5а. Сапоги, увязшие в размокшей глине, вытащить довольно трудно. Объясните, почему.

Решение. На левом рисунке показана ситуация, когда сапог стоит на засохшей глине. Вы видите, что атмосферное давление _ _ _ _ _ _ _ _ _ на сапог как сверху вниз (прямые стрелки), так и снизу вверх (изогнутые стрелки). Поэтому сила _ _ _ _ _ _ _ _ , прижимающего сапог вниз, приблизительно равна _ _ _ _ давления, подталкивающего сапог вверх. На правом рисунке нижняя часть сапога погружена в жидкую глину. Атмосферный _ _ _ _ _ _ не соприкасается с подошвой сапога, в результате чего атмосферное давление не действует на сапог _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . Поэтому сапог оказывается прижатым к земле, и, чтобы его вытащить, человеку требуется _ _ _ _ _ _ _ _ _ значительную силу (в просторечии говорят: сапог «присосался» к глине).

5б. Атмосферное давление создаётся весом атмосферы над нами. Следовательно, на плоские предметы должна действовать бо'льшая сила атмосферного давления тогда, когда они расположены горизонтально, нежели когда вертикально. Не правда ли?

Решение: самостоятельно по аналогии предыдущей задаче. /.../

6а. Почему жидкости, например, ртуть и вода поднимаются за поршнем в цилиндре? Поршень перемещать легче, когда трубка заполнена водой, а не ртутью. Почему? По мере подъёма поршня (и жидкости под ним) всё выше и выше нам всё труднее поднимать его. Почему?

Решение. Для объяснения воспользуемся методом доказательства «от противного». Предположим, что жидкость не должна подниматься. Значит, между жидкостью и поднимающимся _ _ _ _ _ _ _ образуется пустое пространство – _ _ _ _ _ _ . Поскольку воздух туда не проникает, следовательно там давление _ _ _ _ _ _ _ _ _ . Однако на поверхность жидкости в чаше действует _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ давление. По закону Паскаля оно _ _ _ _ _ _ _ _ _ внутрь жидкости и действует на все её части, в том числе и на её нижний слой внутри цилиндра (отмечено на рисунке). Понятно, что сила этого давления направлена снизу вверх. Со стороны же вакуума не _ _ _ _ _ _ _ _ _ никакой силы, следовательно, отмеченный слой жидкости внутри цилиндра должен начать _ _ _ _ _ _ _ _ _ вверх. Вывод: предположение о неподвижности жидкости неверно, а верно то, что жидкость не _ _ _ _ _ _ «отставать» от поднимающегося поршня, а должна двигаться вплотную за ним, не _ _ _ _ _ _ _ _ вакуума.

6б. Накачивающим насосом воду можно поднять на любую высоту, а отсасывающим не выше 10 м. Почему? Барометром Торричелли нельзя измерить давление воздуха внутри космического корабля. Почему?

Решение: самостоятельно по аналогии предыдущей задаче. /.../

7а. Во время проведения опыта при переворачивании в чашу трубки Торричелли внутрь неё попал небольшой пузырёк воздуха. Как это повлияет на измерение атмосферного давления?

Решение. При правильном проведении опыта Торричелли в верхней части трубки над поверхностью ртути должно находиться безвоздушное пространство – _ _ _ _ _ _ . Поскольку в этом пространстве нет никакого вещества (за исключением очень разреженных паров ртути), то давление в нём должно быть равно _ _ _ _ . Однако воздух, попавший в трубку, уже является веществом и, следовательно, будет _ _ _ _ _ _ _ _ _ некоторое давление на поверхность ртути, в результате чего её уровень _ _ _ _ _ _ _ _ _ чуть ниже. Значит, барометр будет показывать несколько меньшее значение _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ давления, чем это есть на самом деле.

76. Догадайтесь, что находится внутри каждой трубки над поверхностью ртути: вакуум, разреженный воздух или воздух при атмосферном давлении? Длина линейки – 1 м.

7в. Верно ли, что: а) при повышении давления воздуха в третьей трубке ртуть частично заполнит четвёртую; б) при уменьшении давления воздуха в четвёртой трубке уровни ртути в первой и второй трубках опустятся?

(C) 2010. Кривченко Игорь Викторович (г. Москва)