Физика, вопрос, давление в воде
Подскажите, пожалуйста, когда при расчёте давления в жидкости на глубине нужно учитывать атмосферное давление, а когда нет?
Нигде не можем найти информацию точную. Учитель по физике объяснил так, что дети не поняли. Но он очень странный(.
Вот если нужно вычислить давление на подлодку, если она максимально может погрузиться на 1500м в море, то это формула P=p•g•h или P=Pатм+р•g•h? (p - это плотность)
7 класс? Атмосферное давление тоже разное бывает. Если в условиях говорится о нормальном, то оно учитывается. А если не говорится, какое вы будете брать?
ну раз подлодка, значит в море океане, значит давление на уровне 0м, т.е. приблизительно нормальное
Да, 7 класс.
Мы никак принцип понять не можем. Вот вычитала, что если ищем давление ВОДЫ на глубине, то атмосферное не учитываем; если просто давление на глубине - учитываем.
Ребенок говорит, что учитель им сказал примерно так: если это нечто, в чем есть воздух внутри (лодка и т.п.), то атмосферное не учитывается; если на поверхности или на дне, учитывается; если на глубине - не учитывается. Но яснее не стало. В подлодке воздух есть, значит, по идее, не должны учитывать атмосферное. Так ведь? А здесь вот все ответы, что нужно.
Найдите какие-нибудь видеоуроки на тема и посмотрите, как подобные задачи решают.
Точный текст задачи в студию. Без домыслов.
А так. Что такое прдлодка? Будем считать, что это некая замкнутая оболочка,. Давит на нее снаружи "столб воды" и атмосфера? Конечно давят и вода и атмосфера. Что внутри оболочки? Раз говорится о некой абстрактной подводной лодке, считаю что внутри оболочки воздух и его давление атмосферное (ну, чтобы экипажу внутри комфортно было :-)). Изнутри воздух давит на оболочку? Конечно давит. Как мы предположили, давит ровно так же как и атмосфера снаружи. Т.е. давление атмосферы на оболочку "компенсируется" давлением воздуха внутри оболочки.
Да задачек много разных. Понять бы принцип, когда оно учитывается, а когда нет. С подлодкой понятны Ваши объяснения. И это касается всего, где есть давление, я так понимаю (водолаз, батискаф - везде внутри есть своё давление).
А если, например, это аппарат для подводной съёмки? Ну айфон, например, водонепроницаемый, который на 3 м погрузили в воду для съёмки. Там уже на него давит и вода, и атмосфера? Или тоже всё же только РО ЖЕ АШ?
Или может подскажите, где можно прочитать об этом?
Можно вклинюсь про пример с айфоном; айфон собирался в атмосферных условиях, там внутри ( если не выкачали перед герметизацией ) все равно есть воздух в стандартных условиях, который так же заперт за счёт герметизации, как воздух в подлодке.
Если из айфона сначала выкачали воздух и потом загерметизировали ( внутри вакуум), то он в руках у пользователя на поверхности уже находится под давлением атмосферы ( так как внутри давления нет), погрузим в воду и добавится вес столба жидкости.
Если айфон негерметичный, те в него может заливаться вода, его погружаем в воду, вода вытесняет воздух, замещает все пустоты, и материал айфона уже будет под давлением и воды и атмосферы ( т.е. что снаружи -то и внутри).
А что тут читать? Немного подумать и все что надо :-)
Вы так и не привели условия задачи. Чтобы ответить, надо ли учитывать Ратм, надо понять, что от нас хотят по условию задачи. Если спрашивают про давление снаружи на оболочку, то учитывать надо - снаружи давит и вода и атмосфера. Если, например, вопрос связан с прочностью оболочки (т.е. оболочка может выдержать такое-то давление без разрушения, требуется посчитать максимальную глубину),то Ратм учитывать не надо, считаем что внутри лодки тоже давление атмосферное.
Аппарат подводной семки? Людей на борту нет, даже нет необходимости делать оболочку герметичной :-)
Можно сделать глубоководный аппарат по принципу водолазного колокола (если по простому - "перевёрнутого стакана"), тогда давление воздуха внутри стакана будет ровно таким же как и давление снаружи: Pатм + "ро же аш", а стенки "стакана" можно сделать из чего угодно - нет необходимости делать их супер прочными, давления внутри и снаружи совпадают.
Правильно я поняла:
1. Если ищем давление ВОДЫ-не учитываем атмосферное.
2. Если ищем давление на глубине - учитываем атмосферное.
3. Если давление на поверхность предмета - учитываем атмосферное.
4. Вопросы про максимальную глубину погружения, прочность и тд - не учитываем атмосферное.
ну нет такой закономерности, которую вы хотите найти.
Но ваша задачка про батискаф - она из какой-то стандартной контрольной для 7 класса, вот тут она приведена:
http://school5-bratsk.ru/attachments/article/304/%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0%207%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%20%D0%90%D0%9E%D0%9F.pdf
И много где еще она упоминается, стандартная.
Так вот в одном варианте задачка про батискаф, а в другом варианте - вопрос про давление стола на пол. И там где стол, там атмосферное давление точно не учитывается. Так что в этой логике оно не должно учитываться и в батискафе, потому что задачи должны быть одного уровня сложности. Если там одна формула, то и здесь одна формула. И все решения в интернете задачи про батискаф - они без атмосферного давления. Но тут или спрашивать у учителя про конкретную задачу, или писать все же с атмосферным, из серии "больше не меньше".
А знаете что?... Наверное вы правы, да.
(погуляла с собакой, подумала...)
когда вам говорят найти давление воды - видимо хотят именно посчитать столб. Просто я прикинула, вот если бы я хотела, чтобы мне посчитали не общее давление, а именно столба воды, то я бы и сказала "посчитайте давление ВОДЫ".. Это как-то автоматически приходит в голову. Так что видимо слово "вода" - да, исключаем атмосферу.
И тогда в вашей первой задаче, про батискаф, мы атмосферу не учитываем.
пункт 4 . Прочность. Речь идет об объектах, у которых в самом деле внутри давление в 1 атм. Когда этот же объект находится на земле, на воздухе, мы же не обсуждаем что у него должна быть прочность в 1 атмосферу. Потому что у него 1 атмосфера внутри и 1 атмосфера снаружи. Итого прочность нам нужна только на разницу этих давлений, так что да, речь идет про столб воды.
Это про бокс для фотосъемки. Наверное следует считать, что внутри у него атмосферное давление - в него всунули фотоаппарат на берегу и потом герметизировали.
2. Давление на глубине. Это задача про "давление больше атмосферного в 10 раз". Хотя там тоже сказано "в воде".. вот тут непонятно, в воде или воды. Если воды - то без учета атмосферного, если в воде - то видимо с учетом. И тогда это случится там, где давление столба будет 9 атмосфер.
А вот разница между пунктами 3 и 4 дальше - тут непонятно немного, как их различать.
То есть надо понять разницу между задачей 2 и задачей 4. Почему-то в 4 задаче хочется считать общее давление, на которое рассчитан корпус, а во второй - только давление воды. Хотя задачи-то по сути одинаковые.
Задача 2: На какое давление рассчитан бокс для фотосъемки, если с ним можно погрузиться туда, где столб воды добавит давление в 5атмосфер?
Задача 4: Корпус лодки выдерживает внешнее давление в 7 атмосфер. На какую глубину она может погрузиться?
В задаче 2 я бы предположила, что в давлении указывается только давление воды. А в задаче 4 хочется считать, что 7 атмосфер это общее давление, потому что тут слово "внешнее". То есть вот как давят снаружи, так и будет, не разделяя, чем вызвано это давление - водой или атмосферой.
Ну и в водолазном костюме используется слово "внешнее" давление. Наверное если бы сказали "какое давление ВОДЫ", то без атмосферного, если "на какую прочность рассчитано", то без. А поскольку сказано "внешнее", то с атмосферным.
Предположение
А попробуйте это зафиксировать вот так в письменном виде, и чтобы ребенок показал учителю, а тот прочитал и подтвердил или опроверг. В письменном виде все лучше воспринимается.
Правильно ли я понимаю, что если из подлодки выкачать воздух, то внешнее давление на лодку изменится?
А если воздух не выкачивать, а наоборот, подлодку поместить в безводушное пространство, то ее разорвет? Ведь изнутри на корпус действует атмосферное давление, а снаружи оно ничем не скомпенсировано?
