки жидкости и на стенки сосуда. Когда пользователь нажимает на рычаг, он открывает клапан. Открытие клапана соединяет внутреннее пространство сифона с атмосферой через сифонную трубку и носик.

Из-за большой разницы давлений газ, находящийся над жидкостью, начинает с силой давить на ее поверхность. Это давление выталкивает воду вверх по сифонной трубке и далее через открытый клапан и носик наружу в виде струи газированной воды. Процесс продолжается до тех пор, пока нажат рычаг (клапан открыт) и пока давление внутри сифона остается достаточным для выталкивания воды.

Ответ: Принцип действия сифона заключается в выталкивании жидкости из герметичной емкости под действием избыточного давления газа, находящегося в этой же емкости.

б) Насос для накачивания велосипедных камер

Схема устройства: Велосипедный насос представляет собой простейший поршневой насос. Он состоит из полого цилиндра, внутри которого перемещается поршень, соединенный со штоком и рукояткой. На поршне установлена уплотнительная манжета, которая выполняет роль клапана. Основание цилиндра соединено со шлангом, который, в свою очередь, присоединяется к ниппелю (вентилю) велосипедной камеры.

Принцип действия: Работа насоса основана на попеременном всасывании и сжатии воздуха и происходит в два такта.

1. Движение поршня вверх (всасывание). Когда мы тянем рукоятку насоса на себя, поршень движется вверх. Объем под поршнем увеличивается, и, согласно закону Бойля-Мариотта, давление воздуха в этом объеме падает, становясь ниже атмосферного. Из-за разности давлений края уплотнительной манжеты отгибаются от стенок цилиндра, и атмосферный воздух засасывается внутрь, заполняя пространство под поршнем. В это время ниппель велосипедной камеры закрыт, так как давление в камере выше, чем в насосе.

2. Движение поршня вниз (нагнетание). Когда мы толкаем рукоятку от себя, поршень движется вниз. Объем воздуха под поршнем уменьшается, и его давление резко возрастает. Возросшее давление плотно прижимает края манжеты к стенкам цилиндра, не давая воздуху просочиться обратно. Когда давление воздуха в насосе становится выше, чем давление в велосипедной камере, ниппель камеры открывается, и сжатый воздух из цилиндра переходит в камеру.

Эти циклы повторяются, и с каждым ходом поршня вниз в камеру поступает новая порция воздуха, повышая в ней давление до необходимого уровня.

Ответ: Принцип действия насоса заключается в том, что при движении поршня вверх в цилиндр засасывается атмосферный воздух, а при движении вниз этот воздух сжимается и через клапан (ниппель) нагнетается в камеру.