Тиск спочиваючої рідини на дно і стінки посудини
Рідини і гази) передають за всіма напрямками не тільки зовнішній тиск, але і той тиск, який існує всередині них завдяки вазі власних частин.
Тиск, який чиниться спочиваючої рідиною, називається гідростатичним.
Отримаємо формулу для розрахунку гідростатичного тиску рідини на довільній глибині h (в околі точки A на малюнку).
Статика Тиск спочиваючої рідини на дно і стінки посудини гідростатичний тиск
Сила тиску, що діє з боку верхнього вузького стовпа рідини, може бути виражена двома способами:
1) як добуток тиску p у підставі цього стовпа на площу його перерізу S:
2) як вага того ж стовпа рідини, тобто добуток маси m рідини на прискорення вільного падіння:
F=mg. (1.28)
Маса рідини може бути виражена через її щільність p і об’єм V:
M = pV, (1.29)
А обсяг – через висоту стовпа і площа його поперечного перерізу:
V=Sh. (1.30)
Підставляючи в формулу (1.28) значення маси (1.29) та обсягу (1.30), отримаємо:
F = pVg=pShg. (1.31)
Прирівнюючи вирази (1.27) і (1.31) для сили тиску, отримаємо:
PS = pSkg.
Розділивши обидві частини останнього рівності на площу S, знайдемо тиск рідини на глибині h:
P = phg.
Це і є формула гідростатичного тиску.
Гідростатичний тиск на будь-якій глибині всередині рідини не залежить від форми посудини, в якій знаходиться рідина, і дорівнює добутку щільності рідини, прискорення вільного падіння і глибини, на якій визначається тиск.
Важливо ще раз підкреслити, що за формулою гідростатичного тиску можна розраховувати тиск рідини, налитої в посудину будь-якої форми, в тому числі, тиск на стінки посудини, а також тиск у будь-якій точці рідини, спрямований знизу вгору, оскільки тиск на одній і тій же глибині однаково по всіх напрямах.
Гідростатичний парадокс.
Гідростатичний парадокс – явище, яке полягає в тому, що вага рідини, налитої в посудину, може відрізнятися від сили тиску рідини на дно посудини.
В даному випадку під словом “парадокс” розуміють несподіване явище, яке не відповідає звичайним уявленням.
Так, у розширюються догори судинах сила тиску на дно менше ваги рідини, а в сужающихся – більше. У циліндричному посудині обидві сили однакові. Якщо одна і та ж налита рідина до однієї і тієї ж висоти в посудини різної форми, але з однаковою площею дна, то, незважаючи на різний вагу налитої рідини, сила тиску на дно однакова для всіх судин і дорівнює вазі рідини в циліндричному посудині.
Статика Тиск спочиваючої рідини на дно і стінки посудини гідростатичний тиск
Це випливає з того, що тиск спочиваючої рідини залежить тільки від глибини під вільною поверхнею і від щільності рідини: p = pgh (формула гідростатичного тиску рідини). А так як площа дна у всіх судин однакова, то й сила, з якою рідина тисне на дно цих судин, одна і та ж. Вона дорівнює вазі вертикального стовпа ABCD рідини: P = oghS, тут S – площа дна (хоча маса, а отже, і вага в цих судинах різні).
Гідростатичний парадокс пояснюється законом Паскаля – здатність рідини передавати тиск однаково в усіх напрямках.
З формули гідростатичного тиску випливає, що одне і те ж кількість води, перебуваючи в різних судинах, може надавати різний тиск на дно. Оскільки тиск залежить від висоти стовпа рідини, то в вузьких судинах воно буде більше, ніж у широких. Завдяки цьому навіть невеликою кількістю води можна створювати дуже великий тиск. У 1648 р. це дуже переконливо продемонстрував Б. Паскаль. Він вставив в закриту бочку, наповнену водою, вузьку трубку і, піднявшись на балкон другого поверху, вилив у цю трубку кухоль води. Із-за малої товщини трубки вода в ній піднялася до великої висоти, і тиск в бочці збільшилася настільки, що кріплення бочки не витримали, і вона тріснула.
(2 votes, average: 5.00 out of 5)