Гидростатическое давление
Жидкости и газы передают по всем направлениям не только оказываемое на них внешнее давление, но и то давление, которое существует внутри их благодаря весу собственных частей. Верхние слои жидкости давят на средние, те — на нижние, а последние — на дно.
Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется Гидростатическим.
Получим формулу для расчета гидростатического давления жидкости на произвольной глубине H (в окрестности точки А на рисунке 98). Сила давления, действующая в этом месте со стороны вышележащего узкого вертикального
во-первых, как произведение давления в основании этого столба на площадь его сечения:F = pS;
Во-вторых, как вес того же столба жидкости, т. е. произведение массы жидкости (которая может быть найдена по формуле M = ρV, где объем V = Sh) на ускорение свободного падения G:
F = mg = ρShg.
Приравняем оба выражения для силы давления:
PS = ρShg.
Разделив обе части этого равенства на площадь S, найдем давление жидкости на глубине H:
P = ρgh. (37.1)
Мы получили Формулу гидростатического давления. Гидростатическое давление на любой глубине внутри жидкости не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость, и равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и глубины, на которой рассматривается давление.
Одно и то же количество воды, находясь в разных сосудах, может оказывать разное давление на дно. Поскольку это давление зависит от высоты столба жидкости, то в узких сосудах оно будет больше, чем в широких. Благодаря этому даже небольшим количеством воды можно создать очень большое давление.
В 1648 г. это очень убедительно продемонстрировал Б. Паскаль. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула (рис.
99).
Полученные нами результаты справедливы не только для жидкостей, но и для газов. Их слои также давят друг на друга, и потому в них тоже существует гидростатическое давление.
1. Какое давление называют гидростатическим? 2. От каких величин зависит это давление? 3. Выведите формулу гидростатического давления на произвольном глубине.
4. Каким образом с помощью небольшого количества воды можно создать большое давление? Расскажите об опыте Паскаля. Экспериментальное задание. Возьмите высокий сосуд и сделайте в его стенке три небольших отверстия на разной высоте. Закройте отверстия пластилином и наполните сосуд водой.
Откройте отверстия и проследите за струями вытекающей воды (рис. 100). Почему вода вытекает из отверстий?
Из чего следует, что давление воды увеличивается с глубиной?
(27 votes, average: 3,07 out of 5)