W wodzie, na wodzie
i w powietrzu
(hydrostatyka, aerostatyka)
7
W wodzie, na wodzie i w powietrzu
(hydrostatyka, aerostatyka)
131 Odpowiedz na pytania:
a Dlaczego igły, noże, nożyczki, piły muszą być dobrze zaostrzone?
b Dlaczego nosidła dla niemowląt, torby na ramię, plecaki mają szerokie pa-
ski, którymi stykają się z naszymi ramionami?
c Dlaczego ratownik zbliżając się do człowieka, pod którym załamał się lód,
kładzie się na lodzie?
*
132 Pomnik o masie 600 kg stoi na cokole, którego podstawa jest kwadra-
tem o boku 2 m. Obok pomnika mała dziewczynka wbija patyk o Srednicy 0,6 cm
w ziemię, działając siłą 1 N. W którym przypadku na podłoże jest wywierane wię-
ksze ciSnienie?
*
133 W tym pytaniu będzie mowa o ciSnieniu, jakie gaz, zawarty w naczy-
niu, wywiera na jego Scianki.
a Mając na uwadze cząsteczkową budowę gazu, wyjaSnij, jakie mogą być
przyczyny wzrostu ciSnienia gazu na Scianki naczynia.
b Jakie mogą być zatem praktyczne sposoby zwiększania ciSnienia gazu?
134 Jak wiesz, gazy są SciSliwe, więc gaz o danej masie można Scisnąć do
wielokrotnie mniejszej objętoSci w porównaniu z objętoScią początkową.
a* Uzupełnij tabelkę i sporządx wykres zależnoSci (V ) dla tego gazu
g g
objętoSć V (dm3 ) gęstoSć objętoSć V (dm3 ) gęstoSć
dm3 dm3
1,0 1,0 0,5
0,9 0,4
0,8 0,3
0,7 0,2
0,6 0,1
b* Sporządx także wykres zależnoSci m(V ) dla tego gazu.
c** Pamiętając o budowie cząsteczkowej gazu odpowiedz na pytania:
Jak zmieni się liczba cząsteczek gazu w jednostce objętoSci (np.1cm3 )
naczynia, gdy jego objętoSć zmniejszy się od1dm3 do 0,4 dm3 .
88 Rozwiązania na str. 230, 231
Zadania 7
Czy masz pewnoSć, że wtedy zwiększy się ciSnienie gazu na Scianki
naczynia, w którym ten gaz się znajduje? Uzasadnij odpowiedx.
*
135 Wkład do długopisu to rurka częSciowo wypełniona zagęszczonym
atramentem, który wycieka ze szczeliny wokół maleńkiej kuleczki. Przeciwny
koniec rurki może być otwarty lub zasklepiony. W tym drugim przypadku, w rur-
ce jest zamknięta także pewna iloSć powietrza.
Tata kupił nowy długopis. Dopóki nosił go w teczce, długopis działał pra-
widłowo. Gdy tata zaczął nosić długopis w wewnętrznej kieszeni marynarki, bli-
sko ciała, atrament z długopisu zaczął wyciekać brudząc garderobę. Jaki rodzaj
wkładu miał ten długopis? Dlaczego tak sądzisz?
**
136 Chłopcy zastanawiali się, ile może ważyć piękny wyScigowy samo-
chód, który akurat zajechał na ich podwórko. Zapytany o to właSciciel nie umiał
odpowiedzieć. Wtedy Piotrek zapytał go o ciSnienie, do jakiego pompuje koła.
Po co ci ta informacja? zapytał właSciciel samochodu. Obrysuję sobie po-
wierzchnię, którą koła stykają się z ziemią i oszacuję ciężar samochodu odparł
Piotrek.
Z jakich praw ma zamiar skorzystać Piotrek i jak obliczy ciężar samochodu?
