Задание №4 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберем физические принципы работы $U$-образного жидкостного манометра, представленного на рисунке.

1. Пропуск (А): Жидкостный $U$-образный манометр — это прибор, который измеряет разность давлений в его коленах. Одно колено манометра открыто в атмосферу, а другое соединено с сосудом. Следовательно, по разности уровней жидкости в трубках определяют разность давления газа и атмосферного давления. (Цифра 2)

2. Пропуск (Б): На рисунке мы видим, что уровень ртути в правом колене (соединенном с газом) ниже, чем в левом колене (открытом в атмосферу). Это означает, что газ «давит» сильнее, чем атмосфера, и вытесняет жидкость в открытое колено. Значит, давление газа в сосуде больше атмосферного давления. (Цифра 4)

3. Пропуск (В): Разность давлений уравновешивается избыточным столбом жидкости высотой $h$. По шкале на рисунке определим уровни: в левом колене уровень ртути составляет $50 \text{ см}$, в правом — $10 \text{ см}$. Разность уровней составляет:
$h = 50 \text{ см} - 10 \text{ см} = 40 \text{ см}$.
Так как в манометре используется ртуть, разность давлений равна давлению столба ртути высотой $40 \text{ см}$. Переведем в миллиметры: $40 \text{ см} = 400 \text{ мм}$. Таким образом, давление газа больше атмосферного на 400 мм рт. ст. (Цифра 5)

4. Пропуск (Г): Давление столба жидкости определяется формулой $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность жидкости. Если мы заменим ртуть на воду, плотность которой значительно меньше ($\rho_{в} = 1000 \text{ кг/м}^3$ против $\rho_{рт} = 13600 \text{ кг/м}^3$), то для уравновешивания той же самой разности давлений потребуется столб жидкости гораздо большей высоты. Следовательно, разность в уровнях жидкости в трубках манометра увеличится. (Цифра 7)

Сформируем итоговую последовательность цифр: А — 2, Б — 4, В — 5, Г — 7.

Ответ: 2457

Источник: ФИПИ