На каком опыте можно увидеть существования внутреннего давления

Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. накроем его листком бумаги так, как это показано на рисунке. плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. осторожно уберём руку, держа стакан за дно. вода не выливается. почему это происходит?   воду удерживает давление воздуха. давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону паскаля), значит, и вверх тоже. бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.  опыт 2. тяжёлая газета.  положим небольшую тонкую дощечку на край стола так, чтобы одна её половинка свешивалась над полом. стоит нам слегка прикоснуться к её висящему концу рукой, как дощечка тут же упадёт на пол.  положим дощечку опять на прежнее место и закроем газетой её конец, лежащий на столе. тщательно разгладим газету таким образом, чтобы она плотно прилегала к столу и нашей дощечке, а также аккуратно примнём газету по краю дощечки.  опыт 3. сухая монетка.  положи на плоскую тарелку монету и налей немного воды. монета очутится под водой. теперь предложи товарищу взять монету голой рукой, не замочив пальцев и не выливая воду из тарелки. едва ли он сообразит, как это сделать. а фокус в том, что воду надо отсосать. но не ртом, конечно. ведь неизвестно, где эта монета валялась, в каких руках она побывала.  возьми тонкий стакан, ополосни его кипятком и опрокинь на тарелку рядом с монетой. теперь смотри, что будет.  воздух в стакане начнет остывать. а ты, наверное, уже слышал, что холодный воздух занимает меньше места, чем горячий. мы об этом еще поговорим в свое время подробнее. так или иначе, стакан, словно медицинская кровососная банка, начнет всасывать воду, и вскоре вся на соберется под ним. теперь подожди, пока монета высохнет, и бери ее, не боясь замочить пальцы!   опыт 4. магдебургские тарелки.  в 1654 году магдебургский бургомистр и отто фон герике показал на рейхстаге в регенсбурге один опыт, который теперь во всём мире называют опытом с магдебургскими полушариями.  с изобретённого им воздушного насоса герике выкачал почти весь воздух, содержавшийся в плотно сложённых медных полушариях, имевших диаметр около метра. для того чтобы оторвать полушария одно от другого, в каждое из них пришлось запрячь по восьми сильных лошадей. шестнадцать лошадей должны были напрячь все свои силы для того, чтобы преодолеть давление воздуха на внешние стороны полушария. это давление составляло примерно 7 тысяч килограммов. этим наглядным опытом отто герике убедительно показал, что воздух также представляет собой вещество, которое способно оказывать мощное давление.  предлагаю сделать аналогичный опыт с более простых средств.  магдебургские полушария.  проделаем похожий опыт со стаканами.  возьмём два стакана, огарок свечи, немного газетной бумаги, ножницы. поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. вырежем из нескольких слоёв газетной бумаги, положенных один на другой, круг диаметром немного больше, чем внешний край стакана. затем вырежем середину круга таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана осталась открытой. смочив бумагу водой, мы получим эластичную прокладку, которую и положим на верхний край первого стакана.  осторожно поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось изолированным от внешнего воздуха. свеча вскоре потухнет. теперь, взявшись рукой за верхний стакан, поднимем его. мы увидим, что нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним.  данные опыты являются неоспоримыми доказательствами существования атмосферы и атмосферного давления.

про пулю: кинетическая энергия пули t=m*v^2/2; t1= 0.009кг*(600м/сек)^2/2=1620 джт2= 0.009кг*(200м/сек)^2/2=180 джизменение кинетической энергии 1620 дж - 180 дж = 1440 дж. эта величина равна работе по торможению пули доской: a=f*l, где l - расстояние ппойдение пулей внутри доски. f = a/l = 1440 дж/ 0.005м = 288кн.про спутник: работа по выведению спутника на орбиту будет равна изменению кинетической и потенциальной энергии спутника: а=t + k = m*v^2/2 + m*g*h = 5000кг * (8000м/с)^2/2 + 5000кг*9.8 м/с^2*100,000м = 1.6 *10^11 дж + 4.9 *10^9 дж = 1.649*10^11 джпроверьте числа

 

решение.

1.

s1=(v1+v2)*t1 = v1*t1 + v2*t1

s2=(v2-v1)*t2 = v2*t2 - v1*t2

 

решаем систему уравнений относительно v1 и v2, получаем

v1=0,5 м/с,  v2=1,1 м/с

проверка

t1 = s1/(v1+v2) = 16/(1,1+0,4)= 10 с

t2 = s2/(v1-v2) = 3/(1,1-0,4)= 5 с

сошлось.

 

 

2.

при скатывании саней на асфальт сила трения резко увеличится, поскольку коэффициент большой kтр=1, и сани быстро остановятся.

при этом вся кинетическая энергия пойдет на преодоление силы трения, т.е.

eк = атр

m*v^2/2=fтр*s. здесь нужно брать среднюю силу трения, поскольку по мере того, как часть полозьев выкатываются на асфальт, сила трения возрастает от нуля до максимальной = kтр*m*g

работа силы трения пока сани выедут на всю длины полозьев l=2м , будет

атр = kтр*m*g/2* l=1*m*10/2*2=10m

посчитаем кинетическую энергию и сравним

eк = m*v^2/2=50m. значит, к моменту, когда сани выкатятся полностью останется часть кинетической энергии равной 50m-10m=40m

эта энергия тоже будет истрачена против сил трения до полной остановке, но сила трения будет теперь постоянной

40m= kтр*m*g/2* s, отсюда

s= 40m/( kтр*m*g/2)= 40/5 = 8 м. добавим длину полозьев и полный путь будет равен 8+2=10 м

ответ 10 м.

 

3.

как известно, первая космическая скорость для земли определяется из условия равенства центробежной силы и силы тяготения по формуле

v1=sqr(g*m/r)

если радиус другой планеты в два раза меньше земли, то при той же плотности масса также будет меньше. исходя из формулы объема шара v=4/3*pi*r^3, имеем

m2/m1= ро*v2/(po*v1) = r^3/(2*r)^3=1/8=0,125

 

окончательно имеем для первых космических скоростей

v2/v1= sqr((0,125m/0,5r)/(m/r)) = sqr(0,25) = 0,5

таким образом, для второй планеты первая космическая скорость будет в два раза меньше чем для земли.