Опыт с пластиковой бутылкой с водой

ОПЫТЫ С БУТЫЛКАМИ

Механическое колебательное движение обычно изучают, рассматривая поведение какого-нибудь маятника: пружинного, математического или физического. Поскольку все они тела твердые, интересно создать устройство, демонстрирующее колебания жидких или газообразных тел.

Для этого можно воспользоваться идеей, заложенной в конструкцию водяных часов. Две полуторалитровые бутылки соединяют так же, как и в водяных часах, скрепив крышки. Полости бутылок соединяют стеклянной трубкой длиной 15 сантиметров, внутренним диаметром 4—5 миллиметров. Боковые стенки бутылок должны быть ровными и нежесткими, легко сминаться при сдавливании.

Для запуска колебаний бутылку с водой располагают сверху. Вода из нее начинает сразу же вытекать через трубку в нижнюю бутылку. Примерно через секунду струя самопроизвольно перестает течь и уступает проход в трубке для встречного продвижения порции воздуха из нижней бутылки в верхнюю. Порядок прохождения встречных потоков воды и воздуха через соединительную трубку определяется разницей давлений в верхней и нижней бутылках и регулируется автоматически.

О колебаниях давления в системе свидетельствует поведение боковых стенок верхней бутылки, которые в такт с выпуском воды и впуском воздуха периодически сдавливаются и расширяются. Поскольку процесс саморегулируется, эту аэрогидродинамическую систему можно назвать автоколебательной.

Все мы постоянно пребываем на дне воздушного океана под прессом тяжести его многокилометровой толщи. Но тяжесть эту мы не замечаем, как не задумываемся и о необходимости время от времени вдыхать и выдыхать этот воздух.

Для показа действия атмосферного давления нужна горячая вода, но не крутой кипяток, чтобы бутылка не деформировалась. Сто—двести граммов такой воды наливают в бутылку и несколько раз интенсивно встряхивают, прогревая тем самым находящийся в бутылке воздух. Затем воду выливают, а бутылку сразу же плотно закрывают крышкой и ставят на стол для обозрения.

В момент закупоривания бутылки давление воздуха в ней было одинаково с наружным атмосферным давлением. Со временем воздух в бутылке остывает и давление внутри нее падает. Возникшая разница давлений по обе стороны стенок бутылки приводит к ее сдавливанию, сопровождающемуся характерным хрустом.

В этом опыте демонстрируют водяную струю, вылетающую из бутылки под действием избыточного давления в ней. Основной деталью конструкции фонтана является жиклер, установленный в бутылочной крышке. Жиклер представляет собой винт, вдоль продольной оси которого имеется сквозное отверстие малого диаметра. В опытной установке удобно использовать жиклер от выработанной газовой зажигалки.

Мягкая пластиковая трубка плотно надета одним концом на жиклер, а другой ее открытый конец располагается близ дна бутылки. Примерно треть объема бутылки занимает прохладная вода. Крышка на бутылке должна быть герметично закручена.

Для получения фонтана бутылку обливают из кувшина теплой водой. Заключенный в бутылке воздух быстро прогревается, его давление повышается, и вода выталкивается наружу в виде фонтанчика на высоту до 80 сантиметров.

Этот опыт можно использовать для демонстрации, во-первых, зависимости давления газа от его температуры и, во-вторых, работы по поднятию воды, совершаемой расширяющимся воздухом.

Источник

Удивительное давление

Опыт 1. Учебник А.В. Перышкин, Физика -7, (Задание после § 40 на стр.118 )

Цель опыта: выяснить, почему вода вытекает из отверстий и проверить гипотезу, что давление жидкости увеличивается с глубиной.

Оборудование: пластиковая бутылка, скотч, вода.

