Давление в жидкости

Оказывается, внутри жидкости тоже существует давление. Чем это объясняется? Давайте рассмотрим физику данного явления на примере простых опытов. Так мы покажем, что давление внутри жидкости на разных уровнях разное, а на одном и том же уровне во всех направлениях одинаково.

Опыт №1: наполнение трубки с резиновой пленкой жидкостью

Как мы знаем, на все тела на Земле без исключения действует сила тяжести. Поэтому каждый слой жидкости давит своим весом на предыдущий, тем самым по отношению к этому предыдущему слою существует понятие давления.

Возьмем стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто резиновой пленкой (рисунок 1).

Логично предположить, что чем больше будет слой воды, налитый сверху над этой пленкой, тем большее давление он будет оказывать на эту пленку. Тем самым этот слой будет сильнее деформировать ее. Почему? Больший слой воды влечет за собой большую массу, а, следовательно, больший вес — на него действует большая сила тяжести.

{"questions":[{"content":"Какая сила создает давление в жидкости?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["сила тяжести","сила трения","сила упругости","сила межмолекулярных взаимодействий"],"answer":[0]}}}]}

Опыт №2: погружение трубки с резиновой пленкой, закрывающей дно

А теперь возьмем трубку с водой из прошлого опыта и другой большой сосуд с водой. Будем опускать в него нашу трубку (рисунок 2).

Сначала резиновое дно первого сосуда будет выгнуто наружу (рисунок 2, а), но по мере его погружения пленка начнет выпрямляться.

Опускаем сосуд еще ниже. И вот уровень воды в сосуде с пленкой совпадает с уровнем воды в банке. Что мы видим? Пленка полностью выпрямилась (рисунок 2, б).

Почему так произошло? Во-первых, на пленку действует сила тяжести воды над ней. Во-вторых, вода в банке также давит на пленку с другой стороны. Как видно из этого эксперимента, чем глубже погружается трубка, тем сильнее вода в сосуде давит на пленку, компенсируя силу тяжести воды в трубке.

{"questions":[{"content":"Почему в представленном опыте пленка распрямилась при погружении сосуда в воду?[[choice-9]]","widgets":{"choice-9":{"type":"choice","options":["Уменьшилось давление сверху","Увеличилось давление снизу","Из-за маленькой плотности пленка начала всплывать"],"answer":[1]}},"hints":[]}]}

Опыт №3: погружение трубки с резиновой пленкой, закрывающей боковое отверстие

Повторим опыт №2, но с небольшим отличием. Теперь пленка будет закрывать не дно трубки, а боковое отверстие (рисунок 3, а).

Опустим эту трубку в сосуд с водой (рисунок 3, б). Когда уровни воды в трубке и в сосуде станут одинаковыми, пленка выпрямится.

Что это означает?
Пленка выпрямилась, потому что силы, действующие на нее с обеих сторон, стали равны друг другу.

{"questions":[{"content":"В проведенном опыте пленка выпрямилась, потому что[[choice-5]]","widgets":{"choice-5":{"type":"choice","options":["давление жидкости в трубке и жидкости в сосуде уравновесили друг друга","давление жидкости в трубке стало больше давления жидкости в сосуде","Давление жидкости в сосуде стало больше давления жидкости в трубке"],"answer":[0]}}}]}

Опыт №4: отпадание дна под действием силы тяжести

Теперь возьмем трубку со специальной крышкой, закрывающей ее дно. Крышка закреплена так, что может отпадать (мы можем легко снять ее руками).

Начнем опускать пустую трубку в сосуд с водой (рисунок 4, а). Ее дно будет плотно прижато и не отпадет. На него действует сила давления воды в сосуде, направленная снизу вверх.

А теперь начнем наливать в трубку воду. Когда уровень воды в трубке совпадет с уровнем воды в сосуде, дно отпадет (рисунок 4, б).

Давление, действующее на дно, одинаково с обеих сторон. Сверху на него давит столб жидкости в трубке. А снизу на него действует точно такой же по высоте столб жидкости, который находится в большом сосуде.

Тогда почему отпало дно?
Дно отходит от трубки, потому что на него действует сила тяжести.

Сделаем вывод.

Внутри жидкости существует давление, увеличивающееся с увеличением глубины и одинаковое по всем направлениям, если рассматривать его на одном и том же уровне жидкости.

Обратите внимание, что мы проводили опыты с водой, но если взять любую другую жидкость, то результаты будут те же.

{"questions":[{"content":"С уменьшением глубины давление в жидкости[[choice-8]]","widgets":{"choice-8":{"type":"choice","options":["уменьшается","увеличивается","не изменяется"],"answer":[0]}}}]}

Отличие давления в жидкостях от давления в газах

Получается, что когда мы говорим о давлении в жидкости, мы принимаем во внимание высоту ее столба. Можно сказать, что для нас имеет значение вес это жидкости.

Но когда мы говорили о давлении в газах, о его весе мы не упоминали. Так почему во многих случаях не принимают во внимание давление газа, созданное его весом?

Да, газы тоже обладают собственным весом, но каким? Плотности газов в сотни раз меньше плотности жидкостей. Поэтому вес газа, который находится в сосуде, будет очень мал. Из-за этого позволительно не учитывать такое «весовое» давление газов в большинстве случаев.

{"questions":[{"content":"При рассмотрении давления в газе можно не учитывать высоту его столба в сосуде, потому что обычно[[choice-11]]","widgets":{"choice-11":{"type":"choice","options":["его вес очень мал","его вес очень велик","на него не действует сила тяжести"],"answer":[0]}}}]}