Задание 29, страница 136 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Упражнение 23. Параграф 40. Сообщающиеся сосуды. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - страница 136.

Условие.

Задание 29. Изготовьте модель фонтана.

Решение.

Решение 2.

Изготовьте модель фонтана.

Для изготовления действующей модели фонтана, известного как «фонтан Герона», вам понадобятся простые и доступные материалы. Принцип работы такого фонтана основан на законе сообщающихся сосудов и использовании давления воздуха для создания струи воды, которая бьет выше уровня жидкости в основном резервуаре.

Необходимые материалы:

• Две одинаковые пластиковые бутылки с крышками (например, объемом 1-1.5 литра).
• Верхняя часть от третьей пластиковой бутылки или пластиковый стаканчик (это будет чаша фонтана).
• Три гибкие пластиковые трубки или коктейльные соломинки (желательно разной длины для удобства).
• Инструмент для герметизации: клеевой пистолет с горячим клеем, силиконовый герметик или пластилин.
• Инструмент для проделывания отверстий: ножницы, шило или дрель с тонким сверлом.

Инструкция по сборке:

Для удобства обозначим элементы будущей конструкции: Чаша А (верхняя емкость), Бутылка Б (средняя емкость), Бутылка В (нижняя емкость).

1. Подготовка емкостей. В дне Чаши А проделайте одно отверстие. В крышках от Бутылок Б и В проделайте по два отверстия, достаточных для плотного вхождения трубок.
2. Сборка конструкции. Установите Бутылку В на ровную поверхность. Сверху на нее установите Бутылку Б (для устойчивости их можно склеить или связать). На Бутылку Б установите Чашу А.
3. Монтаж трубок:
   • Трубка 1 (сопло фонтана): Проденьте одну трубку через отверстие в дне Чаши А и через одно из отверстий в крышке Бутылки Б. Нижний конец этой трубки должен почти доставать до дна Бутылки Б. Верхний конец должен располагаться в Чаше А, образуя сопло.
   • Трубка 2 (слив воды): Вторую трубку проденьте через второе отверстие в крышке Бутылки Б и через одно из отверстий в крышке Бутылки В. Верхний конец трубки должен находиться в Чаше А (у самого дна), а нижний — опускаться почти до дна Бутылки В.
   • Трубка 3 (воздуховод): Третью трубку проденьте через второе отверстие в крышке Бутылки В так, чтобы ее нижний конец находился вверху бутылки (в воздушном пространстве). Верхний конец этой трубки вставьте во второе отверстие крышки Бутылки Б, также оставив его в воздушном пространстве.
4. Герметизация. Тщательно загерметизируйте все места соединений трубок с крышками и чашей. От герметичности системы зависит работоспособность фонтана.

Запуск и принцип работы:

1. Перед финальной сборкой (или открутив Бутылку Б от крышки) заполните Бутылку Б водой примерно на 2/3. Бутылка В должна оставаться пустой.
2. Плотно закрутите все крышки и соберите конструкцию.
3. Для запуска налейте небольшое количество воды в верхнюю Чашу А.
4. Под действием силы тяжести вода из Чаши А потечет по трубке 2 в нижнюю Бутылку В.
5. По мере заполнения Бутылки В водой, находящийся в ней воздух сжимается, и его давление растет.
6. Это избыточное давление вытесняет воздух по трубке 3 из Бутылки В в верхнюю часть Бутылки Б.
7. Возросшее давление в Бутылке Б давит на поверхность воды в ней.
8. Под этим давлением вода из Бутылки Б выталкивается вверх по трубке 1, создавая струю фонтана, которая бьет в Чашу А.
9. Вода из фонтана собирается в чаше и снова стекает в Бутылку В, поддерживая непрерывный цикл. Фонтан будет работать до тех пор, пока вся вода из средней Бутылки Б не окажется в нижней Бутылке В.

Ответ:

Чтобы изготовить модель фонтана, необходимо собрать герметичную систему из трех емкостей (чаша и две бутылки) и трех трубок, как описано в инструкции. Принцип действия модели (фонтан Герона) основан на преобразовании потенциальной энергии воды, стекающей вниз, в избыточное давление воздуха, которое, в свою очередь, выталкивает воду из другой емкости вверх, создавая струю. Для работы фонтана требуется первоначальное заполнение средней емкости водой и "стартовое" количество воды в верхней чаше.