Номер 3, страница 139 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 30. Параграф 41. Вес воздуха. Атмосферное давление. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 3, страница 139.

Условие.

3. Изготовьте автопоилку для своего питомца.

Решение.

Решение 2.

Чтобы изготовить автопоилку для питомца, необходимо использовать принцип атмосферного давления, который проиллюстрирован на рисунках. Ниже приведена инструкция по созданию такой поилки из подручных материалов.

Необходимые материалы:

• Пластиковая бутылка (объемом 1-2 литра) с плотно закручивающейся крышкой.
• Глубокая и устойчивая миска или лоток. Диаметр миски должен быть больше диаметра бутылки, чтобы питомцу было удобно пить.
• Острый предмет для проделывания отверстия (например, шило, гвоздь или нож).
• Водонепроницаемый скотч или пластырь (необязательно, но может упростить процесс).

Инструкция по изготовлению:

1. Тщательно вымойте бутылку и миску.
2. Поставьте пустую бутылку в миску и определите, какой уровень воды вы хотите постоянно поддерживать для вашего питомца. Сделайте на стенке бутылки отметку на этой высоте.
3. Проделайте в пустой бутылке на месте отметки небольшое отверстие диаметром 2-3 мм.
4. Временно закройте сделанное отверстие пальцем или заклейте его кусочком скотча.
5. Наполните бутылку чистой водой доверху.
6. Не убирая палец с отверстия, плотно закрутите крышку.
7. Аккуратно переверните бутылку и установите ее вертикально в центр миски.
8. Теперь можно убрать палец (или скотч) с отверстия.

Принцип работы:

Сразу после того как вы откроете отверстие, вода из бутылки начнет перетекать в миску. Это будет происходить до тех пор, пока уровень воды в миске не поднимется выше отверстия и не перекроет доступ воздуха в бутылку.

1. Как только отверстие оказывается под водой, ее вытекание прекращается. Это происходит потому, что на поверхность воды в миске действует атмосферное давление. Оно «запирает» воду в бутылке, так как для вытекания новой порции воды необходимо, чтобы на ее место в бутылку попал воздух.
2. Система находится в состоянии равновесия. Внешнее атмосферное давление ($p_{атм}$) уравновешивает давление внутри бутылки, которое складывается из гидростатического давления столба воды ($p_{воды}$) и давления небольшого количества воздуха над водой ($p_{воздуха}$). Формула равновесия выглядит так: $p_{атм} \approx p_{воды} + p_{воздуха}$.
3. Когда питомец выпивает часть воды из миски, уровень воды опускается и открывает отверстие в бутылке.
4. Через отверстие в бутылку проникает пузырек воздуха. Это приводит к тому, что из бутылки вытекает новая порция воды, которая снова поднимает уровень в миске до тех пор, пока он опять не закроет отверстие.
5. Этот цикл повторяется автоматически, обеспечивая постоянное наличие свежей воды в миске, пока она не закончится в бутылке.

Этот физический принцип показан на Рис. 130, где столб воды в пробирке удерживается атмосферным давлением, и на Рис. 131, где вода не вытекает из пипетки при закрытом верхнем отверстии.

Ответ: Для изготовления автопоилки следует взять пластиковую бутылку и миску. На боковой стенке бутылки, на высоте желаемого уровня воды, нужно проделать небольшое отверстие. Затем бутылку следует наполнить водой, плотно закрыть крышкой и, перевернув, установить в миску. Вода будет поступать в миску до тех пор, пока ее уровень не закроет отверстие. Работа устройства основана на равновесии сил: внешнее атмосферное давление противодействует вытеканию воды. Когда уровень воды в миске падает, в бутылку через отверстие поступает воздух, и в миску доливается новая порция воды, поддерживая уровень постоянным.