137 WyjaSnij kilka zjawisk związanych z istnieniem ciSnienia atmosferycz-
nego.
a Rysunek przedstawia sposób nabierania lekarstwa do strzykawki. Dlacze-
go przy odciąganiu tłoka lekarstwo wpływa do strzykawki?
ampułka
z lekarstwem
Rozwiązania na str. 232, 233 89
W wodzie, na wodzie i w powietrzu
(hydrostatyka, aerostatyka)
b Szklankę napełniamy wodą, nakrywamy kartką papieru
i podtrzymując ręką kartkę, delikatnie odwracamy szklankę
do góry dnem. Dlaczego woda nie wylewa się ze szklanki na-
wet jeSli przestaniemy podtrzymywać kartkę?
c Dlaczego sok z kartonowego pudełka łatwiej jest pić, jeSli
oprócz otworu, którym pijemy, zrobimy w górnej częSci pu-
dełka jeszcze jeden otwór, którym powietrze będzie mogło się
dostawać do jego wnętrza?
d Na czym polega działanie gumowej przyssawki?
138 Wiadomo, że cisnienie atmosferyczne maleje ze wzrostem wysokoSci
nad poziom morza. Jeden z powodów to ten, że im wyżej znajduje się miejsce, w
którym mierzymy ciSnienie, tym cieńsza jest warstwa atmosfery wznosząca się
nad tym miejscem. Drugim powodem jest zmniejszanie się gęstoSci powietrza
wraz ze wzrostem wysokoSci.
Na rysunku poniżej pokazano fragment wykresu p(h), dla h zawartego w grani-
cach od 0 km do 24 km nad poziom morza. wartoSci ciSnienia podano w jednost-
kach zwanych atmosferami (At).1At 1013 hPa 101300Pa.
p (At)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
4 8 12 16 20 24
h (km)
a* Odczytaj z wykresu przybliżoną wartoSć ciSnienia panującego na wysoko-
Sci, na jakiej latają szybkie samoloty pasażerskie (ok. 10 km n.p.m.). Oblicz,
ile razy jest ono mniejsze od ciSnienia na poziomie morza.
90 Rozwiązania na str. 233, 234
Zadania 7
b** Gdyby gęstoSć powietrza była na każdej
wysokoSci taka sama, a płaszcz atmosfery
otaczającej Ziemię miałby skończoną gruboSć
H (tzn. atmosfera kończyłaby się nagle na
p=?
H
wysokoSci H), to ciSnienie słupa powietrza
wyrażałoby się takim samym wzorem, jak
h
ciSnienie słupa cieczy. Jak zależałoby wów-
poziom
czas ciSnienie atmosferyczne od wysokoSci h
morza
nad poziom morza?
Naszkicuj, jaki byłby wówczas wykres p(h).
*
139 Daniel Bernoulli stwierdził, że w szybko poruszającym się strumieniu
gazu lub cieczy panuje niższe ciSnienie niż w poruszającym się wolniej. W dodat-
ku, gdy gaz lub ciecz przepływa przez rurę o zmiennym przekroju, to im mniejszy
przekrój rury (przewężenie), tym strumień
ma większą szybkoSć.
a Na koniec plastikowej rurki do na-
pojów nałóż krążek z tekturki (o Sred-
nicy kilku centymetrów). Wytnij nieco
większy krążek z bibułki (serwetki
stołowej), przyłóż go z dołu do tektu-
rowego krążka i mocno dmuchaj do
rurki. Teraz możesz nie podtrzymy-
wać bibułki. Co obserwujesz? Wyja-
Snij zaobserwowane zjawisko.
