Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. § 42. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли — с. 143
Задание 31. Пункт 1. Если стакан с водой накрыть листом бумаги и, придерживая бумагу рукой, перевернуть, то бумага не отпадает после того, как рука убрана, и вода не вытекает (рис. 134). Почему?
Опыт: наполняем стакан водой до краёв, накрываем листом плотной бумаги, придерживаем ладонью, переворачиваем стакан вверх дном и убираем руку. Бумага остаётся на месте, вода не выливается. Объяснение: снизу на бумагу действует атмосферное давление (около 100 000 Па), направленное вверх. Сверху на бумагу давят вода в стакане, причём давление столба воды высотой 10 см равно лишь ρgh = 1000 кг/м³ · 9,8 Н/кг · 0,1 м ≈ 980 Па. Это почти в 100 раз меньше атмосферного. Если бы в стакане остался воздух, давление которого передаётся воде, опыт не удался бы; поэтому стакан наполняют полностью. Бумага плотно прилегает к краям стакана благодаря смачиванию и мешает воздуху проникнуть внутрь. Атмосферное давление прижимает бумагу и удерживает воду.
Задание 31. Пункт 2*. В мелкую тарелку положили монету и налили воду, чтобы она лишь прикрывала монету. Используя рисунок 135, придумайте, как достать монету, не замочив рук. [на рисунке: на тарелке с водой стоит перевёрнутый стакан, рядом лежит монета]
Способ: поставить в центр тарелки (на воду) небольшую свечу или зажечь кусочек бумаги и быстро накрыть стакан перевёрнутым вверх дном, так чтобы он стоял на дне тарелки. Пока горит пламя, воздух в стакане нагревается и частично выходит из-под края. Когда пламя гаснет, остающийся воздух остывает, его давление становится меньше атмосферного. Атмосферное давление на поверхность воды в тарелке выталкивает воду в стакан, уровень воды в тарелке понижается, и монета оказывается на сухом месте. После этого монету берут пальцами, не замочив рук. Можно проделать опыт и без пламени: нагретый воздух в стакане остывает сам.
Оговорка: на рисунке 135 показан стакан и монета; способ с пламенем — типичный вариант решения, зависит от размеров стакана.
Оговорка: на рисунке 135 показан стакан и монета; способ с пламенем — типичный вариант решения, зависит от размеров стакана.