Работа в классе, страница 98 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Задача 1. (Упр. 23, № 1)

Воздушный шарик, наполненный водородом, увеличивается в объёме при подъёме, так как с увеличением высоты над Землёй атмосферное давление уменьшается. Давление газа внутри шарика и давление внешней атмосферы стремятся к равновесию. У поверхности Земли внешнее давление велико, и оно сжимает шарик. По мере подъёма внешний столб воздуха уменьшается, и, соответственно, падает атмосферное давление. Внутреннее давление водорода становится больше внешнего, что заставляет газ расширяться. Это расширение увеличивает объём шарика до тех пор, пока не установится новое равновесие между внутренним и внешним давлением (с учётом упругости оболочки шарика). Этот процесс можно описать законом Бойля-Мариотта, согласно которому при постоянной температуре объём газа обратно пропорционален давлению ($V \sim 1/P$).

Ответ: При подъёме шарика над Землёй внешнее атмосферное давление уменьшается. Из-за этого газ внутри шарика расширяется, что приводит к увеличению его объёма.

Задача 2. (Упр. 23, № 2)

Дано:

Давление у подножия горы $P_1 = 760$ мм рт. ст.

Давление на вершине горы $P_2 = 722$ мм рт. ст.

Найти:

Высота горы $\text{h}$ - ?

Решение:

В нижних слоях атмосферы существует приблизительная закономерность: при подъёме на каждые 12 метров атмосферное давление падает примерно на 1 мм ртутного столба.

1. Сначала найдём разность давлений у подножия и на вершине горы:

$\Delta P = P_1 - P_2 = 760 \text{ мм рт. ст.} - 722 \text{ мм рт. ст.} = 38 \text{ мм рт. ст.}$

2. Теперь, зная эту разность, можно рассчитать высоту горы, умножив её на 12 метров на каждый мм рт. ст.:

$h = \Delta P \cdot 12 \frac{\text{м}}{\text{мм рт. ст.}}$

$h = 38 \cdot 12 \text{ м} = 456 \text{ м}$

Ответ: 456 м.

Задача 3. (Упр. 23, № 3)

Решение:

Нормальное атмосферное давление определяется как давление, равное 760 мм ртутного столба (мм рт. ст.).

В Международной системе единиц (СИ) этому значению соответствует давление в 101325 паскалей (Па).

$P_{норм} = 760 \text{ мм рт. ст.} = 101325 \text{ Па}$

Гектопаскаль (гПа) — это единица измерения давления, кратная паскалю. Приставка "гекто-" означает умножение на 100.

$1 \text{ гПа} = 100 \text{ Па}$

Для перевода значения давления из паскалей в гектопаскали необходимо разделить его на 100:

$P_{норм} = \frac{101325 \text{ Па}}{100} = 1013.25 \text{ гПа}$

Ответ: 1013.25 гПа.

Задача 4. (Упр. 23, № 4)

Дано:

Площадь поверхности тела человека $S = 1.65$ м²

Давление $P = P_{норм}$ (нормальное атмосферное давление)

(Масса $m = 60$ кг и рост $h = 1.6$ м являются избыточными данными для этой задачи)

Площадь $\text{S}$ уже дана в единицах СИ. Нормальное атмосферное давление $P_{норм}$ в системе СИ составляет $101325$ Па.

Найти:

Сила атмосферного давления $\text{F}$ - ?

Решение:

Давление ($\text{P}$) определяется как отношение силы ($\text{F}$), действующей перпендикулярно на поверхность, к площади этой поверхности ($\text{S}$):

$P = \frac{F}{S}$

Из этой формулы можно выразить силу давления:

$F = P \cdot S$

Подставим в формулу значения нормального атмосферного давления и площади поверхности тела:

$F = 101325 \text{ Па} \cdot 1.65 \text{ м²} = 167186.25 \text{ Н}$

Округлим полученный результат до трёх значащих цифр (поскольку площадь дана с тремя значащими цифрами):

$F \approx 167000 \text{ Н}$

Эту величину также можно выразить в килоньютонах (кН), где $1 \text{ кН} = 1000 \text{ Н}$:

$F \approx 167 \text{ кН}$

Ответ: $\approx 167000$ Н (или 167 кН).