Решение: Пробка под колоколом насоса
Под колоколом воздушного насоса находится колба, наполовину наполненная водой и плотно закрытая пробкой. Что произойдёт с пробкой при откачивании воздуха из-под колокола? Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаДо начала откачивания давление воздуха внутри колбы и снаружи пробки примерно одинаково, поэтому результирующая сила на пробку близка к нулю.
$$p_{\text{внутри}} \approx p_{\text{снаружи}}$$При откачивании воздуха из-под колокола давление снаружи пробки уменьшается. Колба закрыта, поэтому давление воздуха внутри неё вначале остаётся близким к атмосферному.
$$p_{\text{внутри}} > p_{\text{снаружи}}$$Разность давлений создаёт результирующую силу, направленную изнутри колбы наружу. Когда эта сила станет достаточной, чтобы преодолеть трение пробки о горлышко, пробка вылетит из колбы.
$$F = (p_{\text{внутри}} - p_{\text{снаружи}})S$$При откачивании воздуха пробка вылетит наружу: давление воздуха внутри закрытой колбы станет больше давления снаружи, и возникнет направленная наружу сила.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что пробка втянется внутрь колбы.
Считать, что давление внутри закрытой колбы сразу уменьшается вместе с давлением под колоколом.
Не объяснять происходящее разностью давлений.