Номер 1, страница 119 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 25. Параграф 35. Давление. Единицы давления. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 1, страница 119.

Условие.

1. В стеклянную ёмкость насыпьте песок. Пластиковую бутылку с длинным горлышком наполните водой, закройте крышкой и поставьте на песок. Затем бутылку переверните вверх дном и поставьте на песок горлышком. Сфотографируйте результаты опыта, сравните глубину погружения бутылки в песок. Что показывает этот опыт? Как следует изменить условия, чтобы показать, что результат действия силы зависит от её значения?

Решение.

Решение 2.

1. Что показывает этот опыт?

Этот опыт наглядно демонстрирует зависимость результата действия силы от площади поверхности, на которую эта сила действует. В обоих случаях на песок действует одна и та же сила – сила тяжести бутылки с водой, равная $F = mg$, где $m$ – масса бутылки с водой, а $g$ – ускорение свободного падения.

Однако, результат действия этой силы (глубина погружения в песок) оказывается разным. Это связано с тем, что площади соприкосновения бутылки с песком в двух случаях различны. Площадь дна бутылки ($S_{дна}$) значительно больше площади горлышка ($S_{горлышка}$).

Физическая величина, характеризующая результат действия силы, распределенной по поверхности, – это давление ($p$). Давление рассчитывается по формуле: $p = \frac{F}{S}$

Когда бутылка стоит на дне, сила $F$ распределяется по большой площади $S_{дна}$, создавая относительно небольшое давление $p_1 = \frac{F}{S_{дна}}$. Бутылка погружается в песок неглубоко или совсем не погружается.

Когда бутылка стоит на горлышке, та же самая сила $F$ действует на очень маленькую площадь $S_{горлышка}$. Это создает значительно большее давление $p_2 = \frac{F}{S_{горлышка}}$. Так как $S_{дна} > S_{горлышка}$, то и давление во втором случае будет значительно больше, чем в первом: $p_2 > p_1$. Высокое давление приводит к тому, что бутылка глубоко погружается в песок.

Сравнивая глубину погружения, мы видим, что при большем давлении деформация песка (погружение) больше.

Ответ: Этот опыт показывает, что результат действия силы зависит не только от её величины, но и от площади опоры, на которую она действует. Чем меньше площадь опоры при одинаковой силе, тем большее давление оказывается и тем заметнее результат действия силы (в данном случае, глубже погружение).

Как следует изменить условия, чтобы показать, что результат действия силы зависит от её значения?

Чтобы показать, что результат действия силы зависит от её значения (величины), необходимо изменять величину действующей силы, сохраняя при этом площадь опоры постоянной.

В данном эксперименте сила, действующая на песок, – это вес бутылки с водой. Вес можно изменить, изменив массу бутылки. Площадь опоры останется постоянной, если ставить бутылку на песок одной и той же стороной, например, дном.

Порядок действий может быть следующим:

1. Поставить на песок частично заполненную водой бутылку дном вниз. Замерить или сфотографировать глубину погружения.
2. Наполнить эту же бутылку водой полностью и снова поставить на песок дном вниз. Замерить или сфотографировать глубину погружения.

Во втором случае масса бутылки ($m_2$) будет больше, чем в первом ($m_1$), следовательно, и сила тяжести (вес), действующая на песок, будет больше ($F_2 > F_1$). Поскольку площадь дна $S_{дна}$ в обоих опытах одинакова, давление во втором случае ($p_2 = \frac{F_2}{S_{дна}}$) будет больше, чем в первом ($p_1 = \frac{F_1}{S_{дна}}$). В результате бутылка, наполненная водой полностью, погрузится в песок глубже.

Ответ: Необходимо провести два опыта, сохраняя площадь опоры постоянной (например, ставя бутылку на дно), но изменяя действующую силу. Для этого можно сначала поставить на песок частично заполненную бутылку, а затем – полную. Сравнение глубин погружения покажет, что большая сила производит большее действие (глубже погружает бутылку).