Конспект по физике 7 класс параграф 40 + Ответы на вопросы. Краткое содержание § 40. СООБЩАЮЩИЕСЯ СОСУДЫ по учебнику Пёрышкина (базовый уровень). Конспект по пунктам параграфа. Код материалов: Физика Конспект №40.
Конспект § 40. СООБЩАЮЩИЕСЯ СОСУДЫ
§ 40 кратко (малый конспект)
Закон сообщающихся сосудов гласит, что в соединённых сосудах поверхность однородной жидкости устанавливается на одном уровне независимо от их формы и размеров. Это происходит потому, что в состоянии покоя давление, создаваемое столбами жидкости одинаковой плотности, должно быть равным, что обеспечивается равной высотой этих столбов. Если же в сосуды налить жидкости разной плотности, то их уровни над границей раздела будут разными, причём высоты столбов обратно пропорциональны плотностям жидкостей. Данный принцип широко применяется в технике и быту, например, в водопроводных системах, шлюзах, чайниках и лейках.
Большой конспект параграфа
В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне независимо от формы и размеров сосудов. Это демонстрирует опыт с трубками, соединёнными резиновым шлангом: вода перетекает до выравнивания уровней. Объясняется закон тем, что в состоянии покоя давление столбов жидкости в разных частях системы одинаково. Поскольку плотность жидкости одна, равное давление обеспечивается равной высотой столбов.
Закон используется в водопроводе, шлюзах и бытовых приборах (лейка, чайник), где жидкость в соединённых резервуарах стремится к одному уровню.
Если же в сообщающиеся сосуды налить жидкости разной плотности, то их уровни над границей раздела будут разными. Высоты столбов разнородных жидкостей обратно пропорциональны их плотностям, так как на границе раздела давления уравновешиваются (p₁gh₁ = p₂gh₂).
Ответы на Вопросы на стр.135
❓ 1. Какие сообщающиеся сосуды есть у вас дома?
К сообщающимся сосудам в быту относятся чайник и его носик, лейка для полива растений, а также водомерное стекло на некоторых моделях электрических чайников или отпаривателях, показывающее уровень воды.
❓ 2. Как в сообщающихся сосудах располагаются поверхности однородной жидкости; разнородных жидкостей?
В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне. Если же сосуды заполнены разнородными жидкостями (с разной плотностью), то их уровни над границей раздела будут разными.
❓ 3. Объясните, почему в сообщающихся сосудах однородные жидкости устанавливаются на одном уровне.
Это объясняется законом гидростатики: в состоянии покоя давление жидкости на одном горизонтальном уровне должно быть одинаковым. Поскольку плотность жидкости однородна, равное давление обеспечивается только равной высотой столбов жидкости в соединённых частях системы.
№ 1. Используя рисунок 122, объясните, как работает шлюз.
Шлюз позволяет судам перемещаться между участками канала с разным уровнем воды. Он состоит из камер с воротами. Например, чтобы опустить судно из камеры 2 на более низкий уровень, закрывают ворота 1 и открывают ворота 2 между камерами 2 и 3 — вода перетекает, выравнивая уровни, и судно может перейти в следующую камеру. Процесс повторяется через все камеры до нужного уровня.
№ 2. Что общего в принципе работы водопровода и шлюза? Почему при малоэтажном строительстве напор воды на верхних этажах домов меньше, чем на нижних?
Общее в том, что и водопровод, и шлюз используют принцип сообщающихся сосудов, где жидкость стремится к одному уровню. Напор воды на верхних этажах меньше из-за того, что давление столба жидкости (p = ρgh) зависит от его высоты. Чем выше этаж, тем меньше высота водяного столба от уровня воды в водонапорной башне или резервуаре до точки потребления, следовательно, меньше и создаваемое давление.
Ответы на УПРАЖНЕНИЕ 23
❓ 1. Будет ли уровень жидкостей одинаков, если в сосуды (см. рис.121) налить ртуть, керосин, масло и воду?