При выкачке воздуха :
Изменится эффективное наряжение на стенки подлодки, внешнее давление как было атм+гидростат, так и останется, но нагрузка на стеки станет больше, так как изнутри будет «более вражеская обстановка”
Если подлодку поместить в безвоздушное пространство - ее разорвёт, если низкая прочность материала стенок не выдержит эту атмосферу,
в кино разгерметизация самолета на высоте - вот примерно оно, что-то в фюзеляже теряет прочность и разрывается
А в задаче спрашивается нагрузка на стенки или внешнее давление?
Обычно подлодку делают из высокопрочного материала, ей все-таки надо выдерживать десятки атмосфер, правда снаружи.
При погружении на 1.5 км, атмосферное давление "о" малое, меньше 1% от общего. Хоть считай, хоть нет...
Современные подводные лодки погружаются не больше чем на 1км (в своем рабочем состоянии), и то далеко не все на такую глубину могут.
А в задаче и вовсе спрашивается про 50 метров.
Подождите, может подтянутся мамы физиков? А то на словах их тут много, все олимпиадники крутые. Может помогут начинающим.
Вам же выше написали, что давление величина аддитивная, потому что производная величина от силы, которая аддитивная.
Иногда речь о полном давлении, иногда только о добавке. Если есть сомнения о каком спросили - напишите оба
Естественно что если вода заключена в герметичный сосуд , то атмосферное давление не суммируется
В нормально поставленных задачах это ясно из условия задачи. Например, там дана величина атмосферного давления. Или, наоборот, сказано, что речь о колбе, которая сверху чем-то закрыта (и тогда атмосферного давления сверху нет). Или сказано атмосферное давление не учитывать. Или просят найти разность давлений воды в двух точках, а она будет зависеть исключительно от глубины, потому что атмосферное давление одинаковое.
А в ненормально поставленных задачах может быть что угодно.
В таком случае если хочется написать на полный балл, можно решить в двух вариантах - с учетом и без.
Приведите задачи, с которыми у вас вопросы.
UPD: Нашла похожие задачи в интернете, решебник Перышкина:
Вот 2 задачи:
Задача 1. Каково давление, созданное только столбом воды, на дверцу шлюзовых ворот на глубине 12 м (см. рис.)?
Задачи 2. Подводная лодка опустилась в морс на глубину 60 м. Каково давление на поверхность лодки на данной глубине?
В первой прямо сказано "только столбом воды", то есть предлагают атмосферное давление не учитывать. Во второй такого указания нет, значит атмосферное давление следует учитывать, и в решебнике решено именно так, с учетом атмосферного давления (несмотря на то, что это подводная лодка, то есть с воздухом!)
Ну и в конце задачника обычно есть ответы, можно сравнить свой ответ.
Значит, если вопрос «о давлении на поверхность предмета», значит учитываем атмосферное давление, так получается?
Нет у нас задачников, куча разных задач из распечаток. Поэтому и маемся.
а формулировку задачи вы привели дословно?
можно попробовать погуглить, откуда она. Например, про батискаф, как звучит дословно?
Помню, сталкивалась с такими дурацкими формулировками в задачках, вырванных из Лукашика. Страшно злилась на эти непонятки. Потом взяла сам задачник, и выяснилось, что там все эти условности фактически указаны в начале раздела, потому что там приведена целая таблица значений, которые следует использовать в данных задачках.
Коллеги, я сейчас главное не пойму - давление на любой глубине зависит именно от того, на какой предмет оно, прости господи, воздействует?
конечно да, это же очевидно!
Ну представьте себе, вы силач, давите на доску с силой 1000н.
а теперь представьте, что другой силач давит на эту же доску с другой стороны с силой 500н, то есть против вас. Ведь тогда вы давите уже не с силой 1000, а с силой 500, правильно же? :))
Солнце (простите мне привычку обращаться ко всем с благоговением, Вы, простите, не исключение), Вы несколько разных вопросов задаете.
1. Вы просто потрындеть про давление хотите?
2. Вы условия четко поставленной задачи излагаете?
3. Что из вышеперечисленного?
ОК. Немного задач.
1. Определите давление воды в Марианской впадине. Какое давление там действует на батискаф? (Ясно, что давление воды это РОЖЕАШ. С батискафом не ясно, нужно ли атмосферное плюсовать или нет).
