Физика · 7 класс. Практикум: разберите пример, выполните самопроверку и переходите к играм.
Прибавка и полное давление
В покоящейся жидкости постоянной плотности гидростатическая прибавка Δp = ρgh. Полное давление p = p₀ + ρgh, где p₀ — давление над поверхностью. В открытом сосуде на поверхности действует атмосферное давление. На глубине 0,5 м в воде при ρ = 1000 кг/м³, g = 10 получаем прибавку 5000 Па = 5 кПа. Если над водой 100 кПа, полное давление 105 кПа.
Сила от разности давлений
Если равномерная разность давлений на стороны крышки Δp известна, модуль результирующей силы F = ΔpS. При 3 кПа и 200 см² это 3000 × 0,02 = 60 Н. Нельзя автоматически считать силой разности произведение полного внутреннего давления на площадь, забыв про давление снаружи.
Два слоя жидкости
В открытом сосуде масло плотностью 800 кг/м³ занимает слой 0,2 м над водой плотностью 1000 кг/м³ толщиной 0,3 м. Слои покоятся и не смешиваются, g = 10. Избыточное давление у дна 800 × 10 × 0,2 + 1000 × 10 × 0,3 = 4600 Па. Для полного давления надо дополнительно прибавить давление над маслом.
Гидравлический пресс
В идеальном прессе с поршнями на одной высоте F₁/S₁ = F₂/S₂. Весом поршней и трением пренебрегают. Если S₁ = 2 см², S₂ = 10 см², F₁ = 30 Н, то F₂ = 150 Н. В отношении площадей можно использовать одинаковые единицы. Пресс даёт выигрыш в силе, но не в работе: больший поршень проходит меньший путь.
Манометр и атмосфера
Барометр измеряет атмосферное давление. В U-манометре с водой одно колено соединено с газом, другое открыто в атмосферу. Если под газом уровень ниже на 5 см, газ давит сильнее атмосферы: Δp = 1000 × 10 × 0,05 = 500 Па. Нужна вертикальная разность уровней, а не длина изогнутой трубки.
Что повторить о газах
Воздух имеет массу и создаёт давление на поверхности. Внешняя прибавка давления передаётся жидкостью или газом по закону Паскаля во всех направлениях. Этот закон не утверждает, что гидростатическое давление одинаково на любой глубине. Перед расчётом подчеркните: ищут полное давление или только разность относительно окружающего воздуха.
Проверьте себя
Вода: глубина 0,5 м, ρ = 1000, g = 10. Гидростатическая прибавка?
5000 Па = 5 кПа.
Над водой 100 кПа. Полное давление на той же глубине?
105 кПа.
Равномерная разность давлений 3 кПа, площадь крышки 200 см². Сила от разности?
60 Н.
Масло 800 кг/м³ слоем 0,2 м над водой 1000 кг/м³ слоем 0,3 м, g = 10. Избыточное давление у дна?
4600 Па.
Идеальный гидропресс: площади 2 и 10 см², малая сила 30 Н, поршни на одной высоте, их весом и трением пренебрегают. Большая сила?
150 Н.
Водяной U-манометр: под газом уровень ниже на 5 см, другое колено открыто. ρ = 1000, g = 10. Избыток давления газа?
500 Па.