Номер 1, страница 128 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 38. Давление в жидкости и газе, вызванное действием силы тяжести. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 1, страница 128.

Условие.

1. Объясните, почему чем глубже находится слой жидкости, тем больше в нём давление, вызванное силой тяжести.

Решение.

Решение 2.

Давление внутри жидкости, вызванное силой тяжести, называется гидростатическим давлением. Оно создаётся весом столба жидкости, который находится над рассматриваемым слоем. Представим себе мысленно выделенный горизонтальный слой жидкости на некоторой глубине $h$. На этот слой сверху давит вся жидкость, расположенная выше, до самой поверхности.

Сила $F$, с которой верхние слои давят на горизонтальную площадку площадью $S$ на глубине $h$, равна весу столба жидкости высотой $h$ с основанием $S$. Вес этого столба $P$ (который и есть сила $F$) определяется по формуле $P = mg$, где $m$ — масса жидкости в этом столбе, а $g$ — ускорение свободного падения.

Массу жидкости можно выразить через её плотность $\rho$ и объём $V$: $m = \rho V$. Объём столба жидкости, в свою очередь, равен произведению площади его основания $S$ на высоту $h$: $V = S \cdot h$.

Подставив эти выражения в формулу для силы, получаем: $F = mg = (\rho V)g = (\rho S h)g = \rho g h S$.

Давление $p$ по определению — это отношение силы $F$, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности $S$: $p = \frac{F}{S} = \frac{\rho g h S}{S} = \rho g h$.

Из полученной формулы $p = \rho g h$ видно, что давление $p$ прямо пропорционально глубине погружения $h$ (при условии, что плотность жидкости $\rho$ и ускорение свободного падения $g$ постоянны). Следовательно, чем глубже находится слой жидкости, тем выше столб жидкости над ним, тем больше его вес и тем большее давление он оказывает.

Ответ: Давление на определённой глубине в жидкости создаётся весом столба жидкости, находящегося выше. Чем больше глубина, тем выше этот столб, тем больше его масса и вес, и, следовательно, тем большее давление он производит. Это описывается формулой $p = \rho g h$, где $p$ - давление, $\rho$ - плотность жидкости, $g$ - ускорение свободного падения, $h$ - глубина.

2. Для демонстрации зависимости давления жидкости от глубины можно провести простой и наглядный опыт.
Оборудование: высокий сосуд (например, большая пластиковая бутылка), вода, шило или гвоздь.
Ход опыта:
1. В стенке пластиковой бутылки на разной высоте от дна проделывают три небольших одинаковых отверстия, расположенных друг над другом.
2. Отверстия временно заклеивают липкой лентой (скотчем).
3. Бутылку доверху наполняют водой.
4. Бутылку ставят на край стола или раковины так, чтобы вытекающая вода не попала на пол.
5. Одновременно отклеивают ленту со всех трёх отверстий.
Наблюдение: Из всех отверстий начинают бить струи воды. Можно заметить, что струя из самого нижнего отверстия вытекает с наибольшей скоростью и летит на самое большое расстояние. Струя из самого верхнего отверстия, наоборот, самая слабая и падает ближе всего к основанию бутылки. Струя из среднего отверстия занимает промежуточное положение.
Вывод: Дальность полёта струи зависит от скорости её истечения, а скорость, в свою очередь, определяется давлением на данной глубине (согласно закону Торричелли, скорость истечения $v = \sqrt{2gh}$, где $h$ — глубина). Поскольку струя из нижнего отверстия бьёт дальше всех, это означает, что давление на этой глубине максимальное. Таким образом, опыт доказывает, что давление в жидкости увеличивается с увеличением глубины.

Ответ: Опыт с сосудом, имеющим отверстия на разной высоте, показывает, что струя воды из нижнего отверстия вытекает с большей скоростью и летит дальше, чем струя из верхнего. Это доказывает, что давление на большей глубине больше.