Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Сообщающиеся сосуды: определение

Сосуды, соединенные трубкой или подобной открытой лишь с двух концов емкостью, называются сообщающимися.

При этом должны соблюдаться следующие условия:

  • трубка должна быть заполнена жидкостью;
  • отверстия, через которые каждый из сосудов соединен с трубкой, должны находится ниже уровней жидкости;
  • плотность жидкости в пределах системы должна быть одинаковой;
  • давление над каждым из сосудов должно быть одинаковым.

Старинные фонтаны в Петергофе, Лувре, Риме работают без насосов, с использованием лишь принципа сообщающихся сосудов. С его применением устроены шлюзы на реках, предназначенные для транспортировки судов между водоемами с разным уровнем воды.

Для демонстрации свойств сообщающихся сосудов лучше всего подходят две прозрачные цилиндрические емкости, размером с обычную кружку, в донной части которых сделаны отверстия, к которым присоединена гибкая трубка. Удобно использовать трубку от медицинской капельницы, поскольку она имеет перекрывающий ток воды затвор. Если перекрыть трубку, закрепить на некоторой высоте один из сосудов, налить в него воду, и открыть затвор, то вода начнет переливаться в другой сосуд, который, благодаря гибкости трубки, можно перемещать по высоте.

Вода из первого сосуда начнет перетекать во второй. У опыта есть три возможных исхода:

  1. если верхнюю кромку второго сосуда опустить слишком низко, жидкость перельется через край (получится "фонтан");
  2. если второй сосуд поднять слишком высоко над верхней кромкой первого, вода до него не дотечет;
  3. уровень воды в сосудах сравняется, и, если перемещать второй вверх и вниз, будет стремиться оставаться равным в обоих сосудах.
Определение 1

Закон, в соответствии с которым поверхности жидкости в сообщающихся сосудах стремятся оказаться на одном горизонтальном уровне, называется законом сообщающихся сосудов. Он соблюдается при любой форме сосудов.

Важно отметить, что эта формулировка применима лишь к однородной жидкости. Если в один сосуд налить воду, а в другой масло, то уровни поверхностей не будут совпадать. Уровень в сосуде с жидкостью меньшей плотности (в данном случае - воды) окажется ниже.

«Сообщающиеся сосуды: определение» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Помощь с рефератом от нейросети
Написать ИИ

Это свойство применяется для измерения атмосферного давления с помощью ртутного барометра: в одной полости U-образной емкости находится ртуть, другой соединяется с атмосферой. Конец емкости с ртутью запаян. Воздух в этом случае играет роль "жидкости", а атмосфера Земли - роль присоединенной емкости. Высота атмосферы (несколько десятков километров) уравновешивается ртутным цилиндром высотой около 700-800 мм. Высота ртутного столба колеблется в зависимости от меняющегося атмосферного давления.

Высота (глубина) жидкости над отверстием, где он соединяется с трубкой называется высотой столба. Давление, плотность жидкостей и высоты столбов связаны следующим отношением:

ρ1gh1=ρ2gh2,

где h1,h2 - высоты столбов в сосудах, ρ1,ρ2 - плотности соответствующих жидкостей, g - ускорение свободного падения.

Пример 1

В U-образную трубку диаметром 5 см налиты 1 л воды (в левую полость) и 1 л ртути. Насколько уровень воды будет выше уровня ртути?

Приведем жидкость к единой плотности, временно заменив в левой полости объем воды соответствующим по массе объемом ртути.

Объем цилиндра находят по формуле:

V=πr2l,

где r - радиус цилиндра, l - его высота.

1 литр воды можно представить, как куб с размерностью 10×10×10 см.

101010=3,142,52lwat

lwat=10003,142,5251см

Высота цилиндра, содержащего 1 л ртути такая же.

Плотность ртути примерно в 14 раз больше, чем у воды, значит замещающий воду цилиндр из ртути будет во столько же раз короче:

lmerclwat14

Сложив эти высоты и разделив пополам, узнаем высоту столба ртути (в правой полости):

h2=0,51114lwat27,3см

Нижняя поверхность водяного цилиндра будет на 114 ниже уровня ртути в правом сосуде, значит оставшиеся 1314 как раз и составят искомую разницу в уровнях:

Δh=1314lwat47,4см

Ответ: 47,4см

Дата последнего обновления статьи: 20.04.2024
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Крупнейшая русскоязычная библиотека студенческих решенных задач
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot

Изучаешь тему "Сообщающиеся сосуды: определение"? Могу объяснить сложные моменты или помочь составить план для домашнего задания!

AI Assistant