Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (рис. 2). Изменилась ли, и если изменилась, то как внутренняя энергия газа в колбе? Ответ поясните.

1. Температура воды ниже, чем температура воздуха. 2. Давление газа в левом колене трубки и давление столбика ртути равно атмосферному давлению. Следовательно, давление газа в колбе меньше, чем атмосферное. Давление газа зависит от температуры. Значит, температура воды ниже, чем температура окружающего воздуха.

Три сплошных шара одинакового размера – свинцовый, медный и деревянный – подняты на одну и ту же высоту над горизонтальной поверхностью стола. Какой из шаров обладает наибольшей потенциальной энергией относительно поверхности стола? Ответ поясните.

Ответ: наибольшую потенциальную энергию будет иметь свинцовый шар Пояснение: Потенциальная энергия в поле тяжести Земли определяется выражением \(E_п = mgh\) Поскольку высота, на которую подняты шары одинакова, то разница в потенциальной энергии будет обусловлена разными массами тел. Тело с наибольшей массой будет обладать наибольшей потенциальной энергией. Шары имеют одинаковый объем, но плотность свинца больше, чем плотность меди и дерева. Значит, свинцовый шар имеет самую большую массу и самую большую потенциальную энергию

В барометрическую трубку ртутного барометра (опыт Торричелли) попал пузырёк воздуха. Будут ли, и если будут, то как, отличаться показания барометра от показаний «правильного» ртутного барометра? Ответ поясните.

В опыте Торричелли, в отсутствии воздуха над ртутью, атмосферное давление уравновешивалось давлением столба ртути. Давление ртути в трубке должно уменьшится, поскольку при попадании воздуха в трубку создается лишнее давление, из-за этого уменьшения высоты столбика ртути, т.е. он будет давать неверные показания, меньшие, чем истинные.

В мензурку налили воду и опустили кусок льда. Изменится ли (и если изменится, то как) уровень воды в мензурке, когда лёд растает? Ответ поясните.

Ответ: Уровень воды в мензурке не изменится. Пояснение. Поскольку льдинка плавает, то сила тяжести, действующая на льдинку, уравновешена силой Архимеда. Масса воды, получившейся при таяньи льда будет в точности равна массе самого льда При таянии лёд переходит в воду той же самой массы: \(mg=F_A \\ mg={\rho}gV_0 \\ m={\rho}V_0\) где \(m\) — масса льда (масса образовавшейся воды), \({\rho}\) — плотность воды, \(V_0\) — объем подводной части льда. Из последнего равенства следует, что образовавшаяся вода займет ровно то объем, который занимал лед под водой. Значит, после того как лед растает, уровень воды в мензурке не изменится.

Сравните выталкивающие силы, действующие на один и тот же деревянный брусок, плавающий сначала в чистой воде, а потом в морской? Ответ поясните.

1. Ответ: выталкивающие силыодинаковы в обоихслучаях. 2. Так как деревянный брусок плавает в обоих жидкостях, то по условию плавания тел \(F_{тяж}=F_A\). Поскольку масса бруска не меняется, то и выталкивающие силы, действующие на брусок со стороны чистой и морской воды, одинаковы.