Номер 291, страница 76 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Решение

В начальном состоянии поршень находится в равновесии в положении А. Это означает, что давление воздуха внутри цилиндра $p_{in}$ (слева от поршня) уравновешивается внешним атмосферным давлением $p_{ext}$ (справа от поршня). Силы давления с обеих сторон равны.

Когда цилиндр помещают под колокол насоса и начинают откачивать воздух, количество молекул воздуха под колоколом уменьшается, что приводит к понижению внешнего давления $p_{ext}$. В этот момент давление воздуха внутри цилиндра $p_{in}$ еще не успело измениться и остается прежним.

В результате возникает разность давлений: давление внутри становится больше давления снаружи ($p_{in} > p_{ext}$). Так как сила давления определяется формулой $F = p \cdot S$ (где $\text{S}$ — площадь поршня), сила, действующая на поршень изнутри ($F_{in}$), становится больше внешней силы ($F_{ext}$).

Возникающая равнодействующая сила направлена в сторону меньшего давления, то есть вправо. Под действием этой силы поршень перемещается из положения А в положение В. При этом движении объем воздуха в цилиндре увеличивается, а его давление падает, пока снова не наступит равновесие с уменьшившимся внешним давлением.

Ответ: Перемещение поршня объясняется тем, что при откачке воздуха внешнее давление уменьшается, становясь меньше внутреннего давления в цилиндре ($p_{in} > p_{ext}$), и возникающая сила разности давлений выталкивает поршень наружу.