Механика — Задание 19 ОГЭ по физике №00048722

Что тут происходит: шприц с лекарством держат иглой вниз, а лекарство не капает, хотя сила тяжести тянет его вниз. Нужно найти, что его удерживает.

Шаг 1 — что над лекарством. Сверху лекарство закрыто поршнем. Поршень плотно прилегает к стенкам: воздух между ним и стенками не проходит, а сам поршень удерживается на месте силой трения. Воздуха между поршнем и лекарством нет — лекарство заполняет шприц до самого поршня.

Шаг 2 — что было бы, если бы капля вытекла. Поршень на месте, воздух внутрь попасть не может. Значит, на месте вытекшей капли под поршнем образовалась бы пустота, где давление почти нулевое, и сверху на лекарство почти ничего бы не давило.

Шаг 3 — что давит снизу. У отверстия иглы на лекарство давит наружный воздух — атмосферное давление, около $100\ 000$ Па. Оно и не даёт лекарству вытечь и оставить над собой пустоту: атмосфера «подпирает» лекарство снизу.

Шаг 4 — хватит ли этого давления. Столбик лекарства высотой, скажем, $h=5$ см создаёт давление

$$p=\rho gh\approx1000\cdot10\cdot0{,}05=500\ \text{Па}.$$

Это примерно в $200$ раз меньше атмосферного давления, поэтому атмосфера легко удерживает лекарство. Так же атмосферное давление удержало бы в трубке столб воды высотой около $10$ м.

Вывод: вытеканию лекарства препятствует атмосферное давление — давление наружного воздуха на лекарство у отверстия иглы, при том что под плотно прилегающим поршнем воздуха нет.

Проверим себя: стоит надавить на поршень, и лекарство пойдёт — давление в шприце станет больше атмосферного. Без нажима давления изнутри не хватает, чтобы преодолеть давление воздуха снаружи.