2. На какое давление рассчитан бокс для фотосъемки, если можно с ним погружаться в море максимально на 50м. (Тоже РОЖЕАШ?Атмосферное не надо учитывать?)
3. На какой глубине давление в воде больше атмосферное в 10 раз? Атмосферное давление возьмите 100кПа. (А здесь вот учитываем… но здесь просто давление в воде, а не на тело).
4. Корпус подводной лодки выдерживает внешнее давление в 700кПа. Какова предельная глубина погружения? (Внешнее давление это просто РОЖЕАШ?)
5. Площадь водолазного костюма 4,5 кв.м. Какую силу испытывает внешняя поверхность водолазного костюма при погружении в морскую воду на 15м? (Непонятно: на поверхность этого водолазного костюма действует давление какое: РОЖЕАШ или РОЖЕАШ+атмосферное?)
5. Безусловно, РОЖЕАШ + атмосферное. Если этот водолазный костюм погружается в воду под атмосферой. А если без атмосферы, то без атмосферного давления.
интересно :))
а я ниже написала ровно противоположное :) Что если не указано, то считать что С :)
Это означает ровно то, что мы с Вами думаем ровно в противоположных направлениях. И это ничем не поможет автору. Что в какой-то мере обидно для всех сторон треугольника.
P. S. Но в моих допущениях больше логики. Могу доказать.
Моя логика совершенно неопровержимо утверждает, что на разных глубинах Марианской впадины (которая не точка, а щель) действуют совершенно разные значения давления, зависящие от массы привходящих и нисходящих (в том числе атмосферных) обстоятельств. Вы можете это утверждение доказательно оспорить?
Ну то есть я права в том, что надо учитывать что сегодня 740мм, а через неделю будет 760? :))
Не вы ли писали про "о-малое"?
В курсе физики 7 класса принимают, что воздух давит с давлением = 1атмосфера. И это табличное значение. Поэтому учитывать атмосферные обстоятельства не нужно. Но почему не нужно учитывать само атмосферное давление?
Вот когда вам в жизни поставят задачу определить, какую прочность надо заложить у прибора, который будет опускаться на 50 метров, какой вариант вы выберите?
1. Не учитывать атмосферное давление
2. Учитывать среднее атмосферное давление = 1атм
3. Учитывать атмосферное давление с учетом атмосферных обстоятельств?
Вы правы во всем.
А по поводу вопроса "Вот когда вам в жизни поставят задачу определить, какую прочность надо заложить у прибора, который будет опускаться на 50 метров,"
у меня будет первый встречный вопрос - куда прибор будет опускаться?
а какие возможны варианты ответа на ваш вопрос? что значит "куда"? в воду.
Вам широту и долготу? или состав воды, в которую будут опускать? или что?
В воду опускать, в воду. Мы же тут про воду.
В море, в океан, в реку. На глубину 50 метров.
Так как считать будете?
О, господи, котенок. Во-первых, мы давно не про воду. Во-вторых, мы не про 50 метров. В-третьих, между морем, рекой и океаном огромная разница в солености. Если Вы хотите что-то обсудить в рамках конкретных условий, начинайте с конкретных условий. Хорошо?
P. S. И уточните, что мы будем опускать.
Простите, а как давно вы уже не про воду, если мы тут про воду?
Не нравится 50 метров, можете поставить 150 и 1500.. любая цифра, которая вам нравится.
И да, соленость разная.
Так как будете давление рассчитывать? Я не спрашиваю про температурный режим и другие условия (на случай, если вы решите опускать в воду, которая заполнила кратер на глубину 50 метров.. В такую воду наш прибор тоже можно опускать)
Ой, блин, напомнили из прошлого. Мне когда-то преподавали, что на каждый метр воды вглубь приходится одна атмосфера. Так что на вопрос 3 ответ - На глубине 10 метров давление больше атмосферного в 10 раз. Как-то так. Дышать там трудно.
Получается так: 1000000=100 000+РО•g•h
Откуда h=(1 000 000-100 000)/ (PO•g)
ваше "рожеаш" выглядит как "рожаешь" :))
Почему у вас возникает вопрос, добавлять ли атмосферное давление? Добавляйте всегда, если это не противоречит условию задачи.
