(Ф7) 36-37. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

Внутри жидкости в любой ее точке существует давление, обусловленное весом верхних слоев жидкости на нижние. Если рассматривать жидкость в состоянии покоя, т.е. не двигающуюся, то это давление можно назвать "весовым " или гидростатическим давлением.
На одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям / и вверх в том числе /. 
С глубиной давление увеличивается.

Когда вы в резиновых сапогах заходите в воду, то чувствуете, как резина плотно прилегает к ногам. А ведь глубина совсем небольшая!



Расчетная формула 

для определения давления жидкости в любой ее точке, а также на дно и стенки сосуда:



 
Все вышесказанное справедливо и для газов, в которых тоже существует гидростатическое давление.

ЭТО ИНТЕРЕСНО !

Глубины погружения человека - смотри здесь.
КНИЖНАЯ ПОЛКА 

1.Когда надо открывать рот пошире?

2. Жидкости давят ... вверх!

3. Естественная форма жидкости.

ИНТЕРЕСНОЕ ЯВЛЕНИЕ !

1. Пинг - понг в ванне.

2. Рикошет в умывальнике.

3. Картезианский водолаз.

РЕШИМ ЗАДАЧКИ?

1. Почему вода из ванны вытекает быстрее, если в нее погружается человек? 

2. Мальчик давит на малый поршень сосуда с водой. Удержит ли другой мальчик большой поршень, если ребята действуют на поршень с одинаковой силой?

3. Из небольшого отверстия в боковой стенке сосуда вытекает струйка воды. Что произойдет с этой струёй, если сосуд начнет свободно падать? Сопротивлением окружающего воздуха пренебречь.

 

4. Почему водолазу при погружении на глубину необходимо подавать воздух в скафандр под давлением, равным давлению воды на глубине, на которой он находится?

5. Как изменяется объем пузырька воздуха, когда этот пузырек поднимается со дна водоема на поверхность? Почему?

ЭТО ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО!

 

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 1,5м можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на этой глубине.

На какую глубину возможно погружение?

 

искатели жемчуга - 30 м 

рекордное погружение человека без специального оснащения - 105 м

погружение с аквалангом - 143 м 

в мягком скафандре - 180 м 

в жестком скафандре - 250 м

в батискафе - 10 919 м.

Распространено мнение, что суда, затонувшие в океане, не достигают морского дна, а висят неподвижно на некоторой глубине. В романе Ж. Верна рассказывается о кораблях догнивающих, свободно вися в воде. Так ли это?

 

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

... был проделан такой опыт. Три стеклянных трубки различных размеров , с обоих концов запаянные, были завернуты в холст и помещены в медный цилиндр с отверстиями для свободного пропуска воды. Цилиндр был опущен на глубину 5 км. Когда его извлекли, оказалось , что холст наполнен снегообразной массой, это было раздробленное стекло.

А если на такую глубину опустить куски дерева, то после поднятия они начинают тонуть в воде, как кирпичи, так их сдавливает. 

Вода, как и все жидкости мало поддается сжатию. Поэтому с глубиной плотность воды изменяется незначительно. В самом глубоком месте плотность воды увеличивается лишь на 5 процентов. А чтобы в ней плавало железо необходимо уплотнить ее в 8 раз! Не может быть ни малейшего сомнения, что затонувшие суда покоятся на дне океана! 

Источник: Занимательная физика. В. Шабловский

Тест

Гидростатика

На тело, погруженное в жидкость или газ, действуют силы, распределенные по поверхности тела. Давление – это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности: В СИ давление измеряется в паскалях (Па). Часто используются внесистемные единицы давления: 1 атм = 101325 Па = 760 мм. рт. ст. Атмосферное давление обусловлено весом воздушного столба. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 ºC, называется нормальным атмосферным давлением и обозначается p0. Закон Паскаля. Внешнее давление, оказываемое на жидкость или газ, передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует. Давление, обусловленное весом жидкости, (гидростатическое давление) зависит от глубины:  p = ρжgh. Рис. 1. Гидростатическое давление Закон сообщающихся сосудов. Если в открытые сообщающиеся сосуды налита одна и та же жидкость, ее уровень во всех сосудах будет одинаков. Из-за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая (архимедова) сила: F = ρжgV. Здесь ρж – плотность жидкости, V – объем погруженной части тела. Другими словами, в жидкости тело теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. Из закона Архимеда следует, что тело будет выталкиваться из жидкости на ее поверхность, только если его плотность ρ < ρж.

Ещё задачи

1) Гидростатическое давление на дно водоема равно p = 8000 Па. Определите глубину водоема H, если плотность воды ρ = 1 г/см³. Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с².
2) В цилиндрический сосуд налиты равные по массе несмешивающиеся жидкости с разными плотностями ρ₁ = 1000 кг/м³ и ρ₂ = 1200 кг/м³. Общая высота столба жидкости в сосуде H = 2,2 м. Определите гидростатическое давление жидкости на дно сосуда.
3) 

Цилиндрический сосуд высотой 40 см, стоящий на столе, заполнен доверху водой. В стенке сосуда имеются три отверстия на расстояниях 10 см, 20 см и 30 см от основания. Из какого отверстия струя воды достигнет поверхности стола на наибольшем расстоянии от сосуда?

4) На какое минимальное давление должна быть рассчитана подводная лодка, глубина погружения которой H = 800 м? Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с², а одну атмосферу 100 кПа. Ответ выразить в мегапаскалях.

5) Чему равно давление, созданное водой, в озере на глубине 10 м? Плотность воды – 1000 кг/м³.

6) 

В три сосуда с одинаковой площадью дна налита вода до одного и того же уровня. На дно какого сосуда вода оказывает большее давление?

Тест