Uwaga: Staraj się nie pluć do rurki, bo
poSliniona bibułka przykleja się do
tekturki (na skutek sił przylegania).
b WyjaSnij działanie roz-
pylacza, którego schemat
wdmuchiwane
przedstawia rysunek.
powietrze
ciecz
Rozwiązania na str. 234 91
W wodzie, na wodzie i w powietrzu
(hydrostatyka, aerostatyka)
c Rysunek przedstawia tzw. pompkę wodną.
do kranu
WyjaSnij, jak ona działa. Zastanów się, kiedy
woda z kranu
pompka przestanie wyciągać powietrze ze
zbiornika.
do zbiornika,
w którym
chcemy
rozrzedzić
powietrze
woda
z powietrzem
do zlewu
140 W tym zadaniu będzie mowa o ciSnieniu i parciu, jakie wywiera na dno
naczynia ciecz w nim zawarta.
a Wybierz wszystkie zdania prawdziwe spoSród poniższych pięciu.
CiSnienie hydrostatyczne zależy od
A. wysokoSci słupa cieczy,
B. tego, czy słup cieczy jest wąski, czy szeroki,
C. kształtu naczynia, w którym znajduje się ciecz,
D. rodzaju cieczy,
E. pola powierzchni dna naczynia.
b Przyjrzyj się rysunkom 1 7. Przedstawiają one flakony o różnych kształ-
tach, do których nalano wody. Poziom wody jest taki sam we wszystkich flakonach.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Co sądzisz o ciSnieniach hydrostatycznych, wywieranych na dna tych flakonów?
c** Co sądzisz o siłach parcia, wywieranych przez wodę na dna wszystkich
flakonów?
d** W którym z flakonów siła parcia wody na jego dno jest równa ciężarowi
wody?
92 Rozwiązania na str. 234, 235
Zadania 7
141 Zajrzyj pod zlewozmywak lub
umywalkę. Przekonasz się, że rura, którą
odpływa woda jest dziwnie wygięta. Dzięki
temu kształtowi rury do naszego mieszkania
nie dochodzi odór rozkładających się nieczy-
stoSci z głównych przewodów kanalizacyj-
nych.
WyjaSnij działanie tego urządzenia.
142 Ania chciałaby mieć w ogródku fontannę. Pomóż jej przygotować od-
powiedni projekt. Ania mieszka w domu o wysokoSci 7 m, podłączonym do miej-
skiej sieci wodociągowej.
143 Do wykonania tego doSwiadczenia posłużono się siłomierzem, którego
dokładnoSć wynosiła 0,05 N, co widać na rysunku. Siłomierzem zmierzono naj-
pierw ciężar aluminiowego walca, a potem zanurzano walec coraz głębiej w cie-
czy i mierzono wskazania siłomierza. Pole podstawy walca wynosi 5 cm2.
a* Odczytaj z rysunku wskazania siłomierza i oblicz wartoSci siły parcia cie-
czy na dolną podstawę walca. Oblicz także ciSnienia, jakie kolejno wywierała
ciecz na dolną podstawę walca. Wszystkie otrzymane wyniki wpisz do tabeli.
0,3
0,3
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
0,2
0,3
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
0,0
4cm
4cm
4cm
3cm 4cm
3cm
3cm
2cm 3cm
2cm
4cm
2cm
1cm 2cm
1cm
3cm
1cm
1cm
2cm
1cm
Rozwiązania na str. 235, 236 93
W wodzie, na wodzie i w powietrzu
(hydrostatyka, aerostatyka)
głębokoSć zanurzenia walca h (m) 0,01 0,02 0,03 0,04
wskazania siłomierza (N)
wartoSć siły parcia cieczy (N)
ciSnienie słupa cieczy (Pa)
b* Sporządx wykres zależnoSci ciSnienia wywieranego przez słup cieczy na
dolną podstawę walca od wysokoSci tego słupa.
c* Oblicz gęstoSć cieczy, w której zanurzono walec. Jaka to była ciecz?
d** Sprawdx, czy aluminiowy walec, którego użyto w doSwiadczeniu był
pełny, czy pusty.
144 Według prawa Archimedesa siła wyporu, jaką ciecz działa na ciało w
niej zanurzone, ma taką samą wartoSć, jak ciężar cieczy wypartej. Mając to na
uwadze
a wybierz wszystkie prawdziwe zda-
nia z poniższych pięciu. Zdania te od-
noszą się do sytuacji przedstawionej
na rysunku.
