Обсуди с товарищами, страница 147 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 43. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - страница 147.

К динамометру подвешена тонкостенная трубка ртутного барометра. Что показывает динамометр? Будут ли меняться его показания при изменении внешнего давления?

Решение

Что показывает динамометр?

Динамометр измеряет силу тяжести (вес) подвешенной к нему системы. В данном случае система состоит из двух частей: самой стеклянной трубки барометра и столба ртути, который находится внутри этой трубки. Таким образом, сила $F$, которую показывает динамометр, равна сумме веса трубки $P_{трубки}$ и веса столба ртути $P_{ртути}$:

$F = P_{трубки} + P_{ртути}$

Ответ: Динамометр показывает суммарный вес стеклянной трубки и столба ртути, который находится внутри нее.

Будут ли меняться его показания при изменении внешнего давления?

Да, показания динамометра будут меняться, так как они зависят от веса ртутного столба, а его высота, в свою очередь, определяется внешним атмосферным давлением.

Принцип работы барометра основан на уравновешивании давления столба жидкости и атмосферного давления $p_a$. Это соотношение выражается формулой $p_a = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность ртути, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота столба ртути. Из формулы видно, что высота $h$ прямо пропорциональна давлению $p_a$.

Вес столба ртути $P_{ртути}$ равен произведению его массы на ускорение свободного падения: $P_{ртути} = m_{ртути} \cdot g$. Масса ртути в трубке $m_{ртути}$ зависит от ее объема $V_{ртути}$, который равен произведению площади поперечного сечения трубки $S$ на высоту столба $h$: $V_{ртути} = S \cdot h$. Следовательно, вес ртути можно выразить как $P_{ртути} = \rho \cdot S \cdot h \cdot g$.

Поскольку показания динамометра $F = P_{трубки} + P_{ртути}$, а вес самой трубки $P_{трубки}$ является постоянной величиной, то любые изменения веса ртути $P_{ртути}$ напрямую отразятся на показаниях прибора.

• Когда атмосферное давление $p_a$ увеличивается, высота столба ртути $h$ также увеличивается. Это приводит к увеличению массы и веса ртути в трубке, поэтому показания динамометра растут.
• Когда атмосферное давление $p_a$ уменьшается, высота столба $h$ падает. В результате масса и вес ртути в трубке уменьшаются, и показания динамометра также уменьшаются.

Ответ: Да, показания динамометра будут меняться. При увеличении внешнего давления они будут увеличиваться, а при уменьшении — уменьшаться.