Физика это же про окружающий мир. Одно дело, когда у вас просто данных нет. Вот не дали вам сопротивление воздуха, значит его сложно в задачке учесть. Но эти задачки про водолазный костюм и лодку выглядят жизненными, вам предлагают оценить, какую прочность нужно в реальной жизни заложить для лодки и костюма. Так чего бы не добавить туда 1атм, благо цифра табличная?
Опять же, поскольку физика это про жизнь, то очень важно иметь возможность объяснить, почему решаешь так, а не иначе. Почему надо добавить атмосферу, мне понятно. А вот почему ее не надо добавить - не ясно. Она же действует, речь про реальную ситуацию, а не про пробирку. В реальной ситуации давление атмосферы есть.
Потому что в некоторых задачах добавляли атмосферное давление, в некоторых нет. Ребёнок не понял. Не один он. Спросили у учителя. Тот вроде как сказал им, когда учитывать, а когда нет, но они всё равно недопоняли. Поэтому пытаемся дома разобраться. Плюс один урок проболел, где можно было ещё раз это уточнить.
В задачках, которые я считаю правильно сформулированными, вопрос про атмосферное давление должен быть озвучен явно. Здесь это не сделано.
Если не сделано, то дальше начинается угадайка, которую вероятно учитель сам не знает, поэтому и ваш сын ее не понял.
Может быть логика конкретного автора задачника, которую учитель уже просек. Но когда ребенок откроет другой задачник, логика там будет другая. Поэтому на нее завязываться сложно.
Если вам для домашки, то пробуйте делать одним и другим способом и сверяйтесь с ответом. И может быть тогда сможете понять логику этого составителя.
Если же задачника нет, я бы считала так: задачи, связанные с реальными жизненными ситуациями - они все с атмосферным давлением. Даже если ответ не сойдется с ответом задачника, потому что там атмосферное давление не учли, всегда можно будет обосновать свой ответ и отспорить оценку.
Если же речь про какую-то смоделированную ситуацию, где колбы, то зависит от того, что сказано в задачке. Но чаще всего все равно атмосферное давление будет, потому что распространенная задачка, когда одна колба будет запаяна, а другой конец свободен. И вот то, что он свободен, как раз и будет важно благодаря тому, что есть атмосферное давление.
В общем, есть всегда, если какие-то слова в задачке не указывают на иное.
А что за задачник, откуда вы задачки взяли?
Нет у них задачников, учитель распечатки даёт. Ответов нет. Проверяет он по своим ответам и то, если попросишь. У меня скромный ребёнок, сто раз с одним вопросом не подойдёт(. А нужно всё это для понимания (для домашки в том числе), чтобы потом написать контрольную.
Я регулярно плююсь в адрес современных школ, с их любовью к листочкам. Кто придумал, что листочки это хорошо, с чего вдруг каждый посредственный учитель мнит себя составителем программы?...
Вот в результате и получаются такие проблемы, и они в самом деле реальные. В задаче про батискаф я смогла найти в интернете массу решений людей (но кто сказал, что они правильные?), но не смогла найти официального ответа составителей. То есть проверить не с чем.
Но. Если в контрольной пишется не только ответ, но и решение, то решение с атмосферным давлением всегда можно обосновать, и его не могут засчитать как неправильное.(если учитель адекватен)
Ну а правила мы с вами выше обсудили. Попробуйте зафиксировать их письменно и пусть ребенок подойдет к учителю с листочком, где это записано.
> Нет у них задачников, учитель распечатки даёт.
Вот это из распечатки учителя?
---
1. Определите давление воды в Марианской впадине. Какое давление там действует на батискаф?
---
Это вся задача целиком, слово-в-слово? Ну, не знаю, пусть учитель себе двойку поставит.
В задачниках из моего школьного времени, как мне кажется, "боролись за формулировки' :-)
Определить давление где? В в Марианской впадине? Марианская впадина - это мягко говоря, не точка.
Мои не очень богатые познания в географии говорят, что Марианская впадина очень большая (там, в длину пара тысяч километров, ширина десятки километров, соответственно, везде глубины разные, наибольшая глубина в районе 11км).
Как бы надо указать, где именно в Марианской впадине нужно определить давление :-)
Мне кажется, что, скажем, "определить давление в САМОМ ГЛУБОКОМ месте Марианской впадины" - более точная формулировка.
Иначе, если я напишу: "ответ: 30 МПа", это будет правильный ответ - в этой "впадине" найдется точка с соответствующей глубиной :-)
Ну и далее есть вопросы.
Всё-таки, как мне кажется формулировки должны быть точными, ученик не должен "фантазировать" и додумывать, что же подразумевал автор задачи.
ясно, глубину не дали.
Думаю, это был вольный пересказ автора. Задача, вероятно, звучит так:
"В 1948 г. швейцарский учёный О. Пиккар сконструировал глубоководный самоходный аппарат − батискаф, который мог самостоятельно погружаться в воду и веплывать на поверхность. В 1960 г. его сын Жак в таком аппарате достиг дна Марианского жёлоба в Тихом океане на глубине 11,5 км. Какое давление при этом испытывал батискаф?"
Подробности кто и когда, в каких родственных связях состояли люди, можно опустить, как не важные для данной задачи. :-)
А вот на какой глубине требуется вычислить давление в задаче как раз не сообщается.
Максимальную глубину впадины я найду в интернете/справочнике. С этим вопросов нет.
Берём точку с максимальной глубиной. И точку километром выше. Эти точки находятся в Марианской впадине? Да! Давление в этих точках - это давления в Марианской впадине? Да!
ну вот я думаю так. На батискаф действует давление полное, вода+атмосфера. Причем атмосфера сама по себе на батискаф не давит. На батискаф давит вода, которая передает давление атмосферы. Так что давление атмосферы надо учитывать в давлении воды.
На какое давление рассчитан бокс для фотосъемки. Вот неважно, что у него там внутри. Он выдерживает внешнее давление то, которое будет на глубине 50 метров. На этой глубине будет давить 1 атмосфера воздуха + примерно 5 атмосфер от столба воды, итого 6 атмосфер. Следовательно опять ее нужно добавить.
" (А здесь вот учитываем… но здесь просто давление в воде, а не на тело)."
Давление в воде и есть давление воды на тело. Нет никакого другого давления.
И в этой задачке нет ничего отличного от других задач. Если в предыдущих не надо учитывать атмосферу, то и здесь не надо. Если там надо, то и здесь надо.
<<Корпус подводной лодки выдерживает внешнее давление в 700кПа. Какова предельная глубина погружения? (Внешнее давление это просто РОЖЕАШ?)>>
Вот здесь даже специально сказали про давление внешнее, чтобы не фантазировать на тему "а ведь есть еще внутреннее, и там 1 атмосфера". Спрашивают четко про внешнее. И внешнее опять-таки то, которое у воды на этой глубине. В норме - с атмосферой воздуха.
Ну и про п.5 то же самое - внешнее давление это + атмосферное.
Но если авторы задачника не знают физику или в начале раздела сказали, что атмосферное давление не учитывать, тогда не учитывать. (такое бывает, что ограничения сказаны в самом начале раздела, и тогда если учитель вырывает задачку из середины, из ее текста в самом деле будет непонятно).
Вы забываете про приливы и отливы. Луна на себя оттягивает воду, как водка в праздник. А потом по утрам возвращает, как минералка. И давление меняется.
Столб воды плотностью 1.0г/см3 ( те чистая вода), высотой 10 м даёт гидростатическое давление:
10м*9.80665м/с2*1000кг/м3=98000Па
98КПа =0,97атм, те примерно 1 физическая атмосфера.
но есть ещё технические атмосферы, которые, если не ошибаюсь, как раз взяты как давление 10м воды и обозначаются «ат»
Если вода минерализованная, у неё плотность будет выше, тогда совсем почти физическая атмосфера )). Для точных расчетов этот лайфхак не годится, но для общей картины порядка ожидаемых значений очень даже, те если вы на глубине 1000м не получили давление порядка 100атм, то где-то ошибка либо в расчетах, либо в переводе единиц измерения.
Атмосферное давление - то же самое давление столба с какой-то плотностью, только не воды, а смеси газа, у которой плотность на несколько порядков ниже
Поэтому в горах давление ниже ( высота столба меньше),
а на полюсах на холоде и во влажных тропиках выше ( плотность выше).