Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Под колоколом воздушного насоса находится колба, наполовину наполненная водой и плотно закрытая пробкой. Что произойдёт с пробкой при откачивании воздуха из-под колокола? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на вопрос задачи проанализируем силы, действующие на пробку, и изменение условий при работе насоса.
1. Физическое явление: В начальном состоянии давление воздуха внутри колбы (над водой) равно атмосферному давлению. Давление воздуха снаружи колбы (под колоколом) также равно атмосферному. Таким образом, силы давления на пробку изнутри и снаружи уравновешены.
2. Процесс откачки: При включении воздушного насоса воздух из-под колокола начинает удаляться. Это приводит к постепенному уменьшению давления воздуха снаружи колбы. Однако внутри колбы, которая плотно закрыта пробкой, количество воздуха и его давление остаются неизменными (равными первоначальному атмосферному давлению).
3. Возникновение разности давлений: В результате откачки возникает разность давлений: давление воздуха внутри колбы становится значительно больше давления воздуха под колоколом . Со стороны воздуха в колбе на пробку начинает действовать избыточная сила давления, направленная наружу.
4. Вывод: Когда сила давления изнутри превысит силу трения, удерживающую пробку в горлышке колбы, пробка вылетит из колбы.
Ответ: При откачивании воздуха пробка вылетит из колбы. Это произойдёт из-за того, что давление воздуха внутри колбы останется прежним, а давление воздуха под колоколом уменьшится. Возникшая разность давлений создаст силу, выталкивающую пробку наружу.
Источник: ФИПИ