§29 Гидростатическое давление. Сообщающиеся сосуды
Если положить на стол твёрдый кубик льда, он будет оказывать давление на площадь, с которой
соприкасается. Со стаканом жидкой воды все будет сложнее. Притягиваясь к Земле, её верхние
слои давят на нижние, и, по закону Паскаля, это давление передаётся во все стороны, жидкость
давит и на дно, и на стенки стакана. Такое давление называется гидростатическим.
Выведем формулу для расчёта гидростатического давления на дно сосуда.
Давление выражается общей формулой:
где F – какая-либо сила. Так как жидкость неподвижна, она действует Для того чтобы узнать массу жидкости, нужно её плотность умножить на Подставим эту формулу массы в формулу давления и получим: |
Площадь основания можно легко сократить. Поэтому в итоге гидростатическое давление будет
равно:
По формуле гидростатическое давление жидкости зависит только от её плотности (ρ) и высоты
столба (h). Парадокс: давление, обусловленное весом жидкости, от её массы НЕ зависит.
Это можно проверить на опыте. Если в специальные сосуды разного объёма налить воду до
одинакового уровня, то масса жидкости будет разной. Но дно сосудов – резиновая плёнка – в
обоих случаях прогнётся под давлением воды одинаково.
Интересный опыт, иллюстрирующий этот парадокс, провёл сам Блез Паскаль. Он вставил в закрытую бочку с водой узкую трубку, поднялся на второй этаж и влил в неё кружку воды. Масса жидкости была мизерной, но в узкой трубке вода поднялась очень высоко, и возникло большое давление. По закону Паскаля оно передалось жидкости в бочке, и та треснула от одного (!) стакана воды. Схожий опыт можно провести дома. Соедините 7–10 соломинок для сока и замотайте места соединения скотчем. Полученную трубку аккуратно вставьте в упаковку с соком. Встаньте на диван и начните заливать в трубочку жидкость. Когда жидкость начнёт ползти вверх по трубке, вы увидите, что из-за громадного давления упаковка будет стремительно разбухать. Прекратите опыт, а то зальёте ковёр. |
1. Что такое гидростатическое давление?
2. От чего зависит гидростатическое давление?
3. Будет ли отличаться давление 10 литров воды, налитой в бассейн и в ведро? Ответ
аргументируйте.