Урок 47 (осн). Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

• Жидкость и газ под действием силы тяжести обладают весом.  

• Вес жидкости или газа — это сила, с которой они давят на опору.  

• Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменений во всех направлениях.  

• Тема урока: расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.  

• Пример: цилиндрический сосуд с жидкостью.  

• Формула для расчета давления: P = ρgh, где P — давление, ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота слоя жидкости.  

• Давление на дно сосуда не зависит от площади и формы сосуда.  

• Формула гидростатического давления: P = ρgh.  

• Плотность жидкости определяет величину давления.  

• Гидростатическое давление обусловлено весом жидкости.  

• Глубина, на которой находится точка, влияет на давление.  

• Давление в толще жидкости можно вычислить по той же формуле.  

• Пример с двумя трубками, заполненными жидкостью.  

• Мысленный эксперимент: соединение трубок и наблюдение за движением жидкости.  

• Вывод: давление в наклонной трубке меньше, чем в горизонтальной.  

• Закон сохранения энергии запрещает создание вечного двигателя.  

• Мысленный эксперимент с сетчатыми трубками подтверждает, что давление в наклонной трубке меньше.  

• Формула для расчета давления в наклонной трубке: P = ρghsinθ, где θ — угол наклона трубки.  

• Замуровываем отверстия в трубках, чтобы сделать их сплошными.  

• Давление в трубках остается одинаковым, но массы жидкости разные.  

• Высота столба жидкости одинакова, поэтому давление также одинаково.  

• Высота столба жидкости – это расстояние от свободной поверхности до точки жидкости.  

• В примере высота столба жидкости одинакова, поэтому давление одинаковое.  

• В другом примере высота столба жидкости разная, поэтому давление разное.  

• Гидростатическое давление вычисляется по формуле: P = ρgh, где ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости.  

• В газах давление также зависит от высоты, но плотность газа меняется, поэтому формула не применима.  

• Рассматриваем сосуд с жидкостью и точки с разным давлением.  

• Давление в точках а, б и ц должно быть одинаковым, несмотря на разные глубины.  

• Формула гидростатического давления подходит для всех точек.  

• Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость, передается без изменений.  

• Давление на дно жидкости увеличивается с глубиной, но закон Паскаля это не противоречит.  

• Давление, производимое на жидкость, добавляется к уже существующему давлению.  

• Уравновешиваем весы с двумя стаканами, наполненными жидкостью.  

• Прикасаемся пальцем к жидкости в одном из стаканов, нарушая равновесие.  

• Увеличение высоты столба жидкости приводит к увеличению давления и силы давления, что нарушает равновесие.  

• Решаем задачу из задачника Марона: находим давление морской воды на глубине 40 метров.  

• Подставляем данные в формулу гидростатического давления и получаем ответ.  

• Ускорение свободного падения принято равным 10 Н/кг для удобства решения задач.  

• Плотность морской воды указана с высокой точностью, поэтому необходимо использовать точное значение ускорения.  

• Ускорение свободного падения равно 9.81 Н/кг, глубина 40 м.  

• Давление равно 404 кПа.  

• Если бы использовалась плотность пресной воды, результат был бы 400 кПа.  

• Разница составляет 1%, что незначительно.  

• Сила давления на квадратный дециметр поверхности водолаза равна 10 кН.  

• Водолаз находится на глубине 100 м в пресной воде.  

• Площадь поверхности тела водолаза 100 см² или 0.01 м².  

• Сила давления равна произведению плотности воды, ускорения свободного падения и глубины.  

• Площадь поверхности водолаза 0.01 м².  

• Сила давления равна 10 кН.  

• Сила давления уравновешивается силой упругости жидкости, наполняющей тело водолаза.  

• Водолаз может выдерживать такие нагрузки благодаря жидкости в его теле.  

• Сила давления на квадратный дециметр поверхности водолаза равна 10 кН.  

• Домашнее задание и прощание.