Задание №406

Рассмотрите и опишите устройство и действие:
а) велосипедного насоса;
б) сифона для переливания жидкости.

Решение

а) Когда ручку насоса тянут вправо, поршень 1 не прилегает к стенкам насоса и поэтому пропускает в насос окружающий воздух. При этом клапан 2 (ниппель) закрыт и не выпускает воздух из велосипедной камеры 3 (рис. а).
Когда же ручку толкают влево, поршень плотно прилегает к стенкам насоса, сжимая воздух в насосе. Под давлением сжатого воздуха ниппель открывается, пропуская сжатый воздух в камеру (рис. б) .

Решение б
Вода может быть перелита при помощи трубки, предварительно на­полненной водой. Один конец трубки должен быть помешен в бак ниже поверхности воды, а другой располага­ться ниже уровня воды в этом баке. Трубку можно наполнить водой, за­крыв один ее конец пальцем, пока в нее вливается вода до заполнения. Затем закрываются оба ее конца и один конец опускается в воду в баке, другой помещается над сосудом ниже уровня воды в баке. Можно поместить трубку в бак, а воздух из трубки высосать. При этом уменьшается давление остающегося в трубке воздуха.
Атмосферное давление, воздействуя на поверхность воды в баке, втолкнет воду в трубку, и, поскольку уровень воды в правом колене трубки ниже уровня воды в баке, вода начнёт вы­текать из бака. Жидкость переходит в область низкого давления.

Задание №407

Как действует насос, изображённый на рисунке 42? Для чего нужна воздушная камера А? Где применяют такие насосы?
рис. 42

Решение

Рукоятка давит на поршень, это давление переда­ется на клапан слева (открывает его) и клапан снизу (закры­вает его). Через клапан слева вода выходит через трубку наружу. Рукоятка поднимает поршень вверх, закрывает клапан слева, атмосферное давление давит на воду в нижнем сосуде, она открывает клапан снизу, через который заполняет ка­меру. Насос с воздушной камерой создаёт непрерывный напорный поток воды за счёт сжатого воздуха в камере.
Данные насосы применяют для подъема воды из скважины и колодцев.

Задание №408

Найдите ошибку в проекте водяной насосной установки
(рис. 43). Почему при такой установке насос не может качать воду? Сделайте необходимое исправление в проекте.
рис. 43

Решение

При нормальном атмосферном давлении вода не может быть поднята всасывающим насосом выше 10,3 м.

Задание №409

Куда легче двигать поршень (рис. 44) − вверх или вниз? Почему? Будут ли работать в состоянии невесомости поршневые насосы; ртутные манометры?
рис. 44

Решение

Вверх. При движении вверх преодолевается атмосферное давление, при движении вниз под поршнем создается давление чуть больше атмосферного.
В состоянии невесомости поршневые насосы; ртутные манометры работать не будут. Необходимо наличие атмосферного давления.

Задание №410

Б. Паскаль в г. Руане установил водяной барометр. Какой высоты столб воды в этом барометре при нормальном атмосферном давлении?

Решение

Дано:
p= 760 мм.рт.ст;
ρ = 1000 кг/$м^{3}$.
Найти:
h − ?
Решение:
p = gρh;
$h=\frac{p}{gρ}$;
1 мм.рт.ст.=133,3 Па;
$h=\frac{760*133,3}{9,8 * 1000}$ = 10,3 м
Ответ. 10,3 м.

Задание №411

На какую наибольшую высоту можно поднять поршневым насосом бензин; ртуть?

Решение

Дано:
p= 101325 Па;
$ρ_{б}$= 710 кг/$м^{3}$;
$ρ_{рт}$= 13600 кг/$м^{3}$
Найти:
$h_{б}$−?
$h_{рт}$ −?
Решение:
Ртуть можно поднять на 760 мм по определению давления ртутного столба. Можно подтвердить расчётом:
p = gρh;
$h=\frac{p}{gρ}$;
g = 9,8 Н/кг
$h_{рт}=\frac{101325}{9,8 * 13600}$ = 0,76 м = 760 мм.
$h_{б}=\frac{101325}{9,8 * 710}$ = 14,6 м.
Ответ: 760 мм, 14,6 м.

Задание №412

Какова сила давления воздуха при нормальном атмосферном
давлении, сжимающая магдебургские полушария, из которых выкачан воздух, если площадь поверхности полушарий 1500 $см^{2}$?

Решение

Дано:
p= 100000 Па;
S = 1500 $см^{2}$;
Найти:
F − ?
СИ:
S = 0,15 $м^{2}$.
Решение:
$p=\frac{F}{S}$;
F = pS;
F = 100000 * 0,15 = 15000 Н = 15 кН.
Ответ: 15 кН.

Задание №413

Рассчитайте силу давления воздуха, которая действует на книгу, лежащую на столе при нормальном атмосферном давлении, если площадь поверхности книги 300 $см^{2}$. Почему легко поднять книгу со стола?

Решение

Дано:
p= 100000 Па;
S = 300 $см^{2}$;
Найти:
F − ?
СИ:
S = 0,03 $м^{2}$.
Решение:
$p=\frac{F}{S}$;
F = pS;
F = 100000 * 0,03 = 3000 Н = 3 кН.
Ответ: 3 кН.
Книгу легко поднять со стола, потому что с какой силой она давит на стол, с такой же силой стол давит на книгу.

Задание №414

Площадь поверхности грудной клетки у человека 600 $см^{2}$. Найдите силу давления на грудную клетку, когда аквалангист стоит на берегу моря и когда он погрузился под воду на глубину 20 м. Атмосферное давление считать нормальным.

Решение

Дано:
$p_{1}= 100000$ Па;
S = 600 $см^{2}$;
h = 20 м;
$ρ_{в} = 1030 кг/м^{3}$;
Найти:
$F_{1}$ − ?
$F_{2}$ − ?
СИ:
S = 0,06 $м^{2}$.
Решение:
Найдем силу давления на грудную клетку на суше:
$p_{1}=\frac{F}{S}$;
$F_{1} = p_{1}S$;
$F_{1} = 100000 * 0,06 = 6000$ Н = 6 кН.
Найдем силу давления в воде:
$F_{2} = p_{2}S$;
$p_{2} = p + gρh$;
g ≈10 Н/кг;
$p_{2} = 100000 + 10 * 1030 * 20 = 306000$ Па;
$F_{2} = 306000 * 0,06 =18300$ Н = 18,3 кН.
Ответ: 6 кН; 18,3 кН.