Задание №319

Оказывает ли жидкость давление на стенки и дно сосуда в условиях невесомости, например на борту искусственного спутника Земли?

Решение

Сосуд находится на борту искусственном спутнике Земли, т.е. в космосе, где отсутствует атмосфера.
В невесомости, где нет силы притяжения любая жидкость принимает форму шара. Жидкость находится в сосуде, то при принятии ей шарообразной формы, она будет давить на стенки и дно сосуда, тем самым создавая давление.

Задание №320

Производит ли жидкость давление на дно и стенки сосуда на Луне? Почему? А на Марсе?

Решение

Производит, т.к. на Луне и Марсе есть сила притяжения. Но давление будет меньше, чем на Земле.

Задание №321

Из небольшого отверстия в боковой стенке сосуда вытекает струя воды. Что произойдёт с вытекающей из сосуда струёй воды, если сосуд начнёт свободно падать? Сопротивлением окружающего воздуха пренебречь.

Решение

Если сопротивление воздуха от­сутствует, то вода в свободно падающем сосуде находится в состоянии невесомос­ти, т. е. не производит давления на дно и стенки сосуда. Следовательно, вода из отверстия вытекать не будет.

Задание №322

Водолаз для погружения на глубину 150 м надевает лёгкий скафандр. Почему водолазу воздух подают под давлением, равным давлению воды на глубине, на которой он находится?

Решение

Для уравновешивания внешнего давления воды. Давление в легких должно совпадать с внешним давлением.

Задание №323

Герой книги Ж. Кусто «В мире безмолвия» рассказывает: «На глубине шести футов (фут примерно равен 1,83 м) уже было тихо и спокойно, но катящиеся наверху валы давали о себе знать до глубины в двадцать футов ритмичным усилением давления на барабанные перепонки». Объясните явление.

Решение

Давление внутри жидкости про­порционально глубине погружения. При наличии волн толщина слоя воды над аквалангистом периодически изменялась. Это приводило к изменению давления, что и ощущали барабанные перепонки аквалангиста.

Задание №324

Сосуды (рис. 25) имеют приставное дно, которое отрывается под действием силы 20 Н. Оторвется ли дно, если в сосуды налить воду объёмом 2 л; поставить гирю весом 20 Н? Почему?
рис. 25

Решение

Дано:
F = 20 Н;
$V_{1} = 2$ л;
$P_{2} = 20$ Н;
$ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$.
Найти?
$F < F_{1}$ − ?
$F < F_{2}$ − ?
СИ:
$V_{1} = 0,002м^{3}$;
Решение:
p = gρh;
$p=\frac{F}{S}$;
$gρh = \frac{F}{S}$;
F = gρhS = gρV;
g = 9,8 Н/кг;
$F_{1} = 9,8 * 1000 * 0,002 = 19,6$ Н;
$F > F_{1}$, таким образом, дно у сосудов не оторвётся, т.к. сила давления жидкости меньше 20 Н.
Если на дно поставить гирю весом 20 Н, то приставное дно оторвётся, т.к. $F = P = F_{2}$.
Ответ: Если в сосуды налить воду объёмом 2 л, дно у сосудов не оторвётся.
Если на дно поставить гирю весом 20 Н, то приставное дно оторвётся.

Задание №325

Нарисуйте несколько сосудов разной формы, но одинаковой площади дна. Если такие сосуды наполнить жидкостью до одинаковой высоты, то будет ли равным давление на дно сосудов; сила давления? Почему?

Решение

Давление на дно сосудов будет равным, т.к. оно зависит от плотности жидкости и высоты столба жидкости и не зависит от формы сосуда. Плотность жидкости и высота столба жидкости в трех сосудах равны.
Сила давления в трех сосудах будет равной, т.к. сила давления при одинаковом давлении зависит от площади дна сосуда, которая в трех сосудах равна.

Задание №326

Нарисуйте несколько сосудов разной формы и разной площади дна. Если такие сосуды наполнить жидкостью до одинаковой высоты, то будет ли равным давление на дно сосудов; сила давления? Почему?

Решение

Давление на дно сосудов будет равным, т.к. оно зависит от плотности жидкости и высоты столба жидкости и не зависит от формы сосуда, площади дна. Плотность жидкости и высота столба жидкости в трех сосудах равны.
Сила давления в трех сосудах будет разной, т.к. сила давления при одинаковом давлении зависит от площади дна сосуда, которая в трех сосудах различна.

Задание №327

Бутылка наполнена жидкостью до высоты 15 см. Сравните давления на дно бутылки для случаев, когда в бутылку налиты вода, молоко, керосин и ртуть.

Решение

Дано:
h = 15 см;
$ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$;
$ρ_{м} = 1030 кг/м^{3}$;
$ρ_{к} = 800 кг/м^{3}$;
$ρ_{рт} = 13600 кг/м^{3}$.
Найти:
p − ?
СИ:
h = 0,15 м;
Решение:
p = gρh;
g = 9,8 Н/кг;
$p_{в} = 9,8 * 1000 * 0,15 = 1470$ Па;
$p_{м} = 9,8 * 1030 * 0,15 = 1514$ Па;
$p_{к} = 9,8 * 800 * 0,15 = 1176$ Па;
$p_{рт} = 9,8 * 13600 * 0,15 = 19992$ Па.
$p_{рт} > p_{м} > p_{в} > p_{к}$.
Ответ: $p_{рт} > p_{м} > p_{в} > p_{к}$.

Задание №328

На пробку, вставленную в горлышко сосуда с водой (рис. 26), действует сила 2Н. Найдите силу давления на внутреннюю поверхность сосуда площадью 100 $см^{2}$. Площадь сечения пробки 2 $см^{2}$. Чему равны давление и сила давления на площадку А (S = 2 $см^{2}$)? Силу тяжести воды не учитывать.
рис. 26

Решение

Дано:
F = 2Н;
$S = 100 см^{2}$;
$S_{пр} = 2 см^{2}$.
$S_{А} = 2 см^{2}$.
Найти:
$F_{S}$ − ?
$p_{A}$ − ?
$F_{A}$ − ?
СИ:
$S = 0,01 м^{2}$;
$S_{пр} = 0,0002 м^{2}$.
$S_{А} = 0,0002 м^{2}$.
Решение:
Давление на пробку равно:
$p =\frac{F}{S}$;
$p =\frac{2}{0,0002} = 10000 Па$;
По закона Паскаля это давление передается в любую точку без изменений во всех направлениях, и т.к. по условию силу тяжести воды не нужно учитывать, то сила давления на внутреннюю поверхность сосуда площадью 100 $см^{2}$ равна:
$F_{S} = pS$;
$F_{S} = 10000 * 0,01 = 100$ Н.
Сила давления на площадку А равна силе давления на пробку, т.к. их площади равны.
$F_{A}$ = 2 Н.
$p_{A} =\frac{2}{0,0002} = 10000 Па$.
Ответ: 100 Н; 2 Н; 10000 Па.