Номер 2, страница 83 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Задача 1.

Внутри закупоренного сосуда находится воздух под атмосферным давлением. Снаружи сосуда, под колоколом насоса, давление воздуха также изначально было атмосферным. Силы давления, действующие на пробку изнутри и снаружи, были уравновешены.

Когда воздух начинают откачивать из-под колокола, давление снаружи сосуда уменьшается. Давление воздуха внутри сосуда остается прежним (атмосферным). Возникает разность давлений, которая создает выталкивающую силу, действующую на пробку изнутри наружу. Если эта сила оказывается больше силы трения, удерживающей пробку, пробка вылетает.

Ответ: Пробка вылетает из-за разницы давлений воздуха внутри сосуда (атмосферного) и разреженного воздуха снаружи (под колоколом). Сила давления изнутри становится значительно больше силы давления снаружи, и она выталкивает пробку.

Задача 2.

При накачивании воздуха в шину мы сжимаем воздух в насосе и проталкиваем его внутрь шины. Чтобы это сделать, давление воздуха в насосе должно превысить давление воздуха, уже находящегося в шине. С каждым новым качком в ограниченный объем шины добавляется новая порция воздуха, из-за чего давление в ней возрастает. Следовательно, для совершения следующего качка поршень насоса должен создавать еще большее давление, чтобы преодолеть возросшее давление в шине. Для создания большего давления требуется приложить большую силу к ручке насоса.

Ответ: С каждым разом становится труднее двигать ручку насоса, потому что увеличивается давление воздуха внутри шины, и для того, чтобы закачать новую порцию воздуха, приходится преодолевать все большую силу сопротивления этого сжатого воздуха.

Задача 3.

Сила давления жидкости на дно сосуда определяется по формуле $F = p \cdot S$, где $\text{p}$ – давление жидкости на дно, а $\text{S}$ – площадь дна. Давление жидкости на дно, в свою очередь, вычисляется как $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба жидкости. Таким образом, сила давления на дно равна $F = \rho \cdot g \cdot h \cdot S$.

По условию, площади оснований $\text{S}$ у сосудов равны, и в них налита одна и та же жидкость (вода, $\rho$ одинаково). Значит, сила давления $\text{F}$ прямо пропорциональна высоте столба жидкости $\text{h}$.

На рисунке видно, что во втором (правом) сосуде уровень воды примерно в два раза выше, чем в первом (левом). Обозначим высоты $h_1$ и $h_2$, где $h_2 \approx 2h_1$. Тогда отношение сил давления будет:

$\frac{F_2}{F_1} = \frac{\rho g h_2 S}{\rho g h_1 S} = \frac{h_2}{h_1} \approx 2$

Сила давления на дно больше в том сосуде, где выше уровень воды, то есть в правом.

Ответ: Сила давления на дно больше в правом сосуде. Если судить по рисунку, где уровень воды примерно в 2 раза выше, то и сила давления больше примерно в 2 раза. Это происходит потому, что при равной площади дна сила давления прямо пропорциональна высоте столба жидкости.

Задача 4.

$h = 10 \text{ см}$

Жидкость - нефть

$h = 0,1 \text{ м}$

$\rho_{нефти} \approx 800 \text{ кг/м}^3$ (табличное значение)

$g \approx 9,8 \text{ Н/кг}$

Найти:

$\text{p}$ - ?

Решение:

Давление, которое оказывает столб жидкости, называется гидростатическим давлением и вычисляется по формуле:

$p = \rho \cdot g \cdot h$

где $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $\text{h}$ – высота столба жидкости (глубина).

Подставим известные значения в формулу:

$p = 800 \text{ кг/м}^3 \cdot 9,8 \text{ Н/кг} \cdot 0,1 \text{ м} = 784 \text{ Па}$

Ответ: Давление на кран составляет 784 Па.

Задача 5.

$\rho = 1800 \text{ кг/м}^3$

$h = 10 \text{ см}$

$S = 4,5 \text{ дм}^2$

$h = 0,1 \text{ м}$

$g \approx 9,8 \text{ Н/кг}$

Найти:

$\text{p}$ - ?

Решение:

Давление жидкости на дно сосуда вычисляется по формуле гидростатического давления:

$p = \rho \cdot g \cdot h$

Обратите внимание, что для расчета давления площадь дна сосуда $\text{S}$ не требуется. Она была бы нужна для нахождения силы давления ($F = p \cdot S$).

Подставим значения в формулу:

$p = 1800 \text{ кг/м}^3 \cdot 9,8 \text{ Н/кг} \cdot 0,1 \text{ м} = 1764 \text{ Па}$

Отвечая на вторую часть вопроса: да, эту задачу можно решить, если площадь дна не указана, так как давление жидкости на дно зависит только от плотности жидкости и высоты ее столба, но не от площади дна.

Ответ: Давление жидкости на дно сосуда равно 1764 Па. Да, задачу можно решить без указания площади дна.

Задача 6. (Упр. 18, № 4)

Изображенное на рисунке устройство является сообщающимися сосудами. Согласно закону сообщающихся сосудов, в открытых сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне. Это происходит потому, что давление на любой глубине должно быть одинаковым во всех частях сосуда. Если бы уровни были разными, то давление на дне под более высоким столбом жидкости было бы больше, и жидкость перетекала бы в сосуд с меньшим уровнем до тех пор, пока уровни не выровняются.

Этот закон не зависит от формы или ширины сосудов (за исключением очень узких капиллярных трубок, где проявляются силы поверхностного натяжения, но в данной задаче этот эффект не учитывается).

Следовательно, расположение жидкости не изменится, если правая трубка будет шире или уже левой, или если трубки будут иметь разную форму.

Ответ: Нет, расположение жидкости не изменится. В сообщающихся сосудах любой формы и ширины однородная жидкость всегда устанавливается на одном уровне.