Siła wyporu nie zależy od
1. ciężaru ciała zanurzonego,
2. objętoSci ciała zanurzonego,
3. gęstoSci ciała zanurzonego,
4. głębokoSci zanurzenia ciała,
5. kształtu ciała zanurzonego.
b* napisz jedno lub dwuzdaniowy ko-
mentarz wyjaSniający na temat każdego
zdania, które uznałeS za fałszywe.
0,5 N
145 Niektórzy ludzie wyrażają się nie-
0,3 N
zbyt precyzyjnie; o tym, co pokazano na ry-
sunku mówią w następujący sposób:
Bryłka zanurzona w cieczy waży o 0,2 N
mniej niż w powietrzu.
a WyjaSnij, co mają na mySli wypowia-
dający to zdanie.
94 Rozwiązania na str. 236, 237
Zadania 7
b Czy to oznacza, że ciało po zanurzeniu w cieczy ma mniejszy ciężar niż w
powietrzu? Dlaczego siłomierz pokazuje mniej?
c* Wymień wszystkie siły, które działają na bryłkę zanurzoną w cieczy. Na-
rysuj wektory tych sił, tak, aby z rysunku było widać, że siły te równoważą się.
*
146 Ciężar pustej łódki wynosi 1000 N. GęstoSć wody w jeziorze wynosi
1000 kg m3, a gęstoSć wody morskiej 1080 kg m3.
a Oblicz objętoSć wody wypartej przez pustą łódkę, gdy unosi się ona na spo-
kojnej tafli jeziora.
b O ile wzroSnie objętoSć wypartej wody, gdy wejdziesz do łódki. Załóż, że
twoja masa wynosi 50 kg.
c Oblicz wartoSć siły wyporu, jaka działa na łódkę, gdy pływasz w niej po
spokojnym morzu.
d Czy siła wyporu wywierana przez morską wodę jest inna niż siła wyporu
wywierana przez wodę w jeziorze? Czy objętoSć wypartej wody morskiej jest
inna niż objętoSć wypartej słodkiej wody? Uzasadnij odpowiedzi na te pyta-
nia.
**
147 Niektóre xródła podają, że radoSć Archimedesa (patrz zadanie 106,
rozdział 5) była związana z odkryciem prawa nazwanego póxniej jego imieniem.
Według tych xródeł Archimedes nie tak rozwiązał problem korony króla Syrakuz,
jak to pokazaliSmy w zadaniu 106. Siedząc w wannie Archimedes wymySlił, że
wartoSć siły wyporu (Fw ) działającej na ciało zanurzone w wodzie jest równa war-
toSci ciężaru wody wypartej przez to ciało. Chcąc sprawdzić uczciwoSć złotnika
dwukrotnie zważył koronę zawieszoną na szurku, raz w powietrzu (Fc ) i powtór-
nie, gdy była zanurzona w wodzie (Q).
Załóżmy, że uzyskał następujący wynik:
Q
0,948 .
Fc
Dokończ rozumowanie Archimedesa i oblicz gęstoSć substancji, z której wykona-
no koronę. Przyjmij gęstoSć wody 1g cm3 .
Rozwiązania na str. 237, 238, 239 95
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Elementy hydrostatyki i aerostatyki odpElementy hydrostatyki i aerostatyki test BHydrostatyka i aerostatyka rozwiazaniaElementy hydrostatyki i aerostatyki test Ahydrostatyka zadaniaAnaliza Matematyczna 2 ZadaniaZARZĄDZANIE FINANSAMI cwiczenia zadania rozwiazaneEZADANIE (11)zadanie domowe zestawZadania 1W 4 zadanie wartswa 2013Sprawdzian 5 kl 2 matematyka zadaniazadania1Zadania 2015 9Logika W8 zadaniawięcej podobnych podstron