Номер 1, страница 36 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 9. Давление в жидкости и газе. Задание 8 - номер 1, страница 36.

Условие.

1. Какая модель использовалась при выводе формулы для расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда? Зачем при выводе этой формулы нужно было использовать модель? Является ли полученная формула точной? Когда её можно и когда нельзя применять? Какие ещё модели мы использовали при исследовании физических явлений?

Решение.

Какая модель использовалась при выводе формулы для расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда?
При выводе формулы для расчёта гидростатического давления жидкости $p = \rho g h$ использовалась физическая модель идеальной несжимаемой жидкости. Основные допущения этой модели заключаются в том, что жидкость считается абсолютно несжимаемой (её плотность $\rho$ постоянна), однородной, лишённой вязкости (внутреннего трения) и находящейся в состоянии покоя. Также предполагается, что жидкость находится в однородном поле тяжести, где ускорение свободного падения $\text{g}$ является константой.
Ответ: Использовалась модель идеальной несжимаемой жидкости, находящейся в состоянии покоя в однородном поле тяжести.

Зачем при выводе этой формулы нужно было использовать модель?
Модель необходима для упрощения реального физического явления, которое в действительности намного сложнее. Использование модели позволяет отвлечься от второстепенных факторов (таких как слабая сжимаемость реальной жидкости, зависимость её плотности от температуры, силы поверхностного натяжения) и сосредоточиться на главной причине возникновения давления — весе столба жидкости. Такое упрощение делает задачу решаемой с помощью относительно простых математических методов и позволяет вывести универсальную формулу, применимую в широком диапазоне условий.
Ответ: Модель была нужна для упрощения реальной физической системы, чтобы выделить ключевые факторы и получить простую математическую формулу для расчёта давления.

Является ли полученная формула точной?
Нет, формула $p = \rho g h$ не является абсолютно точной, так как она выведена для идеализированной модели. Она представляет собой приближение. В реальности любая жидкость в некоторой степени сжимаема, её плотность может незначительно изменяться с глубиной и температурой, а ускорение свободного падения $\text{g}$ не является строго постоянным. Однако для большинства инженерных и бытовых задач (например, расчёт давления в водоёме или в гидравлической системе) точность этой формулы более чем достаточна, так как отклонения от идеальной модели пренебрежимо малы.
Ответ: Нет, формула не является абсолютно точной, но она является очень хорошим приближением для большинства практических случаев.

Когда её можно и когда нельзя применять?
Формулу $p = \rho g h$ можно применять, когда:
1. Рассматриваемая жидкость является практически несжимаемой (например, вода, масло, ртуть).
2. Высота столба жидкости $\text{h}$ не настолько велика, чтобы изменения плотности $\rho$ и ускорения свободного падения $\text{g}$ стали существенными.
3. Жидкость находится в состоянии покоя (в равновесии).
Формулу нельзя применять (или она требует существенных уточнений) для:
1. Газов, так как они легко сжимаемы и их плотность сильно зависит от высоты.
2. Движущихся жидкостей (это область изучения гидродинамики).
3. Ситуаций, требующих высокой точности при очень больших глубинах (например, в океанологии), где сжимаемость воды становится заметной.
4. Условий, где значительную роль играют капиллярные явления (в очень тонких трубках).
Ответ: Формулу можно применять для покоящихся, практически несжимаемых жидкостей при не очень больших перепадах высот. Нельзя применять для газов, движущихся жидкостей и в случаях, где важны изменения плотности и ускорения свободного падения.

Какие ещё модели мы использовали при исследовании физических явлений?
В физике используется множество различных моделей для описания и изучения явлений. Вот некоторые из них:
• Материальная точка — объект, размерами и формой которого можно пренебречь при описании его движения. Используется в механике.
• Абсолютно твёрдое тело — тело, деформацией которого можно пренебречь; расстояние между любыми двумя его точками всегда остаётся постоянным.
• Идеальный газ — модель газа, в которой пренебрегают размерами молекул и силами взаимодействия между ними, а учитывают только их кинетическую энергию и упругие столкновения.
• Математический маятник — материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Используется для изучения колебательных процессов.
• Световой луч — модель в геометрической оптике; линия, вдоль которой распространяется свет. Позволяет пренебречь волновыми свойствами света.
Ответ: Материальная точка, абсолютно твёрдое тело, идеальный газ, математический маятник, световой луч и многие другие.