Задачі та вправи: 223

223. Два циліндри сполучаються між собою за допомогою трубки. Циліндри закриті поршнями, вагою і тертям об стінки яких можна знехтувати. На малий поршень поставили гирю так, як показано на малюнку 168. Визначте масу гирі, яку потрібно поставити на великий поршень для того, щоб система залишалася в рівновазі. У сі елементи малюнка зображено в однаковому масштабі.

Дано:F1 = 10 кг d1 = 25 см d2 = 50 см	Розв'язання:Знаємо що для гідравлічного пресу відношення силF1F2 = S1S2 , тоді F2 = F1S2S1 .Знаходимо числове значення: S2 = 1962,5см2
F2 - ?

S₁ = πr² = 3,14 ∙ (12,5 см²)² = 420,625 см².

F₂ = 10 кг ∙ 1962,5 см2420,625 см2 = 40 кг.

Відповідь: сила на другому поршні дорівнює 40 кг.

§34. Сполучені посудини

Запитання до вивченого

1. Які посудини називають сполученими?

З’єднані між собою посудини, в яких рідина може вільно перетікати з однієї посудини в іншу, називають сполученими посудинами.

2. У чому полягає закон сполучених посудин?

Вільні поверхні нерухомої однорідної рідини у сполучених посудинах будь-якої форми перебувають на однаковому рівні.

3. Як установлюються поверхні однорідної рідини у сполучених посудинах?

У сполучених, посудинах вільні поверхні однорідної рідини встановлюються на одному рівні.

4. Як установлюються поверхні різнорідних рідин у сполучених посудинах?

Висоти різнорідних рідин, відлічувані від рівня поверхні їх з’єднання, у сполучених посудинах обернено пропорційні їх густинам.

5. Наведіть приклади сполучених посудин.

Прикладами сполучених посудин є: лійка, яку використовують для поливання рослин; водомірне скло парового котла для визначення рівня води в котлі; водяний рівень — для проведення горизонтальної лінії на горбистій місцевості.

6. Чому водонапірні башти будують завжди на найвищих місцях і піднімають їх вище за всі будівлі, що живляться від башти водою?

Водонапірна мережа с розгалуженою системою сполучених посудин. Щоб вода витікала в найвищому місці водонапірної мережі, треба бак водонапірної башти розміщувати не нижче від цього місця.

§35. Атмосферний тиск. Барометри

Запитання до вивченого

1. Унаслідок чого створюється атмосферний тиск?

Тиск, який створює атмосфера на всі тіла, що в ній перебувають, а також на земну поверхню, називають атмосферним тиском.

2. Що доводить дослід Торрічеллі?

Результати досліду Торрічеллі пояснив так: «До цього часу існувала думка, ніби сила, яка не дає змоги ртуті, проти її природної властивості, падати вниз, міститься всередині верхньої частини трубки, тобто — або в пустоті, або в розрідженій речовині. Однак я стверджую, що ця сила — зовнішня і що ця сила береться ззовні. На поверхню рідини, яка знаходиться в посудині, діють своєю важкістю 50 міль повітря. Що ж дивного, якщо ртуть піднімається настільки, щоб урівноважити важкість зовнішнього повітря».

3. Що означає запис: «Атмосферний тиск дорівнює 780 мм рт. ст.»?

Якщо, наприклад, кажуть, що в деякому місці атмосферний тиск дорівнює 780 мм рт. ст., то це означає, що повітря в цьому мiсці створює такий самий тиск, що й вертикальний стовп ртуті висотою 780 мм.

4. Який тиск називають нормальним атмосферним тиском? Чому він дорівнює?

Тиск атмосфери, що дорівнює тиску стовпа ртуті висотою 760 мм при температурі 0 °С, називають нормальним атмосферним тиском. Отже нормальний атмосферний тиск дорівню є: 760 мм ртутного стовпа, або 101325 Па.

5. Як змінюється атмосферний тиск при збільшенні висоти над Землею? Чому?

3 висотою атмосферний тиск знижується, бо знижується висота стовпа повітря який створює атмосферний тиск.

6. Наведіть приклади існування атмосферного тиску.

Німецький фізик Отто фон Геріке відкачуючи повітря з тонкостінної металевої кулі, побачив, що куля сплющилася. Аналізую чи причини сплющення кулі, він зрозумів, що це відбулося під дією тиску навколишнього середовища. У 1654 р. Геріке, бажаючи переконати всіх в існуванні атмосферного тиску, виконав знаменитий дослід з «магдебурзькими півкулями». З порожнини між двома складеними разом металевими півкулям и викачали повітря. При цьому сили атмосферного тиску так міцно притиснули ці півкулі одну до одної, що їх не змогли роз’єднати вісім пар коней

7. Які прилади використовують для вимірювання атмосферного тиску?

Для вимірювання атмосферного тиску використовують ртутний барометр, барометр-анероїд і барограф.

§36. Манометри

Запитання до вивченого

1. Як називають прилади для вимірювання тисків, більших або менших за атмосферний?

Манометри — це вимірювальні прилади, які призначені для вимірювання тиску або різниці тисків більших або менших за атмосферний.

2. Які бувають манометри?

Манометри бувають ртутні, деформаційні (трубчаста-пружинні), цифрові.

3. Чим відрізняється трубчаста-пружинний манометр від рідинного?

У трубчаста-пружинному манометри робочим елементом є трубчаста пружина, яка стискається, або розширюється в залежності від зміни тиску, в рідинному робочим елементом є рідина, по висоті стовпа якої визначають тиск.

4. Що показує дослід, зображений на малюнку 188?

За допомогою гнучкої трубки одне з колін манометра з’єднують з круглою плоскою коробочкою , затягнутою гумовою плівкою . Якщо тиск у лівому й правому колінах однаковий, то рідина (встановлюється на одному рівні. Якщо натиснути на плівку, то рівень рідини в коліні манометра, з’єднаному з коробочкою, знизиться, а в другому— настільки самопідвищиться. Пояснюється це тим, що при натисканні на плівку тиск повітря в коробочці підвищується. Цей надлишковий тиск передається рідині у відповідному коліні, і її рівень знижується. Зниження рівня в цьому коліні буде відбуватися доти, доки надлишкова сила тиску не зрівноважиться вагою надлишкового стовпа рідини в другому коліні манометра. Тому за різницею висот стовпів рідини в манометрі можна бачити, наскільки тиск на плівку відрізняється від атмосферного.

§37. Рідинні насоси

Запитання до вивченого

1. Які типи поршневих рідинних насосів ви знаєте?

Поршневий рідинний насос та поршневий рідинний насос з повітряною камерою.

2. Які їх будова і принцип дії?

Поршневий рідніший насос складається із циліндра й поршня, що вільно рухається в циліндрі, щільно прилягаючи до його стінок. У нижній частіші циліндра й в поршні є клапани, які відкриваються тільки вгору. Якщо поршень рухається вгору, то вода під дією атмосферного тиску входить у трубу, піднімає нижній клапан і рухається за поршнем. Під час руху поршня вниз вода тисне на нижній клапан, і він при цьому закривається. Водночас під тиском води відкривається клапан усередині поршня, і вода переходить у простір над поршнем. Під час наступного руху поршня вгору разом з ним піднімається вода, що є над поршнем, і виливається у відвідну трубу. Одночасно за поршнем піднімається нова порція води, яка під час наступного опускання поршня буде вже над ним. Такі процеси повторюватимуться, доки триватиме качання води.

3. На яку максимальну висоту можна підняти воду поршневим рідинним насосом?

Густина ртуті в 13,6 рази більша, ніж густина води. Ртуть у трубці піднімається на висоту 760 мм. Тоді вода підніметься на висоту, що в 13,6 рази більша: вона становитиме 10336 мм. Отже, поршневими рідинними насосами можна качати одну лише з глибини до 10 м.

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

Рівень А.