Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. § 37. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля — с. 124
§ 37. Вопрос 1. Опишите процесс передачи давления жидкостями и газами.
Молекулы жидкости и газа слабо связаны друг с другом и свободно перемещаются относительно друг друга по всем направлениям. Когда поршень или другая сила давит на поверхность жидкости или газа, он сжимает слой вещества непосредственно под собой, и частиц около поршня на короткое время становится больше, чем в остальной части сосуда. Из-за подвижности частицы очень быстро снова распределяются по всему объёму равномерно и оказываются ближе друг к другу, чем раньше. В результате они чаще ударяют о стенки сосуда и о любую площадку внутри вещества, и давление возрастает везде одинаково, а не только в направлении действия силы. Твёрдые тела, наоборот, передают давление только в направлении силы, так как их частицы закреплены в узлах решётки.
§ 37. Вопрос 2. Сформулируйте закон Паскаля. Почему он справедлив только для жидкостей и газов?
Закон Паскаля: давление, оказываемое на жидкость или газ, передаётся ими по всем направлениям без изменения. Например, если поршень создаёт на воду давление 50 кПа, то такое же добавочное давление появится в любой точке воды: у дна, у боковых стенок и у верхней крышки сосуда.
Закон справедлив только для жидкостей и газов, потому что их частицы подвижны: они свободно перемещаются во все стороны и быстро равномерно заполняют объём, благодаря чему давление выравнивается по всем направлениям. В твёрдых телах частицы жёстко связаны и колеблются около определённых мест, поэтому твёрдое тело передаёт давление только по направлению действия силы.
Закон справедлив только для жидкостей и газов, потому что их частицы подвижны: они свободно перемещаются во все стороны и быстро равномерно заполняют объём, благодаря чему давление выравнивается по всем направлениям. В твёрдых телах частицы жёстко связаны и колеблются около определённых мест, поэтому твёрдое тело передаёт давление только по направлению действия силы.
§ 37. Вопрос 3. Опишите опыт, на котором можно показать особенность передачи давления жидкостями и газами.
Опыт проводят с шаром Паскаля. Это стеклянная трубка с поршнем, к которой прикреплён полый шар с множеством узких отверстий по всей поверхности.
Шар заполняют водой и нажимают на поршень. Из всех отверстий на поверхности шара вытекают одинаковые струйки воды, направленные во все стороны: и вперёд, и вбок, и назад, хотя сила поршня действует только в одном направлении. Это показывает, что давление, созданное поршнем, передалось воде внутри шара по всем направлениям и одинаково.
Подобный опыт проводят и с газом: шар заполняют воздухом с дымом и нажимают на поршень. Одинаковые струйки дыма выходят из всех отверстий, то есть газ тоже передаёт давление по всем направлениям без изменения. Одинаковая длина струек доказывает, что давление не только передаётся во все стороны, но и имеет одинаковое значение.
Шар заполняют водой и нажимают на поршень. Из всех отверстий на поверхности шара вытекают одинаковые струйки воды, направленные во все стороны: и вперёд, и вбок, и назад, хотя сила поршня действует только в одном направлении. Это показывает, что давление, созданное поршнем, передалось воде внутри шара по всем направлениям и одинаково.
Подобный опыт проводят и с газом: шар заполняют воздухом с дымом и нажимают на поршень. Одинаковые струйки дыма выходят из всех отверстий, то есть газ тоже передаёт давление по всем направлениям без изменения. Одинаковая длина струек доказывает, что давление не только передаётся во все стороны, но и имеет одинаковое значение.
§ 37. Вопрос 4. Какое физическое явление используют при изготовлении бутылок из расплавленного стекла (см. рис. 31)?
При изготовлении бутылок используют закон Паскаля: газ передаёт давление по всем направлениям без изменения. Заготовку из расплавленного (размягчённого) стекла помещают в форму и вдувают в неё сжатый воздух. Воздух давит на стенки стеклянной массы одинаково по всем направлениям, поэтому стекло раздувается равномерно, как воздушный шар, и плотно прижимается ко всей внутренней поверхности формы. В результате получается бутылка нужной формы с равномерной толщиной стенок.
Оговорка: рисунок 31 находится на другой странице; ответ основан на общеизвестной технологии выдувания стеклянных изделий.
Оговорка: рисунок 31 находится на другой странице; ответ основан на общеизвестной технологии выдувания стеклянных изделий.