Давление газов, жидкостей и твёрдых тел

ДАВЛЕНИЕ. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
1. Какое давление на лунный грунт оказывал астронавт, масса которого со
снаряжением 175кг, а ботинок оставлял след площадью 410см2? (Ответ: 42 кН).
2. Предполагают, что Луна когда-то была окружена атмосферой, но постепенно
потеряла её. Чем это можно объяснить?
3. Зачем космонавту нужен скафандр?
4. Первый выход в открытый космос совершил Алексей Леонов 18 марта 1965г.
Давление в скафандре космонавта составляло 0,4 нормального атмосферного
давления. Определить числовое значение этого давления. (Ответ: 40 530 Па).
5. На какой высоте над уровнем моря атмосферное давление равно давлению в
скафандре космонавта? (Ответ:  5 км).
6. На какую высоту на Марсе поднимется столбик ртути в барометре, если давление
его атмосферы составляет 0,01 от нормального атмосферного давления Земли?
(Ответ: 7,6 мм).
7. На какую высоту на Венере поднимется столбик ртути в барометре, если давление
её атмосферы у поверхности составляет в 90 раз больше нормального
атмосферного давления Земли? (Ответ: 68,4 м).
8. Можно ли измерить давление воздуха внутри корабля-спутника Земли ртутным
барометром? барометром-анероидом?
9. Атмосферное давление у поверхности Марса не превышает 700ПА, а в низинах
достигает 1000Па. На какую высоту при этих условиях поднялся бы столбик ртути?
Ускорение свободного падения па Марсе меньше земного в 2,55 раза. (Ответ: 13
мм;19 мм).
ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ. ЗАКОН АРХИМЕДА
1. Производит ли жидкость давление на стенки и дно сосуда в условиях
невесомости, например на борту ИСЗ? (Ответ: не производит, т. к. давление
жидкости на дно и стенки сосуда обусловлено действием силы тяжести).
2. Каковы были бы результаты опыта по изучению давления жидкости,
проводимого в лаборатории на лунной поверхности? Производит ли жидкость
давление на дно и стенки сосуда на Луне? Почему? А на Марсе? (Ответ:
производит, но давление меньше, чем на Земле в 6 раз; на Марсе меньше в 2,7
раз).
3. Может ли космонавт набрать жидкость в пипетку во время полёта на
космическом корабле, если в кабине поддерживается нормальное атмосферное
давление? (Ответ: Может).
4. Представим себе, что в лаборатории, установленной на Луне, поддерживается
нормальное атмосферное давление. Какой будет высота ртутного столба, если
проделать опыт Торричелли в такой лаборатории? Не выльется ли ртуть
полностью из трубки? (Ответ: Высота ртутного столба в этих условиях
будет в 6 раз больше и составит456 см. т. к. сила тяжести на Луне в 6 раз
меньше. Для опыта Торричелли потребовалась бы трубка длиной 5 м).
5. Измерения, произведённые автоматическими межпланетными станциями,
показали, что атмосферное давление у поверхности Венеры составляет около
10,3МПа. Сила тяжести на Венере почти в 1,2 раз меньше, чем на Земле. Какова
бы была высота ртутного столба в опыте Торричелли, проведённом на Венере?
(Ответ: В земных условиях давление 10,3 МПа могло бы уравновешивать
давление ртутного столба высотой 76 м. Но на Венере сила тяжести в 1,2
раза меньше, поэтому высота столба ртути во столько же раз должна быть
больше, т. е. 91 м).
6. Справедливы ли законы Паскаля и Архимеда внутри корабля-спутника?
(Ответ: оба справедливы).
7. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов внутри корабля-спутника Земли?
8. В земных условиях для испытания косморнавта в состоянии невесомости
применяют различные способы. Один из них заключается в следующем:
человек в специальном скафандре погружается в воду, в которой он не тоне и
не всплывает. При каком условии это возможно? (Ответ: сила тяжести,
действующая не скафандр с человеком, должна уравновешиваться
архимедовой силой).
9. Допустим, что на борту лунной лаборатории проводят опыт, связанный с
архимедовой силой. Каковы будут результаты опыта, например, с камнем,
погружённым в воду в такой лаборатории? Не будет ли камень плавать на
поверхности воды, так как он весит на Луне в 6 раз легче, чем на Земле?
(Ответ: Результаты опыта будут такими же, как на Земле. Вес камня на
Луне действительно в 6 раз меньше, чем на Земле, но во столько же раз
меньше и вес жидкости, вытесненной телом).
10. Будет ли тонуть в воде стальной ключ в условиях невесомости, например, на
борту орбитальной космической станции, внутри которой поддерживается
нормальное атмосферное давление воздуха? (Ответ:
Ключ может
находиться в любой точке жидкости, поскольку в условиях невесомости на
ключ не действуют ни сила тяжести, ни архимедова сила).
11. Сосуд частично заполнен водой, которая не смачивает его стенки. Можно ли в
условиях невесомости перелить воду из этого сосуда в другой такой же сосуд?
(Ответ: Можно. Можно воспользоваться, например, явлением инерции покоя.
Для этого достаточно соединить сосуды в торец и сместить их в сторону
сосуда, заполненного жидкостью).
12. Ртутный барометр уронили, и он, сохраняя вертикальное положение падает с
большой высоты. Если не учитывать сопротивление воздуха, то можно
считать, что барометр при падении находится в состоянии невесомости. Что он
будет показывать? (Ответ: под действием атмосферного давления трубка
целиком заполнится ртутью. поэтому барометр будет показывать давление,
соответствующее давлению высоты столбика ртути в трубке).
13. В сосуде с водой плавает шар, наполовину погрузившись в воду. Изменится ли
глубина погружения шара, если этот сосуд с шаром перенести на планету, где
сила тяжести в два раза больше. чем на Земле? (Ответ: Не изменится. На
планете, где сила тяжести в два раза больше, чем на Земле, и вес воды, и вес
шара увеличатся в два раза. Поэтому и вес вытесненной шаром воды
возрастёт так же, как и вес шара. Следовательно, глубина погружения шара в
воду не изменится).
14. Предположим, что в некотором районе на поверхности Луны твёрдость и
плотность грунта совпадают с твёрдостью и плотность грунта в данном месте
на Земле. Где легче копать лопатой: на Земле или на Луне? (Ответ: На
Земле. Следует учитывать, что успех работы зависит от давления лопаты на
грунт).