Измерение силы давления, заполнив кубик водой
Введение
Когда кубический сосуд, заполненный водой, находится в атмосфере, давление жидкости внутри сосуда находится в равновесии с атмосферным давлением. В этой статье мы рассмотрим, как сила давления жидкости зависит от высоты жидкости в сосуде.
Давление жидкости
Давление жидкости на дно сосуда зависит от глубины погружения. Если представить сосуд в виде вертикальной трубки с площадью поперечного сечения равной S, то давление жидкости на дно сосуда равно p = F/S, где F — сила, действующая на площадку поперечного сечения. Так как давление жидкости внутри сосуда уравновешивается атмосферным давлением, то p = pатмосф.
Давление жидкости в зависимости от высоты
Рассмотрим пример кубического сосуда, находящегося на глубине h в воде (см. рисунок). Верхняя граница жидкости параллельна горизонтальному ребру кубика. Для удобства, обозначим высоту кубика как H, а высоту жидкости в сосуде как hводы.
- Возьмем поршень площадью S, переместим его в сосуд так, чтобы он погрузился на глубину h. В таком случае по принципу Паскаля давление в воздухе, заключенном под поршнем, будет равно атмосферному давлению. Таким образом, давление воздуха под поршнем pвоздуха = pатмосф.
- Так как воздух под поршнем находится в равновесии с жидкостью, то давление жидкости на дно сосуда будет равно атмосферному давлению (pводы = pатмосф)
- Из связи между давлениями на глубине h следует, что pатмосф + pводы = pатмосф, отсюда pатмосф — pатмосф + pводы = 0
- Выразим давления через высоты: pатмосф + pводы = pатмосф * h + pводы * (H — h) = 0
- Подставим pатмосф = pводы и выразим h через H: pводы * h + pводы * (H — h) = 0
- Раскроем скобки и выразим h: pводы * h + pводы * H — pводы * h = 0, отсюда pводы * H = pводы * h, следовательно h = H
Таким образом, высота погружения жидкости в кубический сосуд не влияет на давление жидкости на его дно. Сила давления жидкости на дно сосуда остается постоянной, не зависимо от высоты погружения. Этот результат объясняется тем, что давление жидкости внутри сосуда определяется только его плотностью и глубиной, но не формой сосуда.
Надеюсь, данная статья была полезной и помогла разобраться в вопросе о силе давления жидкости в кубе, заполненном водой.
Кубик заполнен водой сила давления
Когда кубик полностью заполняется водой, на него действует сила давления со всех сторон. Это происходит из-за того, что вода имеет свойство оказывать давление на любую поверхность, находящуюся под ней.
Рассмотрим ситуацию, когда кубик налит водой до краев. В этом случае, вода оказывает давление на все стороны кубика: верхнюю, нижнюю, боковые и внутренние стороны.
Давление внутри кубика
Предположим, что на дне кубика есть отверстие или трубка, через которую вода может вытекать. Когда вода начинает вытекать, давление внутри кубика уменьшается, так как между водой и верхней частью кубика образуется воздуховоздушный промежуток.
Давление внутри кубика связано с его высотой. Чем выше кубик заполнен водой, тем больше давление будет внутри него. Если высота воды в кубике равна высоте кубика, то давление внутри его будет равно давлению воды на данной глубине.
Запишем это явление формулой: давление (П) = плотность воды (р) * ускорение свободного падения (g) * высота (h)
Из формулы следует, что давление внутри кубика пропорционально его высоте. Если высота воды в кубике увеличивается, то давление внутри кубика также увеличивается.
Виды давления
Есть два вида давления, которые действуют на кубик, заполненный водой. Первое — это давление, которое оказывается вода на дно кубика, и оно будет равно плотности воды (р) * ускорению свободного падения (g) * высота (h).
Второе — это давление, которое оказывается воздух на верхнюю часть кубика. Давление верхнего слоя воды находится на уровне глаз, так как давление находящейся ниже воды равно давлению атмосферы.
Таким образом, кубик заполненный водой будет оказывать давление как на вертикальном, так и на горизонтальном уровне. Давление на горизонтальном уровне будет больше, чем на вертикальном, так как вода выжимает воздух из нижней части кубика и занимает его место.
Площадь основания кубика будет влиять на давление. Чем меньше площадь основания, тем больше давление будет оказываться на его поверхность. Вода будет давить на внутренние стенки кубика с силой, пропорциональной площади основания.
Давление на кубик
Если кубик с заполненной водой имеет объем V, то давление, с которым вода давит на его стенки, можно посчитать следующим образом: давление (П) = сила (F) / площадь (S) = плотность воды (р) * объем (V) * ускорение свободного падения (g) / площадь (S)
Таким образом, давление на стенки кубика, заполненного водой, будет зависеть от площади основания и высоты воды в кубике, а также от плотности воды и ускорения свободного падения.
Видео:
8 класс | Гидростатика | Сила давления. Давление. Закон Паскаля
8 класс | Гидростатика | Сила давления. Давление. Закон Паскаля by Наука в регионы 259 views 1 year ago 48 minutes