Номер 2, страница 176 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 50. Гидравлический пресс. Вспомните - номер 2, страница 176.

Условие.

Решение.

Сообщающиеся сосуды — это два или более сосуда, соединённых между собой ниже уровня жидкости, которую они содержат, так что жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой.

Закон, описывающий поведение жидкости в таких сосудах, рассматривает два основных случая.

1. Случай с однородной жидкостью
Закон сообщающихся сосудов гласит: поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах любой формы устанавливаются на одном и том же горизонтальном уровне (при условии, что давление над поверхностями жидкости одинаково, например, атмосферное).
Это объясняется тем, что в состоянии равновесия давление, создаваемое столбом жидкости, на любом уровне должно быть одинаковым во всех сосудах. Гидростатическое давление рассчитывается по формуле:
$p = \rho \cdot g \cdot h$
где $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{h}$ — высота столба жидкости.
Так как для однородной жидкости плотность $\rho$ одинакова, а ускорение свободного падения $\text{g}$ является константой, то для равенства давлений ($p_1 = p_2$) на одном и том же уровне необходимо, чтобы высоты столбов жидкости также были равны ($h_1 = h_2$).

2. Случай с несмешивающимися жидкостями разной плотности
Если в сообщающиеся сосуды налиты две или более несмешивающиеся жидкости с разной плотностью (например, вода и масло), то их уровни не будут одинаковыми. В этом случае высоты столбов жидкостей над уровнем их раздела обратно пропорциональны их плотностям.
Рассмотрим U-образную трубку, в которую налиты две жидкости с плотностями $\rho_1$ и $\rho_2$. На уровне границы раздела этих жидкостей давление, создаваемое столбом первой жидкости высотой $h_1$, должно уравновешивать давление, создаваемое столбом второй жидкости высотой $h_2$.
$p_1 = p_2 \implies \rho_1 \cdot g \cdot h_1 = \rho_2 \cdot g \cdot h_2$
Из этого равенства следует соотношение:
$\frac{h_1}{h_2} = \frac{\rho_2}{\rho_1}$
Это означает, что столб жидкости с меньшей плотностью будет выше столба жидкости с большей плотностью.

Принцип сообщающихся сосудов используется в водопроводах, гидравлических прессах, шлюзах на реках, а также в бытовых приборах, таких как чайник или лейка.

Ответ: Закон сообщающихся сосудов заключается в том, что свободные поверхности однородной жидкости в открытых сообщающихся сосудах устанавливаются на одном горизонтальном уровне. Если в сосуды налиты несмешивающиеся жидкости с разной плотностью, то высоты их столбов над уровнем общего раздела обратно пропорциональны их плотностям.