Номер 2, страница 172 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 35. § 49. Плавание судов. Воздухоплавание. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 2, страница 172.

2*. Придумайте и постройте более совершенный «корабль», чем в задании 1. Сделайте действующую модель.

В качестве «более совершенного корабля» предлагается создать действующую модель парового катера с реактивным пульсирующим двигателем. В отличие от простого плавающего объекта (например, бумажного кораблика или плота, который можно было бы сделать в задании 1), эта модель способна самостоятельно передвигаться за счет преобразования тепловой энергии в кинетическую.

Концепция модели: Паровой катер «Поп-поп»

Это небольшая лодка, приводимая в движение простым тепловым двигателем. Двигатель состоит из небольшой камеры для кипячения воды (бойлера) и двух трубок, выходящих из нее. Нагрев воды от свечи приводит к созданию пара, который с силой выталкивает воду из трубок, создавая реактивную тягу. Затем в трубках создается разрежение, и они снова заполняются водой. Цикл повторяется, создавая характерный звук «поп-поп» и толкая лодку вперед.

Необходимые материалы и инструменты:

• Корпус: Водонепроницаемая основа. Подойдет пустой пакет из-под сока или молока (объемом 0.5-1 л), небольшой пластиковый контейнер или кусок пенопласта.
• Двигатель: Мягкая медная трубка диаметром 3-5 мм и длиной около 30 см.
• Источник тепла: Маленькая свеча (например, чайная свеча в гильзе).
• Инструменты: Ножницы, плоскогубцы, шило или гвоздь, водостойкий клей или герметик.

Решение

Пошаговая инструкция по сборке:

1. Изготовление двигателя. Возьмите медную трубку. Аккуратно, чтобы не переломить, намотайте ее среднюю часть на круглый предмет (например, маркер) 2-3 раза. У вас получится спираль — это будет бойлер. Оставшиеся концы трубки (сопла) отогните так, чтобы они были параллельны друг другу и смотрели в одном направлении.
2. Подготовка корпуса. Вырежьте из пакета или куска пенопласта форму лодки. В кормовой (задней) части проделайте два отверстия на расстоянии, равном расстоянию между концами медной трубки. Отверстия должны располагаться близко к днищу.
3. Сборка модели. Проденьте концы трубки в отверстия в корпусе так, чтобы спираль-бойлер оказалась внутри лодки, а концы-сопла выходили наружу сзади. Установите двигатель так, чтобы при плавании сопла находились под водой.
4. Герметизация. Тщательно заделайте щели вокруг трубок в корпусе водостойким клеем или герметиком, чтобы внутрь лодки не попадала вода. Дайте клею полностью высохнуть.
5. Установка источника тепла. Разместите чайную свечу внутри корпуса прямо под медной спиралью. Можно сделать для нее небольшую подставку из фольги.

Запуск и принцип действия:

1. Перед запуском необходимо «заправить» двигатель. Для этого опустите сопла в воду и через одно из них с помощью шприца или просто всасывая ртом (осторожно!) заполните всю трубку водой, пока из второго сопла не потечет вода. Это очень важно, так как сухой нагрев может повредить трубку и двигатель не запустится.
2. Поставьте лодку на воду в большой таз или ванну. Убедитесь, что сопла погружены в воду.
3. Зажгите свечу.
4. Через некоторое время (от 30 секунд до нескольких минут) вода в спирали закипит. Образовавшийся пар с силой вытолкнет воду из сопел. Согласно третьему закону Ньютона, сила действия (выброс воды назад) равна силе противодействия (движение лодки вперед).
5. После выброса пара в трубке создается область пониженного давления, и в нее засасывается новая порция холодной воды. Цикл повторяется, толкая лодку вперед пульсирующими рывками.

Чем эта модель совершеннее:

• Наличие двигателя: В отличие от пассивной модели, которая может только дрейфовать по течению или под действием ветра, этот корабль имеет собственную силовую установку и способен к самостоятельному движению.
• Демонстрация физических законов: Модель наглядно иллюстрирует принципы термодинамики (преобразование тепловой энергии в механическую) и реактивного движения (третий закон Ньютона).
• Более сложная конструкция: Сборка требует инженерного подхода, работы с разными материалами и понимания принципа действия, что делает ее более «совершенной» с технической точки зрения.

Ответ: Предложена и описана конструкция действующей модели парового катера с реактивным двигателем, работающим на тепле от свечи. Модель является «более совершенной» по сравнению с простым плавающим объектом, так как обладает собственной двигательной установкой, демонстрирует преобразование энергии и имеет более сложную конструкцию.