Экспериментальное задание, страница 143 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Экспериментальное задание

Заполните прозрачную гибкую трубку подкрашенной жидкостью. Измените положение одного конца трубки относительно другого: поднимите выше, опустите ниже, наклоните под некоторым углом, удалите в сторону, приблизьте. Что можно сказать об уровне свободных поверхностей жидкости? Где и как можно использовать эту трубку с жидкостью?

Что можно сказать об уровне свободных поверхностей жидкости?

Прозрачная гибкая трубка, частично заполненная подкрашенной жидкостью, представляет собой пример сообщающихся сосудов. Согласно закону сообщающихся сосудов, в открытых сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном горизонтальном уровне. Это происходит потому, что на свободные поверхности жидкости в обоих концах трубки действует одинаковое атмосферное давление, и жидкость находится в равновесии под действием силы тяжести. Давление на любой глубине $\text{h}$ в покоящейся жидкости определяется формулой $p = p_{атм} + \rho g h$, где $p_{атм}$ — атмосферное давление, $\rho$ — плотность жидкости, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Равновесие достигается, когда давление на любом горизонтальном уровне одинаково, что возможно только при равенстве высот $\text{h}$ столбов жидкости. Поэтому, как бы мы ни изменяли положение концов трубки (поднимали, опускали, наклоняли, удаляли или приближали друг к другу), свободные поверхности жидкости в них всегда будут находиться на одной и той же высоте.

Ответ: Свободные поверхности жидкости в обоих концах трубки всегда будут находиться на одном и том же горизонтальном уровне, независимо от взаимного расположения концов трубки.

Где и как можно использовать эту трубку с жидкостью?

Описанное устройство представляет собой простейший измерительный прибор, который называется водяным уровнем или гидроуровнем. Его используют для определения и разметки горизонтальных линий и плоскостей, особенно на больших расстояниях или в местах, где использование обычного пузырькового уровня затруднительно.

Принцип использования следующий: трубку заполняют подкрашенной водой так, чтобы не было пузырьков воздуха. Затем концы трубки разносят к точкам, которые нужно проверить или выставить по одному уровню. Один конец трубки прикладывают к исходной точке или метке, а второй перемещают вверх или вниз до тех пор, пока уровень жидкости в нем не совпадет с уровнем жидкости в первом конце. Сделав отметку по уровню жидкости во втором конце, получают точку, находящуюся на той же горизонтали, что и первая.

Такой прибор широко применяется в строительстве и ремонте (для выравнивания фундамента, стяжки пола, установки подоконников и дверных коробок, монтажа подвесных потолков), в ландшафтном дизайне (для планировки участков, создания ровных дорожек и террас), а также в быту (для ровной установки полок, карнизов, картин).

Ответ: Эту трубку можно использовать в качестве водяного уровня (гидроуровня) в строительстве, ремонте и ландшафтном дизайне для точной разметки горизонтальных линий и выравнивания поверхностей.