Номер 3, страница 103 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

3. На каком оборудовании и как проводится опыт, изображённый на рисунке 62? Какое физическое явление в данном случае демонстрируется, в чём оно заключается и какой физический закон лежит в основе этого явления?

Примечание: резиновая трубка была расположена вертикально до тех пор, пока через неё не начали пропускать воду.

Рис. 62

На каком оборудовании и как проводится опыт, изображённый на рисунке 62?

Для проведения опыта используется следующее оборудование: лабораторный штатив с зажимом (лапкой), стеклянная воронка, гибкая резиновая трубка, сосуд с водой (в данном случае чайник) и лоток (кювета) для сбора вытекающей воды.

Порядок проведения опыта следующий:

1. Воронка закрепляется в зажиме штатива.
2. К её нижнему узкому концу присоединяется резиновая трубка так, чтобы она свободно свисала в вертикальном положении (как указано в примечании к задаче).
3. Под нижний конец трубки ставится лоток.
4. Из чайника в воронку начинают непрерывно лить воду.
5. Когда вода начинает течь сплошной струёй по трубке, наблюдается, что трубка изгибается и отклоняется от вертикального положения.

Ответ: Опыт проводится с использованием штатива, воронки, гибкой резиновой трубки, сосуда с водой и лотка. Воду наливают в воронку, соединённую с вертикально висящей трубкой, в результате чего текущая по трубке вода заставляет её изгибаться.

Какое физическое явление в данном случае демонстрируется, в чём оно заключается?

В данном опыте демонстрируется явление уменьшения давления в потоке движущейся жидкости. Это является проявлением так называемого эффекта Бернулли.

Суть явления заключается в следующем: согласно закону Бернулли, в тех областях потока жидкости (или газа), где скорость движения выше, статическое давление ниже. Когда вода с высокой скоростью протекает по резиновой трубке, давление внутри неё становится значительно меньше, чем статическое атмосферное давление снаружи трубки. Из-за этой разницы давлений возникает сила, действующая на стенки трубки и направленная из области высокого давления (снаружи) в область низкого давления (внутрь). Эта сила сжимает гибкую трубку, что и приводит к её изгибу.

Ответ: Демонстрируется явление уменьшения давления в потоке движущейся жидкости (проявление закона Бернулли). Оно заключается в том, что из-за высокой скорости потока воды давление внутри трубки становится меньше атмосферного давления снаружи, что вызывает сжатие и изгиб трубки.

Какой физический закон лежит в основе этого явления?

В основе этого явления лежит фундаментальный закон гидро- и аэродинамики — закон Бернулли.

Этот закон описывает связь между давлением, скоростью и высотой в движущемся потоке идеальной жидкости (жидкости без вязкости). Уравнение Бернулли утверждает, что вдоль линии тока сумма статического, динамического и гидростатического давлений остаётся постоянной:

$p + \frac{\rho v^2}{2} + \rho gh = \text{const}$

где $p$ — статическое давление в потоке, $\rho$ — плотность жидкости, $v$ — скорость течения жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота над некоторым условным уровнем. Для данного опыта ключевым является соотношение между скоростью $v$ и давлением $p$: увеличение скорости потока воды внутри трубки приводит к уменьшению её статического давления по сравнению с давлением неподвижного воздуха снаружи.

Ответ: В основе этого явления лежит закон Бернулли.