Ход эксперимента: Возьмем пластиковую бутылку. Проколем шилом или толстой нагретой иголкой три отверстия на разной высоте. Заклеим их скотчем. Нальем в бутылку воды и уберем скотч. Вода начнет вытекать из отверстий. Но что мы заметим? Чем ниже расположено отверстие, тем сильнее бьет из нее вода. По мере понижения воды в бутылке дальность вытекания воды уменьшается.

Объяснение эксперимента: Почему же так происходит? На жидкости, как и на все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести. Поэтому каждый слой жидкости, налитый в сосуд, имеет свой вес. Верхние слои воды давят своим весом на расположенные ниже слои. А ниже лежащие передают давление во все стороны, в том числе и на стенки бутылки. Под действием этого давления вода выливается из бутылки с разным напором струи: чем ниже слой, тем давление жидкости будет больше.

Вывод: Опыт показывает, что внутри жидкости существует давление и на одном уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Применение рассматриваемого явления на практике: На глубинах более 1,5 м разность между давлением воды, сжимающим грудную клетку, и давлением воздуха внутри нее возрастает настолько, что у человека уже не хватает сил увеличивать объем грудной клетки при вдохе и наполнять свежим воздухом легкие. Поэтому при погружении более чем на 1,5 м можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на этой глубине. Человек при специальной тренировке может без особых предохранительных средств погружаться на глубины до 80 м, давление воды на таких глубинах около 800 кПа. На больших глубинах, если не принять специальных мер защиты, грудная клетка человека может не выдержать давления воды. На глубину до 90 м водолазы могут опускаться под воду, беря с собой запас сжатого воздуха, накачанного в прочные стальные баллоны. Такое снаряжение называют аквалангом. Аквалангом пользуются и спортсмены-пловцы.

На какую глубину может погрузиться человек?

• искатели жемчуга – 30 м.
• рекордное погружение человека без специального оснащения – 124 м. Новозеландский фридайвер Уильям Трабридж установил свой 16 мировой рекорд. Близ Багамских Островов он погрузился на глубину в 124 метра.
• погружение с аквалангом – 143 м. Опытный египетский инструктор по дайвингу и профессиональный технический дайвер Ахмед Габр установил новый мировой рекорд по наибольшей глубине погружения. 18 сентября 2014 г. ему удалось достичь отметки 332,4 метров ниже поверхности воды Красного моря неподалеку от города Дахаб. Чтобы побить предыдущий рекорд, Ахмед должен был опуститься по крайней мере на 330 метров (1083 футов) – именно таким был мировой рекорд француза Паскаля Бернабе, установленный 5 июня 2005 года в Порто-Веккьо. В конце концов, Ахмед Габр благополучно удалось достичь отметки – 332,4 метров (–1 090,5 футов).
• в мягком скафандре – 180 м
• в жестком скафандре – 250 м
• в батискафе – 10 919 м.

Интересные факты

Давление воды в глубинах океана огромно. Если пустую закупоренную бутылку опустить на значительную глубину, затем извлечь вновь, то обнаружится, что давление воды вогнало пробку внутрь бутылки, и она вся будет полна воды.

Опыт 2. Учебник А.В. Перышкин, Физика -7, (Упр. 16, задание №4 на стр. 111).

Цель опыта: экспериментально доказать справедливость закона Паскаля.

Оборудование: целлофановый пакет, вода, игла.

Ход эксперимента: Возьмем целлофановый пакет, проделаем несколько отверстий. Нальем воды и немного надавим. Напор вытекающих струй увеличится. Причем вода будет вытекать из всех отверстий сразу.

Объяснение эксперимента: Почему же так происходит? Все дело в строении вещества. В отличие от твердых тел отдельные молекулы жидкости могут перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Частицы воды, находящиеся в пакете, уплотняясь при надавливании, передают давление другим слоям жидкости, заполняющей пакет. Таким образом, давление передается в каждую точку жидкости согласно закону Паскаля, который гласит, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменения во всех направлениях.