Нет, уровень жидкостей будет разным, так как они имеют разную плотность. В соответствии с законом для разнородных жидкостей, высоты их столбов над границей раздела обратно пропорциональны плотностям. Самый низкий уровень установится у самой плотной жидкости — ртути.
❓ 2. Объясните, как работает водомерное стекло, показанное на рисунке 124…
Водомерное стекло — это прозрачная трубка, соединённая с сосудом (например, котлом) сверху и снизу. По принципу сообщающихся сосудов жидкость в стекле устанавливается на том же уровне, что и внутри основного сосуда, что позволяет визуально контролировать уровень воды, пара или другой жидкости в закрытом резервуаре.
Подумайте, для чего используют водомерные стёкла.
Водомерные стёкла используют для визуального контроля уровня жидкости в закрытых сосудах, таких как паровые котлы, баки, отопительные системы или промышленные резервуары. Это позволяет безопасно и без вскрытия ёмкости отслеживать количество вещества и предотвращать аварийные ситуации, связанные с недостатком или переливом.
❓ 3. Объясните действие артезианской скважины, изображённой в разрезе на рисунке 125.
Артезианская скважина пробурена до водоносного слоя (слой 2), зажатого между двумя водонепроницаемыми пластами (слои 1 и 3). Вода в этом слое находится под давлением, так как область её питания (например, на холме) расположена выше места бурения скважины (в низменности). Когда скважина достигает этого слоя, вода под естественным напором поднимается вверх, иногда фонтанируя.
❓ 4. Используя формулу для определения давления столба жидкости р = рgh, докажите, что в сообщающихся сосудах отношение высот столбов жидкостей с разными плотностями (см. рис. 123) равно обратному отношению плотностей.
На границе раздела разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах давление, создаваемое столбами, должно быть одинаковым: p₁ = p₂. По формуле p = ρgh получаем ρ₁ g h₁ = ρ₂ g h₂. Сокращая ускорение свободного падения g, приходим к равенству ρ₁h₁ = ρ₂h₂, из которого следует, что h₁ / h₂ = ρ₂ / ρ₁. То есть, высоты столбов обратно пропорциональны их плотностям.
❓ 5. Изменится ли расположение жидкости (см. рис. 119), если поменять размер или форму одной из трубок?
Нет, не изменится. Согласно закону сообщающихся сосудов, поверхность однородной жидкости устанавливается на одном уровне независимо от формы и размеров соединённых сосудов. Поэтому при изменении формы или диаметра одной из трубок конечный уровень жидкости в состоянии покоя останется прежним.
❓ 6. * В два сосуда налито разное количество воды (рис. 126). В каком сосуде давление воды на дно больше и на сколько, если h1 = 48 см, a h2 = 14 см? Какой уровень воды установится в сосудах после того, как кран откроют, если диаметры сосудов различаются в 4 раза?
1. Давление на дно до открытия крана: Давление определяется высотой столба: p = ρgh. Поэтому в левом сосуде (h1=0.48 м) давление больше, чем в правом (h2=0.14 м). Разница давлений Δp = ρg(h1 — h2) = 1000 кг/м³ 9.8 Н/кг 0.34 м ≈ 3332 Па.
2. Уровень после открытия крана: После открытия крана система станет сообщающимися сосудами, и уровни выровняются. Общий объём воды сохранится. Если диаметр левого сосуда в 4 раза меньше правого, то площадь его сечения в 16 раз меньше (площадь пропорциональна квадрату диаметра). Итоговый уровень H установится между исходными высотами и будет определяться из равенства объёмов.
Вы смотрели: конспект по физике к учебнику 7 класса §40. СООБЩАЮЩИЕСЯ СОСУДЫ. Краткое содержание темы учебника. Ответы на вопросы в конце параграфа. Код материалов: Физика Конспект №40.