2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Пузырек воздуха в колбе
Сообщение19.12.2006, 21:21 
Аватара пользователя


26/02/06
179
Хижина дяди Тома
Когда я поступал на физтех (1979), то на устном экзамене по физике мне задали такую задачу: Имеется запаянная (вертикально расположенная) колба в форме цилиндра полностью заполненная водой (воду считаем несжимаемой). На дне колбы имеем пузырек воздуха, прилепившейся ко дну. Размер пузырька много меньше длины колбы. Давление на дне колбы равно P. Колбу переворачивают дном вверх (на 180 градусов), пузырек остался на месте, т.е. теперь наверху. Как изменится давление на дне колбы?
Я, как ни странно, дал правильный (с точки зрения препа) ответ. Обсуждал потом со многими толковыми физиками эту задачу. Единства во мнениях нет. А что думаете вы?

перенес в основной раздел //photon

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 21:35 
Заблокирован
Аватара пользователя


07/08/06

3474
Раз высота столба жидкости не изменилась (пузырек ведь не занимает все дно целиком), то по идее давление измениться не должно...

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 21:40 


27/08/06
579
Думаю, что давление уменьшится. Вот почему:
когда пузырёк находится на дне, на него давит весь водянной столб.
Но поскольку он прилип ко дну, то жидкость под него не подтикает.
И значит выталкивающая сила на него не действует.
Когда же он находится на верху , то жидкость под него начинает
подтикать и следовательно увеличиваться давление,на этот пузырёк.
Что в свою очередь увеличит давление на верхнию стенку, в отличии
от первого случая. Дополнительно возникшее давление компенсируется давлением на нижнюю стенку. То есть оно уменьшится. IMXO/
Но я не физик.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 21:53 
Аватара пользователя


26/02/06
179
Хижина дяди Тома
To Dialectic и AlexDem. Если бы вы отвечали на этот вопрос вместо меня, то этот преп сказал бы вам, что вы не правы. Пока не буду говорить, что ответил я (чуть подожду).

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 21:56 
Заблокирован
Аватара пользователя


07/08/06

3474
Вы ответили - увеличится, четвертого не дано :)

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 22:05 
Аватара пользователя


26/02/06
179
Хижина дяди Тома
Да, я ответил, что увеличится, но я сказал на сколько и почему!

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 22:59 
Заблокирован
Аватара пользователя


21/04/06

4930
Пузырек находится там, где давление меньше ( давление жидкости его выталкивает). Следовательно, в первом случае, давление выше сверху, во втором, снизу. Видимо, так.


Шимпанзе

Добавлено спустя 10 минут 30 секунд:

Давление увеличится на суммарную силу поверхностного натяжения , удерживающую пузырек.


Шимпанзе

Добавлено спустя 40 минут 41 секунду:

Пока писал, стерли предыдущий пост. Но все равно будет полезно.

Вспомним, что такое давление. Сила, деленная на площадь. В первом случае( когда пузырек внизу) , часть силы от столба жидкости уравновешивается поверхностным натяжением пузырька. Иначе говоря, под пузырьком давление будет меньше.


Шимпанзе

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.12.2006, 23:54 


27/08/06
579
Шимпанзе писал(а):
Пузырек находится там, где давление меньше ( давление жидкости его выталкивает). Следовательно, в первом случае, давление выше сверху, во втором, снизу. Видимо, так.


Шимпанзе

Добавлено спустя 10 минут 30 секунд:

Давление увеличится на суммарную силу поверхностного натяжения , удерживающую пузырек.


Шимпанзе

Добавлено спустя 40 минут 41 секунду:

Пока писал, стерли предыдущий пост. Но все равно будет полезно.

Вспомним, что такое давление. Сила, деленная на площадь. В первом случае( когда пузырек внизу) , часть силы от столба жидкости уравновешивается поверхностным натяжением пузырька. Иначе говоря, под пузырьком давление будет меньше.


Шимпанзе


Как мне объяснили, под пузырьком будет точно такое давление как вне его, т.е. p.
Как мне представляется это потому, что- любая сила действующая со стороны жидкости на пузырёк, должна быть уравновешена точно такой же по модулю и направлению силой, действующей со стороны пузырька на жидкость.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.12.2006, 00:14 
Заблокирован
Аватара пользователя


21/04/06

4930
Да? А как же тогда живут и работают люди в батискафах на глубине порядка десяти километров?


Шимпанзе

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.12.2006, 00:31 


27/08/06
579
Шимпанзе писал(а):
Да? А как же тогда живут и работают люди в батискафах на глубине порядка десяти километров?


Шимпанзе

Думаю, что это происходит за счёт крепости самих скафандров. При этом совсем не важно
имеет ли этот скафандр полость или нет. Возьмём к примеру железный шар радиусом один метр.
Внутри шара вырежим мальникий шарик радиусом один сантиметр и создадим там высокое
давление. Опустим шар вводу на такую глубину, где давление меньше чем внутри малого шара. И заметим, что он не сжался и не диформировался. Разве уместно в этом случае
говорить, что давление внутри малого шара меньше чем давление водяного столба
на большой шар?

Здесь же у нас никаких стенок вообще нет вроде бы.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.12.2006, 00:32 
Аватара пользователя


26/02/06
179
Хижина дяди Тома
Шимпанзе писал(а):
Да? А как же тогда живут и работают люди в батискафах на глубине порядка десяти километров?Шимпанзе


Да вот живут и работают. В основном за счет прочности корпуса батискафа, в котором давление воздуха много меньше давления воды. В точности не знаю, но думаю сомнительно, что давление воздуха внутри батискафа составляет ~1000 атм (глубина 10км). Погружение в водолазном колоколе на глубину нескольких сот метров, требует многочасовой декомпрессии, а на подъем с такой глубины(10 км), как я подозреваю, не хватит никаких запасов кислорода.

З.Ы. Тут была тема, сейчас не помню точно названия, что будет с человеком без скафандра в открытом космосе. Как быстро он охладится? Так вот, не успеет он при жизни охладится! Он сразу взорвется! Именно потому, что давление внутри организма ~ 1атм, а вне его 0.

Кстати, (прошу прощения у модераторов за офтопик), но был со мной в детстве (класс 3-4) такой забавный случай. Продавались, в те времена, присоски с крючком на шарнире и моя мама купила себе такой. Надо было повернуть крючок вниз для того, чтобы он как следует присосался. Так вот я с дуру прикрепил его себе на лоб! :D После чего стал похож на индийскую женщину, но только с кровавым пятном на лбу диаметром около 5 см. Несколько недель моя мама работала визажистом при с своем сыне. :( В школу то надо было ходить!

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.12.2006, 22:11 
Аватара пользователя


26/02/06
179
Хижина дяди Тома
Даю свой ответ.

Давление на дне станет 2P.
Когда пузырек находился на дне, то очевидно давление в нем было
равно P, т.е. равно давлению столба. Когда он оказался наверху, то дожен был бы расшириться, но жидкость не сжимаема, а колба запаяна, следовательно давление внутри пузырька осталось таким же. Значит теперь на дне давление равно давлению столба + давление внутри пузырька. Но не все опрошенные мной физики с этим согласны.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.12.2006, 22:55 


27/08/06
579
Я только не помоёму откуда взялось дополнительное давление в колбе?
Ведь кажется очевидным, что сумма а давлений на все стенки до
и после переворачивания равны. Что, когда перевернули колбу,
то на какую либо из стенок (хоть на боковую) стало приходится меньшее давление?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.12.2006, 23:50 
Заблокирован
Аватара пользователя


21/04/06

4930
Интересно. Теперь повернем колбу ещё раз, давление возрастет ещё в два раза и составит 4р, повернем еще раз, давление составит 8р и так далее. Если быстро вращать, то перед нами бомба нового типа. Нонсенс.
Повторюсь , уже ссылаясь на классику. За счет поверхностного натяжения давление в капле жидкости или пузырьке газа всегда больше или меньше , чем в окружающей среде. Точное значение избытка или снижения давления вычисляется по известной формуле Лапласа.


Шимпанзе

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение21.12.2006, 09:25 


27/08/06
579
Шимпанзе писал(а):
Интересно. Теперь повернем колбу ещё раз, давление возрастет ещё в два раза и составит 4р, повернем еще раз, давление составит 8р и так далее. Если быстро вращать, то перед нами бомба нового типа. Нонсенс.
Повторюсь , уже ссылаясь на классику. За счет поверхностного натяжения давление в капле жидкости или пузырьке газа всегда больше или меньше , чем в окружающей среде. Точное значение избытка или снижения давления вычисляется по известной формуле Лапласа.


Шимпанзе


Подведите тогда резюме.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 31 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group