Применение рассматриваемого явления в жизни и быту: закон Паскаля лежит в основе работы таких устройств как гидравлические прессы, гидравлические подъемники, опрыскиватели, в пневматической системе водоснабжения, водометов, а также в гидравлических тормозах автомашин. При выдавливании краски для волос при окрашивании в парикмахерских используют специальные устройства для того, чтобы выжать краску из тюбика. При надавливании рукой на тюбик краска по закону Паскаля будет передавать давление в разных направлениях, и, если не применять это устройство, то краску полностью не получиться выдавить.

1. гидравлический домкрат

2. Использование действия закона Паскаля для полива огорода

4. Приспособление для выдавливания зубной пасты

Опыт 3. Учебник А.В. Перышкин, Физика -7 (Задание №2 на стр. 125)

Цель опыта: выяснить, почему вода вытекает из отверстий только в том случае, когда крышка в бутылке открыта. В случае, когда бутылка закрыта, вода не вытекает.

Оборудование: пластиковая бутылка, вода

Ход эксперимента: Нальем воду в пластиковую бутылку. Закроем бутылку крышкой. Шилом проткнем отверстие. Что мы видим? Вода не вытекает из бутылки. Когда мы откроем крышку, вода свободно начнет выливаться из бутылки. Можно сделать вывод: вода вытекает из отверстий только в том случае, когда крышка в бутылке открыта. В случае, когда бутылка закрыта, вода не вытекать не будет.

Объяснение опыта: Это происходит потому, что на нее действует только внутреннее давление в бутылке, а оно мало по сравнению с давлением атмосферы снаружи, т.е. мало для того, чтобы вытеснить воду из бутылки. Но как только мы откроем крышку, вода начнет выливаться, так как на воду еще начнет действовать атмосферное давление, а оно уже способно вытолкнуть воду из отверстия. Такое же явление можно наблюдать при работе ливера. Принцип действия, так же как и в предыдущем опыте, основан на действии атмосферного давления. Ливер опускают в воду или любую другую жидкость, Закрывают верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Вода не вытекает из ливера. Открываем верхнее отверстие ливера и жидкость выльется. Это происходит потому, что когда мы закрываем пальцем верхнее отверстие, то на столб жидкости, который находится в ливере, действует только внутренне давление, а оно мало, и не способно вытолкнуть жидкость. Открываем верхнее отверстие ливера и жидкость выливает. Это происходит потому, что атмосферное давление сверху на жидкость и давление жидкости, вместе взятые, больше атмосферного давления снизу на жидкость.

Применение рассматриваемого явления на практике и в быту: Данное явление используется в жизни. Зная объяснение данного явления можно изготовить простейшего румойник из пластиковой бутылки. Такой рукомойник можно использовать в походных условиях или на даче. Также это явление лежит в основе работы ливера, который используют для проведения анализов различных жидкостей, в том числе и анализе качества молока.

5. Рукомойник в походных условиях

Источник

Презентация «Использование пластиковых бутылок в простых опытах по физике»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Выполнили: ученики 8 класса Тытюк Павел Сергеев Александр Научные руководители: Чулкова Л.И. Чулкова Н.А.

В физике Паскаль занимался изучением барометрического давления и вопросами гидростатики. Открыл закон Паскаля. В честь него названа единица давления.

Доказал существование атмосферного давления, измерил его, создав первый ртутный барометр.

Цель: продемонстрировать закон Паскаля. Оборудование: пластиковая бутылка, шило. Результат: наблюдаем вытекание воды из отверстий в виде одинаковых струек. Анализ: сила действует на поверхность воды, находящиеся в бутылке. Это давление передается нижним слоям воды, которое распределяется в каждую точку жидкости равномерно.

