Підручник Фізика 7 клас - Пістун П. Ф. - Навчальна книга - Богдан 2015 рік

Розділ ІІІ ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

§36. Сполучені посудини

  1. Властивість рідин передавати тиск в усіх напрямах без зміни дає змогу пояснити будову сполучених посудин.

Дві або більше посудин, з’єднаних між собою так, що рідина може перетікати з однієї до іншої, називають сполученими посудинами.

Прикладами сполучених посудин можуть слугувати рідинний манометр, система водогону, водомірне скло парового котла, кровоносна системалюдини та інше. Найпростішими сполученими посудинами є поливальниця і чайник, яким ми користуємося щодня.

Якщо взяти дві скляні трубки і з’єднати їх гумовою трубкою, то утворяться сполучені посудини (рис. 107, а). Наливаючи воду в праву трубку, ми помітимо, що вода буде перетікати в ліву трубку. При цьому рівні води в обох трубках увесь час будуть однаковими.

Піднімемо праву трубку вище лівої (рис. 107, б). Ми помітимо, що відносно верхнього кінця правої трубки рівень води знизиться, а відносно верхнього кінця лівої трубки — підвищиться. Проте один відносно іншого рівні поверхні води в трубках залишаються однаковими, тобто будуть лежати на одній і тій самій горизонтальній площині.

Нахилимо праву трубку, залишивши ліву у вертикальному положенні (рис. 107, в). Вода у правій трубці встановиться горизонтально, і рівні води в трубках залишаться однаковими. Якщо трубки заповнити іншою рідиною, наприклад, олією, гасом чи ртуттю, то все одно рівні рідини в трубках будуть однаковими.

Рис. 107

У сполучених посудинах поверхні однорідної рідини завжди встановлюються на одному рівні. Це твердження іноді називають законом сполучених посудин. Він справджується за умови, що тиск на поверхнях рідини в обох посудинах однаковий. Як ви вже знаєте, саме за різницею рівнів рідини в трубках рідинного манометра можна судити про значення тиску.

Пояснити одержаний результат можна так. Рідина у посудинах не переміщається, отже, значення тиску в них на однаковому рівні, у тому числі і на дно, однакові. Рідина у посудинах має однакову густину, оскільки вона однорідна. Тоді відповідно до формули p = pgh висоти стовпів рідини у посудинах повинні бути однаковими.

Змінимо умови досліду: у ліву трубку наллємо воду, а в праву — олію, густина якої менша від густини води. Побачимо, що рівень води у лівій трубці буде нижчим, ніж рівень олії в правій трубці (рис. 108).

Цей факт пояснюється тим, що тиск рідини на дно посудини залежить від висоти стовпа рідини і від її густини. За однакових тисків на дно чим більша густина рідини, тим менша висота її стовпа. У цьому досліді густина олії менша за густину води, тому висота стовпа олії більша за висоту стовпа води.

Цей висновок також можна отримати аналітично (використавши формули). Нехай густина води р висота її стовпа hp тиск водяного стовпа на рівні АВ посудини p1 = p1gh1. Густина олії р2, висота стовпа h2, його тиск на рівні АВ посудини p2 = p2gh2.

Оскільки p1 = p2, то p1gh1 = p2gh2. Звідси p1h1 = p2h2 або

=

Рис. 108

Таким чином, рідини, що мають різні густини, встановлюються у сполучених посудинах на різних рівнях; у скільки разів густина однієї рідини більша за густину іншої, у стільки разів менша висота її стовпа за рівності тисків на поверхні в обох посудинах.

Запитання для самоперевірки

  1. Які посудини називають сполученими?
  2. Наведіть приклад сполучених посудин.
  3. Чому в сполучених посудинах рівні однорідної рідини одинакові, а рідин, що мають різні густини, різні?
  4. Яке співвідношення між висотами стовпів рідин з різною густиною у сполучених посудинах та їхніми густинами?

Завдання 26

  1. Поясніть принцип дії рідинного манометра.
  2. Сполучені посудини частково заповнили ртуттю. У праву посудину доливають шар води заввишки 30 см. Визначте перепад висот h між рівнями поверхні води у правій посудині і рівнем ртуті у лівій.
  3. В одному коліні сполучених посудин знаходиться вода, а в іншому — гас. Рівень якої рідини вищий і в скільки разів?




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити