Номер 3, страница 151 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 44. Манометры. Поршневой жидкостный насос. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 3, страница 151.

3. Как с помощью жидкостного манометра показать, что давление жидкости на одной глубине по всем направлениям одинаково?

Как с помощью жидкостного манометра показать, что давление жидкости на одной глубине по всем направлениям одинаково?

Для того чтобы экспериментально продемонстрировать, что давление внутри покоящейся жидкости на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям, необходимо провести следующий опыт, который является наглядным подтверждением закона Паскаля.

Необходимое оборудование:
- Открытый жидкостный манометр — прибор в виде U-образной трубки, частично заполненной подкрашенной жидкостью (например, водой).
- Специальный датчик давления — обычно это небольшая полая круглая коробочка, одна из поверхностей которой затянута тонкой упругой резиновой пленкой (мембраной). Эта коробочка с помощью гибкой трубки соединена с одним из колен манометра.
- Высокий и широкий сосуд с исследуемой жидкостью (например, стеклянный цилиндр с водой).

Ход эксперимента:
1. Датчик давления, соединенный с манометром, погружают в сосуд с жидкостью на определенную глубину $h$.
2. Давление, создаваемое столбом жидкости на этой глубине, действует на мембрану датчика. Это давление передается через воздух в соединительной трубке на поверхность жидкости в том колене манометра, к которому подключен датчик.
3. Под действием этого дополнительного давления уровень жидкости в одном колене манометра опустится, а в другом (открытом) — поднимется. Возникшая разность уровней $\Delta h$ в коленах манометра является мерой избыточного давления жидкости на глубине погружения датчика.
4. Далее, не изменяя глубину погружения центра мембраны, датчик начинают медленно поворачивать, ориентируя его мембрану в разных направлениях: вертикально вверх, вертикально вниз, горизонтально (вправо, влево), а также под различными углами.

Наблюдение и вывод:
В ходе эксперимента наблюдают, что при вращении датчика на постоянной глубине разность уровней жидкости $\Delta h$ в коленах манометра остается неизменной. Так как измеряемое избыточное давление $p$ пропорционально этой разности уровней ($p = \rho_{м} g \Delta h$, где $\rho_{м}$ — плотность жидкости в манометре), то постоянство $\Delta h$ доказывает, что давление, оказываемое жидкостью на мембрану, не зависит от ее ориентации в пространстве.

Таким образом, данный опыт наглядно доказывает, что давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям.

Ответ: Необходимо погрузить датчик жидкостного манометра в жидкость на определенную глубину. Сохраняя глубину погружения постоянной, следует вращать датчик, направляя его чувствительную мембрану в разные стороны (вверх, вниз, вбок). При этом показания манометра (разность уровней жидкости в его коленах) меняться не будут. Это и является экспериментальным доказательством того, что давление на одной глубине одинаково по всем направлениям.