Цель: показать зависимость давления от высоты столба жидкости. Оборудование: пластиковая бутылка с проделанными в ней отверстиями на разной высоте, кювета. Результат: вода из отверстия, расположенного ниже вытекает дальше. Анализ: давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости (чем больше высота, тем больше давление жидкости p= gh

Цель: показать простейшую модель фонтана. Оборудование: пластиковая бутылка, стержень от гелиевой ручки, кювета. Результат: наблюдаем образование фонтана воды. Анализ: на воду в стержне действует давление столба жидкости, находящегося в бутылке. Чем больше воды в бутылке, тем больше будет фонтан, так как давление зависит от высоты столба жидкости. видеоролик

Цель: показать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне. Оборудование: нижние части от пластиковых бутылок разных сечений, резиновые трубки. Результат: уровни воды в сосудах оказались на одном уровне. Анализ: в сообщающихся сосудах любой формы поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне ( при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково).

Цель: демонстрация плавания тел. Оборудование: пластиковая бутылка, пузырек (из-под лекарства), надувной резиновый шарик. Результат: наблюдение плавание пузырька Анализ: если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, тонуть. Если сила тяжести равна архимедовой силы, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости, т.е. тело плавает. Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, всплывает, т.е. тело плавает. видеоролик

Цель: доказать существование атмосферного давления. Оборудование: пластиковая бутылка, две дощечки, два крепления из жести или проволоки, тарелка. Результат: наружное атмосферное давление удержит воду в бутылке. Анализ: По мере уменьшения воды в тарелке она будет автоматически наполняться водой из бутылки.

Цель: доказать существование давления внутри жидкости. Оборудование: пластиковая бутылка, перчатка Результат: внутри жидкости существует давление. Анализ: На одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

В результате работы мы: провёли опыты, доказывающие существование атмосферного давления; спроектировали и изготовили автоматическую поилку для птиц и домашних животных. создали самодельные приборы, демонстрирующие зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости, закона Паскаля; разработали рабочую тетрадь для 7 класса по теме «Давление».

Свои способности человек может узнать только попытавшись применить их на деле. Сенека

Вечера по физике в средней школе/ Сост. Э.М. Браверман. М.: Просвещение, 1969. Внеурочная работа по физике/ Под ред. О.Ф. Кабардина. М.: Просвещение, 1983. Гальперштейн Л. Занимательная физика. М.: РОСМЭН, 2000. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М.: Просвещение, 1985. Горячкин Е.Н. Методика и техника физического эксперимента. М.: Просвещение. 1984 г. Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия развития, Академия и К, 1999. Макеева Г.П., Цедрик М.С. Физические парадоксы и занимательные вопросы. Минск: Народная асвета, 1981. Никитин Ю.З. Потехе час. М.: Молодая гвардия, 1980. Опыты в домашней лаборатории // Квант. 1980. №4. Перельман Я.И. Занимательная механика. Знаете ли вы физику? М.: ВАП, 1994. Перышкин А.В., Родина Н.А. Учебник физики для 7 класса. М.: Просвещение. 2012 г Перышкин А.В. Физика. – М.: Дрофа, 2012

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Значимость данной работы состоит в том, что в последнее время, когда материально-техническая база в школах значительно ослабла, опыты с применением пластиковых бутылок помогают формировать некоторые понятия при изучении физики.

Цель: сделать приборы, установки по физике для демонстрации физических явлений по теме «Давление» своими руками, объяснить принцип действия каждого прибора и продемонстрировать их работу.

Гипотеза: сделанный прибор, установка по физике для демонстрации физических явлений своими руками применить на уроке при изучении темы «Давление» в 7 классе. При отсутствии данного прибора в физической лаборатории, данный прибор сможет заменить недостающую установку при демонстрации и объяснении темы.

Номер материала: 134962

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

В России объявлены нерабочие дни с 30 октября по 7 ноября

Время чтения: 2 минуты

В Чувашии школьные каникулы продлятся две недели

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор оставил за регионами решение о дополнительных школьных каникулах

Время чтения: 1 минута

Треть школ и пятая часть детских садов в России являются инклюзивными

Время чтения: 1 минута

Каникулы для школьников в Орловской области продлят до 15 ноября

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник