Проявления давления в жидкости    

    Изменение давления с глубиной

       Представим себе весьма малую площадку внутри жидкости, находя­щейся в покое. Жидкая среда произ­водит давление на эту площадку (сила давления, деленная на площадь). Если эта площадка настолько мала, что ве­личина ее почти равна нулю, то дав­ление на нее называется давлением в точке этой жидкости. Заметьте, что давление (определяемое как нормаль­ная сила давления на единицу пло­щади поверхности) является скаляр­ной, а не векторной величиной.

       Важно понимать, что давление в точке жидкости зависит только от вер­тикальной  глубины нахождения этой точки. Отсюда следует, что давление во всех точках на одном и том же го­ризонтальном уровне в жидкости должно быть одинаковым.

    Давление действует одинаково во всех направлениях, и давления могут складываться алгеб­раически.

       Другим важным моментом является то, что давление в какой-либо точке жидкос­ти (как и в газах) действует оди­наково во всех направлениях. Выде­лим столб жидкости с прямоугольным основанием площадью 
    А высотой h и весом W верхняя поверхность ко­торого находится под воздействием ат­мосферного давления р0, а нижняя поверхность - давления р (см. рис.). Давление в жидкости зависит от глубины по вертикали и одинаково во всех направленияхЧтобы этот воображаемый столб жидкости находился в равнове­сии, нужно, чтобы результирующая вертикально направленная сила, дей­ствующая на него, равнялась нулю. Таким образом, F0+ W = F. Сила дав­ления жидкости — это сила, равная весу столба: W = mg—Vpg, где р — плотность и V — объем жидкости. По­скольку объем V — это hA, то, сле­довательно, W — hApg. Отсюда p0A+hApg = pA, Po + hpg = p.

       Таким образом, p — p0= дельта p = hpg, т. е. различие в давлении дельта р между двумя горизонтальными уровнями в жидкости с определенной плотнос­тью р и в месте, где ускорение свободного падения составляет g зави­сит от вертикального расстояния h между этими двумя уровнями. По­скольку в формуле давления дельта p = hpg площадь отсутствует, то давление в жидкости не зависит от площади по­перечного сечения и, следовательно, от «формы» этой жидкости.

       Давление не зависит от площади поперечного сечения сосуда Давление р1на глубине h1 одина­ково во всех точках на одном гори­зонтальном уровне. По­скольку жидкость, находящаяся в по­кое, не течет в горизонтальном на­правлении, то и не может существо­вать неуравновешенной силы, дейст­вующей горизонтально. Представьте горизонтально расположенный объем жидкости, показанный на рисунке. Силы р1А1 на равных площадях А1на каждом конце объема должны быть равны и противоположны. Жидкости несжимаемы, но текучи и поэтому за­нимают имеющееся пространство. Та­ким образом, они производят оди­наковое давление во всех направле­ниях. Количество молекул в единице объема в твердых веществах и жид­костях постоянно, чего нельзя сказать о газах. Газы легко сжимаются, а твердые вещества и жидкости нет.

       Жидкость всегда должна прийти в состояние покоя в сосуде, а ее верх­няя поверхность — в горизонтальное положение, поскольку это — единст­венное положение, при котором дав­ление во всех точках на одной глу­бине от поверхности жидкости может быть постоянным. В прямоугольном сосуде, изображенном на рисунке а, легко видеть, что уровень во­ды h постоянен, одинаков и что дав­ление р321Манометр для измерения избыточного давления в газапроводеНо не столь легко понять, что если жидкость содержит­ся в нескольких сообщающихся сосу­дах различной формы, как показано на рисунке б, то поверхность жидкости горизонтальна и находится на одном уровне. Давление в жидкос­ти не зависит от площади попереч­ного сечения и, следовательно, от фор­мы сосуда. Если давление на поверхности воды — это атмосферное дав­ление р0, что бывает часто, а общее давление в точке на глубине h1 в жидкости с плотностью р равно р1, тогда p=p0+h1pg.

     

    Исследование.

     Измерить давление в ла­бораторном газопроводе.

    Возьмите отрезок пластмассовой (или стеклянной) трубки в форме латинской бук­вы U и прикрепите его к столу. Помещен­ное в трубку небольшое количество жидкости установится так, как показано на рисун­ке а.  Поскольку  атмосферное  давление р0 воздействует на оба открытых конца труб­ки, то поверхность жидкости должна нахо­диться в обоих коленах на одном горизон­тальном уровне. Подсоедините трубку к лабо­раторному газопроводу и отверните кран. Уровни поверхности жидкости изменятся, как показано на рисунке б.

     

     Игры по физике можно скачать здесь

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved