Номер 2, страница 173 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Проекты и исследования. Итоги главы 3. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 2, страница 173.

2. Изготовление моделей, макетов, приспособлений и объяснение принципов действия поилки для птиц, умывальника, фонтана, уровня.

Изготовление моделей, макетов, приспособлений и объяснение принципов действия поилки для птиц

Принцип действия автопоилки для птиц основан на законе сообщающихся сосудов и атмосферном давлении. Поилка состоит из двух основных частей: резервуара для воды (например, перевернутой бутылки) и поддона (миски). Резервуар наполняют водой и переворачивают, опуская его горлышко в поддон. Вода из резервуара будет вытекать в поддон до тех пор, пока уровень воды в поддоне не поднимется выше горлышка. В этот момент выход воды прекратится. Это происходит потому, что на поверхность воды в поддоне давит атмосферное давление, а внутри бутылки над водой находится запертый воздух, давление которого вместе с давлением столба воды уравновешивает внешнее атмосферное давление. Математически условие равновесия можно записать как $p_{атм} \approx p_{воздуха} + \rho g h$, где $p_{атм}$ — атмосферное давление, $p_{воздуха}$ — давление воздуха в бутылке, $\rho$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота столба воды в бутылке над уровнем воды в поддоне. Когда птицы пьют воду, ее уровень в поддоне понижается. Как только горлышко резервуара оказывается над водой, в него попадает пузырек воздуха, и порция воды выливается в поддон, восстанавливая прежний уровень. Этот процесс повторяется автоматически, поддерживая постоянный уровень воды в поддоне.

Простейшую модель можно изготовить из пластиковой бутылки и неглубокой тарелки. Наполните бутылку водой, закройте горлышко ладонью, быстро переверните и поставьте в тарелку. Затем уберите ладонь.

Ответ: Поилка для птиц работает на основе принципа сообщающихся сосудов и баланса между атмосферным давлением, давящим на воду в поддоне, и давлением внутри перевернутого резервуара с водой.

Изготовление моделей, макетов, приспособлений и объяснение принципов действия умывальника

Принцип действия простого (дачного) умывальника основан на действии гидростатического давления. Умывальник представляет собой емкость с водой, в нижней части которой находится выпускное отверстие с клапаном. В состоянии покоя клапан закрыт и не дает воде вытекать. Когда на клапан воздействуют (например, нажимают на его шток снизу вверх), он открывает отверстие. Под действием силы тяжести и создаваемого столбом жидкости гидростатического давления вода устремляется наружу. Давление столба жидкости на дно сосуда рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота столба воды. Чем выше уровень воды в умывальнике, тем больше давление и тем сильнее струя.

Простейшую модель можно сделать из пластиковой бутылки, проделав в ее нижней части небольшое отверстие. Отверстие можно затыкать пальцем или небольшой пробкой, имитируя работу клапана.

Ответ: Простой умывальник работает благодаря гидростатическому давлению, которое создается столбом воды в емкости и выталкивает воду наружу при открытии клапана.

Изготовление моделей, макетов, приспособлений и объяснение принципов действия фонтана

Действие фонтанов основано на законе сообщающихся сосудов или на работе насоса. В простейшем случае, если фонтан не использует насос, он работает по принципу сообщающихся сосудов. Для этого резервуар с водой должен быть расположен значительно выше, чем сопло фонтана. Резервуар и сопло соединены трубой. Согласно закону сообщающихся сосудов, жидкость в них стремится установиться на одном уровне. Так как вода в резервуаре находится выше, создаваемое ею гидростатическое давление выталкивает воду из сопла вверх. Теоретически вода может подняться до уровня воды в резервуаре, но на практике из-за потерь энергии на трение высота струи всегда несколько меньше. Большинство современных фонтанов используют электрические насосы, которые принудительно создают высокое давление, выталкивая воду из сопла на большую высоту. Вода затем стекает в бассейн и снова забирается насосом, циркулируя по замкнутому кругу.

Простейшую модель фонтана, работающего по принципу сообщающихся сосудов, можно создать с помощью большой бутылки с водой, установленной на возвышении (например, на столе), и гибкой трубки, один конец которой опущен в бутылку почти до дна, а другой (сопло) находится ниже уровня воды в бутылке. Вода самотеком будет выходить из трубки, создавая небольшую струю.

Ответ: Фонтан работает либо на принципе сообщающихся сосудов, когда вода из высоко расположенного резервуара под давлением вытекает из низко расположенного сопла, либо с помощью насоса, который принудительно создает давление в системе.

Изготовление моделей, макетов, приспособлений и объяснение принципов действия уровня

Речь идет о гидростатическом уровне (также известном как водяной или шланговый уровень). Его действие целиком и полностью основано на основном свойстве сообщающихся сосудов: в сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости, находящейся в покое, устанавливаются на одном горизонтальном уровне (при условии, что давление над поверхностями одинаково, т.е. равно атмосферному). Гидростатический уровень представляет собой длинную гибкую прозрачную трубку (шланг), частично заполненную подкрашенной жидкостью. Концы трубки являются сообщающимися сосудами. Если поднять оба конца вверх, то уровни жидкости в них всегда будут находиться на одной и той же высоте, независимо от того, как изогнут шланг между ними. Это позволяет с высокой точностью переносить горизонтальные отметки на большие расстояния и на поверхности сложной формы, например, при строительных работах.

Моделью такого прибора является сам прибор. Его легко изготовить из длинного отрезка прозрачного гибкого шланга, купленного в хозяйственном магазине, и небольшого количества подкрашенной воды.

Ответ: Гидростатический уровень работает на основе закона сообщающихся сосудов, согласно которому свободные поверхности покоящейся однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне.