Исследование: стакан, который остается непоколебимым вверх дном под водой

Когда мы обращаемся с обычным стаканом в местах, где воды в избытке, наша рука непроизвольно действует так, как будто стакан пустой. Ведь в повседневной жизни мы привыкли к тому, что стакан служит для хранения и переноски жидкости, а не для ее содержания. Но что произойдет, если мы совершим ряд необычных действий с этим предметом?

Представим такую ситуацию: взяли стакан, наполнили его водой и плотно прикрыли крышкой. Изначально все выглядит обычно. Но затем, сделав вид, что нам необходимо принять воду из стакана, мы решаем результативно действовать: нажимаем на крышку стационарной крутильной пружины, встраиваемой внутрь стакана.

Если вы сделали это правильно, то через некоторое время вы увидите, как вода начнет переливаться через крышку стакана. Что же произошло? Суть заключается в принципе работы магдебургского полушария.

№44 Задание 25

При демонстрации атмосферного давления с помощью стакана, вывернутого вверх дном под водой, можно наблюдать интересное явление. Вода не выливается из стакана, а даже поднимается в нем. Это происходит из-за действия атмосферного давления.

Вначале стакан полностью заполняется водой, затем он закрывается крышкой так, чтобы внутри не оставалось воздуха. Затем стакан начинают быстро переворачивать и опускают в некоторое количество воды. При этом стакан не трогают рукой, так как это может нарушить атмосферное давление.

В результате эксперимента описание следующее: жидкость остается внутри стакана. Она не выливается, так как крышка и стакан частично между собой отделены воздушным пространством. На дне стакана образуется воздушная подушка. Причина этого явления заключается в действии атмосферного давления.

Давление атмосферы равномерно действует со всех сторон на любую плоскость. В этом случае давление атмосферы в воде банки будет больше, чем наружу. Давление воды на основании банки превышает атмосферное давление, но давление над водой наружу банки сохраняется. Поэтому вода не проникает в банку, а лишь прикасается к ее краю своими верхними слоями.

Следует отметить, что при удалении крышки давление воздуха сверху уравнивается с атмосферным давлением. Поэтому вода не задерживается внутри стакана и выливается из него.

Демонстрация действия атмосферного давления

Возьмите стакан и наполните его водой до краев. При этом необходимо держать стакан вверх дном, так что дно стакана будет находиться вверху.

Затем предложите кому-то помощь в выполнении опыта. Попросите этого человека прижать открытую ладонь к открытой стороне стакана так, чтобы вода была под действием атмосферного давления.

Далее нужно быстро перевернуть стакан вверх дном и опустить его в другую посуду с водой. В результате стакана вода не выльется, так как действие атмосферного давления на воду не дает ей выливаться.

Данный опыт основан на принципе Магдебургского полусфер. Магдебургский полусфер – это две полусферы из металла, которые плотно сопрягаются друг с другом и создают пустое пространство между ними. При нагревании или надавливании на полусферы, их тяжело разъединить достаточно сильными усилиями. Это явление происходит из-за действия атмосферного давления.

Атмосферное давление создается воздухом, который окружает нас на всех сторонах. В данном опыте атмосферное давление действует на воду в стакане и не дает ей выливаться.

Сравнительно легкая и гибкая бумага или лист газеты может также быть использована для демонстрации действия атмосферного давления. Достаточно прислонить лист к крышке банки, сильно сжать банку и открыть крышку. Лист будет прижат к крышке, так как воздух внутри банки не позволяет ему оторваться.

Вид абсолютно необычными животными, которые являются «живыми доказательствами» действия атмосферного давления, являются рыбы-прилипалы. У этих рыб на брюшке есть орган, позволяющий им цепляться к гладким поверхностям и не отрываться даже при больших нагрузках. Таким образом, рыбы-прилипалы могут принимать удары волн, не отклеиваясь.

Описание работы

Для демонстрации принципа «Стакан вверх дном под водой» необходимы следующие инструменты и материалы:

• Стакан
• Бутылка (можно использовать пластиковую)
• Две крышки (одна из них с отверстием под шприц)
• Шприц или грузозахватные клещи
• Бумага
• Пипетка
• Вода
• Свеча и спички (для создания атмосферы в банке)

Опишем порядок действий в рамках этой демонстрации:

1. Возьмите стакан и полностью наполните его водой.
2. Плотно прижмите лист бумаги к открытому краю стакана, так чтобы не оставалось промежутков.
3. Положите стакан вверх дном на дно бутылки.
4. Наполните бутылку частично водой до уровня около половины.
5. Установите крышку с отверстием на бутылку так, чтобы шприц или грузозахватные клещи могли пройти через отверстие.
6. Выньте шприц или грузозахватные клещи, находящиеся внутри стакана, с помощью пипетки.
7. Плотно прижмите рукой верхнюю крышку к стакану, чтобы создать атмосферное давление внутри.
8. Втыкайте шприц в отверстие крышки и медленно поднимайте стакан вверх.
9. В процессе поднятия стакана вы увидите, как жидкость в бутылке под нагревании атмосферным давлением выливается внутрь стакана.

Таким образом, благодаря атмосферному давлению и принципу Магдебургских полушарий, вода переливается из бутылки внутрь стакана, оставаясь вверх дном. Данная демонстрация является характерным примером действия атмосферного давления и позволяет наглядно показать различие воздушных давлений внутри и снаружи стакана.

Почему в перевернутый стакан не попадает вода

Устройство, позволяющее стакану быть перевернутым под водой без попадания внутрь жидкости, называется грузозахватными рыбами-прилипалами. Оно построено на принципе действия атмосферного давления.

В части крышки стакана, которая находится внутри воды, давление атмосферы и давление воды действуют в противоположных направлениях. Давление атмосферы, благодаря воздействию наружного воздуха, превосходит давление воды. Это позволяет воздуху внутри стакана действовать в сопротивление воде и не позволяет ей войти внутрь.

Демонстрация этого принципа может быть проведена с помощью приспособления, известного как «магдебургские полумуфты». Его составляют две чаши, соединенные отверстием. Если закрыть отверстие и начать откачивать воздух, то кубический лист бумаги, имеющий размер 25 на 25 сантиметров, приложенный к отверстию, не выльется внутрь крышки.

При проведении данной работы можно закрыть сосуд с помощью крышки или газеты, после чего обратить его и нажать кнопку на дне. В результате научного опыта вода не попадет внутрь стакана, благодаря действию атмосферного давления.

Видео:

Как перевернуть стакан с водой на стол. Поставил стакан вверх дном

Как перевернуть стакан с водой на стол. Поставил стакан вверх дном by FunnyScience 20,112 views 6 years ago 3 minutes, 21 seconds