Пластиковая бутылка - простой предмет, который помогает на уроках физики показывать простые опыты.
Наполним ее водой до определенного уровня. Отметим метку. Поместим в морозилку на несколько часов. Вода перейдет в агрегатное состояние - лед. Мы увидим, что уровень воды - льда поднимется выше метки. Зададим вопрос ученикам - почему?
Покажем на примере бутылки, - как человек дышит.
Возьмём шарики воздушные, лучше шарики из тонкой резины.
Отрежем узкую часть этих шариков и натянем на дно бутылки и горлышко.
Вот, что мы получим:
Внутри бутылки воздух и снаружи воздух, но снаружи воздух с атмосферным давлением, то есть давление столба воздуха, который простирается над землёй где-то на высоте 30 километров.
Дно бутылки - голубая резинка, горлышко - зеленая.
Случай (А).
Растянем резинку голубого цвета и увидим следующее. Если резинка голубого цвета растянута вовнутрь бутылки, то зелёный шарик надувается.
Случай (Б).
Если растягиваем голубую резинку во внешнюю сторону, то мы видим следующее: зеленая втягивается вовнутрь, в бутылку:
(Голубая резинка здесь под номером 2, а зелёная под номером 1)
Повторим закон Паскаля:
Давление, оказываемое на жидкость или газ, одинаково на все точки сосуда. Газ происходит от слова «хаос». Большое количество молекул и их беспорядочное движение способствует этому закону.
Этот закон действует и для атмосферного давления и для воздуха внутри бутылки.
Случай (А).
В данном опыте - атмосферное давление снаружи + давление, оказываемое нашей рукой на резинку- это давление на воздух в бутылке.
Но это давление и есть давление воздуха внутри бутылки, на стенки сосуда и на зеленую резинку. Давление воздуха в бутылке больше внешнего атмосферного давления. Поэтому шарик 1 надувается.
Случай ( Б).
Если, наоборот, синюю резинку 2 растягиваем снаружи, то атмосферное давление на зеленую резинку будет больше, чем давление воздуха внутри бутылки.
Т.к. с увеличением обьема воздуха ( в бутылке)давление его уменьшается.
В обоих случаях всегда надо рассматривать разность давлений: внутреннего и внешнего.
Этот опыт похож на процесс дыхания человека.
Объясним этот процесс.
Немного биологии о строении органов дыхания.
Дыхание осуществляется путём диафрагмы мышцы между грудной и брюшной полостями.
При вздохе наши лёгкие увеличиваются в размере.
Создаётся разность давлений атмосферного и давления воздуха внутри лёгких. Наружный воздух через нос проникает в легкие под действем разности давлений.
Исследуем пластиковую бутылку.
Возьмем пустую бутылку, закрытую крышкой.
Воздух внутри бутылки создаёт существенное давление.
Когда мы надавливаем на бутылку с закрытой крышкой, то это давление мы ощущаем. А бутылку без крышки сдавливаем достаточно легко. Часть воздуха выходит из бутылки при этом.
Можно создать перекладину, которая будет выглядеть в виде полой трубки, то есть с отверстием внутри. Экономия материала получается.
Давление воздуха внутри трубки выдержит достаточно большой вес предмета, подвешенного к этой перекладине. Но в этом случае трубка должна быть закрыта с обеих сторон. Отверстия концов должны быть очень хорошо, плотно закрыты.
Можно использовать жидкий клей для крышек, - это обеспечит герметичность.
Такая трубка с закрытыми концами выдержит большую нагрузку.
Посмотрим эти простые опыты на видео: