Давление — Задание Физика 8 Класс №00050717

Заглушку выбивает перевес: газ давит на неё изнутри, наружный воздух — снаружи, силы направлены навстречу. Газ в баллоне давит одинаково на все участки стенки, поэтому перевес давлений у обеих заглушек один и тот же. А вот выдерживают заглушки разный перевес — его и надо сравнить.

Перевес давлений, при котором сдаётся первая заглушка, найдём по формуле $p = \dfrac{F}{S}$, где $2\text{ см}^2 = 0{,}0002\text{ м}^2$:

$$\Delta p_1 = \dfrac{60}{0{,}0002} = 300\,000\text{ Па} = 300\text{ кПа}.$$

То же для второй заглушки, $5\text{ см}^2 = 0{,}0005\text{ м}^2$:

$$\Delta p_2 = \dfrac{120}{0{,}0005} = 240\,000\text{ Па} = 240\text{ кПа}.$$

Газ накачивают медленно, перевес растёт постепенно и раньше доходит до меньшего значения — $240\text{ кПа}$. Значит, первой вылетит вторая заглушка, хотя она держит большую силу. Заметь: решает не сила, а сила на каждый квадратный сантиметр.

Перевес — это насколько газ давит сильнее наружного воздуха. Давление самого газа в этот момент:

$$p = 100 + 240 = 340\text{ кПа}.$$

Проверим себя при $340\text{ кПа}$. Перевес $240\,000\text{ Па}$ давит на первую заглушку с силой $240\,000\cdot 0{,}0002 = 48\text{ Н}$ — меньше $60\text{ Н}$, она держится. На вторую — $240\,000\cdot 0{,}0005 = 120\text{ Н}$, ровно её предел.