Задание №3 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы объяснить, почему вода не выливается из перевёрнутого стакана, проанализируем силы, действующие на листок бумаги, который удерживает воду.

1. На листок бумаги сверху давит слой воды, находящийся в стакане. Давление жидкости (гидростатическое давление) рассчитывается по формуле $p_{г} = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота столба жидкости. Это давление направлено вниз и стремится «оторвать» листок от стакана.

2. Снизу на листок бумаги действует атмосферный воздух. Согласно закону Паскаля, газы передают давление во всех направлениях одинаково. Следовательно, атмосферное давление $p_{атм}$ действует на листок снизу вверх.

3. Нормальное атмосферное давление составляет примерно $101325 \text{ Па}$. Оно способно уравновесить столб воды высотой около $10 \text{ метров}$. Так как высота обычного стакана значительно меньше (около $0,1 \text{--} 0,15 \text{ м}$), давление столба воды в стакане оказывается во много раз меньше атмосферного давления.

4. Таким образом, сила давления атмосферного воздуха, действующая на листок снизу, значительно превышает силу тяжести воды, действующую на него сверху. Именно действие атмосферного давления удерживает бумагу и не позволяет воде вылиться.

Следовательно, данный опыт наглядно демонстрирует существование и действие атмосферного давления.

Ответ: 3

Источник: ФИПИ