§38. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля

Вопросы

1. Как передают давление жидкости и газы?

Ответ:

Распределение давления, производимого на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всем объеме, во всех направлениях.

2. Пользуясь рисунком 99, объясните, почему жидкости и газы передают давление во все стороны без изменений.

рис. 99. Передача давления частицам газа (или жидкости) вследствие движения молекул

Ответ:

Взгляните на рисунок 99, на нем изображён сосуд, в котором содержится газ. Частицы этого газа равномерно распределены по всему объему емкости. При этом сверху сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.
В случае если мы начнем перемещать поршень вниз, то молекула газа будут занимать меньший объем, их плотность увеличится, равномерно распределенное давление во всем объеме будет действовать на стенки сосуда. Давление увеличится. (рис. 99, б). При подъеме поршня, молекулы разойдутся в пространстве сосуда, их удары о стенки и между собой станут более редкими. Давление упадет.  (рис. 99, в). Из этого опыта можно сделать вывод, что давление газа зависит от ряда факторов, от воздействующей силы, от ограниченности объема. При сжатии газа давление возрастает, при увеличении объема давление падает.

3. На каком опыте можно показать особенность передачи давления жидкостями и газами?

Ответ:

рис. 100. Передача давления во все стороны без изменений: а — жидкостями; б — газами.

Опыт
 Посмотрите на рисунок 100, на нем изображён эластичный полый шар, с пробитыми по поверхности отверстиями. К этому шару присоединяем цилиндр, по типу воздушного насоса. Если в этот шар набрать воды и подать ее через этот цилиндр с давлением в шар, то вода польётся равномерно из всех отверстий шара.
 Можно сделать вывод о том, что давление поршня передаётся в каждую точку жидкости, заполняющей объем шара. В результате вода под давлением выталкивается из отверстий в шаре в виде одинаковых струек.
Если шар заполнить газом с подкрашенным дымом, то при подачи газа из трубки, из всех отверстий шара начнет выходить этот самый дым (рис. 100, б). Это еще раз подтверждает тот факт, что и газы передают производимое на них давление во все стороны без изменений.

4. При изготовлении бутылок через трубку вдувают воздух, и расплавленное стекло принимает нужную форму (см. рис. 29). Какое физическое явление здесь используют?

Ответ:

При изготовлении бутылок применяется закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях.

Упражнение 16

1. По рисунку 101 объясните передачу давления твёрдым, сыпучим телами и жидкостью. Изобразите стрелками, как передаётся давление.

рис. 101.

Ответ:

твердое тело, в данной случае брусок, воспринимает давление и передает его по вектору приложения силы. По крайней мере это правило действительно до разрушения твердого тела. В жидкости и в газе из за отсутствия сохранять форму, давление передается равномерно по всему объему в котором находится среда.

2. На рисунке 102 показаны два сосуда, заполненные газом. Масса газов одинакова. В каком сосуде давление газа на дно и стенки сосуда больше? Ответ обоснуйте.

рис. 102

Ответ:

Получается, что одна и та же масса, заключен в разные по объему баллоны. Так как желтый баллон визуально меньше по объему, то одна и та же масса газа по сравнению с красным баллоном будет создавать в нем повышенное давление. В желтом баллоне давление на стенки и дно выше, чем в красном.

3. Автомашину заполнили грузом. Изменилось ли давление в камерах колёс автомашины? Одинаково ли оно в верхней и нижней частях камеры?

Ответ:

Да, при загрузке машины любым грузом, возрастает усилие давления на них, сила. В итоге из за эластичности баллона шины, объем стремиться уменьшиться, а газ противодействует этой силе. Это значит, что давление в шине возрастет. Однако из за свойства равномерно распределяться по объему, давление будет также действовать равномерно на верхнюю, нижнюю, боковые части камеры.

4. Объясните явление, показанное на рисунке 103. Как изменится наблюдаемое явление, если увеличить сжатие?

рис. 103

Ответ:

Шарик находится под давлением воды, которая налита в него. Как только образуется отверстие, вода выходит из шарика, так как там нет сопротивления для сдерживания давления. При увеличении этого самого давления, путем нажатия на шарик, увеличивается и расход воды. Струя бьет сильнее.

Задание

• Из пластмассовой бутылочки с завинчивающейся пробкой изготовьте прибор для демонстрации закона Паскаля (придумайте сами, как это сделать, опробуйте прибор).

Ответ:

Вначале сделаем в небольшой бутылке равномерно мелкие отверстия, скажем пробьем шилом, по всему ее телу. Далее как часто можно увидеть в роликах на ютюбе нальем в нее газировки и бросим Ментос. Начнется химическая реакция, которая спровоцирует повышение давления и мы увидим, что там, где газировка сочилась из маленьких отверстий, она начнет литься струями. Причем это можно будет видеть из всех отверстий, а значит это укажет нам на то, что давление равномерно распределено в объеме бутылки, что закон Паскаля действует.
* проводим опыт на улице!!! Бутылку после опыта выбрасываем в урну.