Параграф 40 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

Лейка, чайник, кофейник, тормозные цилиндры автомобиля, гидравлический пресс.
2. Как в сообщающихся сосудах располагаются поверхности однородной жидкости; разнородных жидкостей?
Поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.
3. Объясните свойство сообщающихся сосудов.
Закон сообщающихся сосудов гласит, что в таких сосудах, какую бы форму они не имели, поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя находятся на одном уровне, то есть давление, оказываемое на стенки на любом горизонтальном уровне, является одинаковым.
Если же в сосуде жидкости разные, то уровень выше в сосуде, в котором жидкость обладает меньшей плотностью.
Обсуди с товарищем
Выделите главный признак, по которому можно установить, являются ли сосуды сообщающимися.
Главный признак, по которому можно установить, являются ли сосуды сообщающимися – уровень жидкости одинаковый.
ЗАДАНИЕ
1. Изготовьте модель фонтана.
1 – источник воды, например, кран на третьем этаже
2 – соединительная труба
3 – фонтан
Принцип действия. За счет разности давлений в источнике воды и в фонтане появляется напор воды.
2. Объясните принцип действия шлюзов (см. рис. 122). На каком явлении основана их работа?
В основе работы шлюзов лежит принцип сообщающихся сосудов. С помощью них можно менять положения корабля относительно уровня моря; это делается с помощью заполнения и сливания воды в секциях шлюза.
Упражнение 23.
1. Будет ли уровень жидкостей одинаков, если в сосуды (см. рис. 121) налить ртуть, керосин, масло и воду?
Уровень станет разный. В самом низу будут располагаться тяжелые вещества, а именно ртуть, затем вода и последний керосин.
2. Объясните действие водомерного стекла, показанного на рисунке 124. Подумайте, для чего используют водомерные стёкла.
Уровень в индикаторе соответствует уровню в паровом котле. Принцип сообщающихся сосудов. Перекрывая краны, можно зафиксировать каким был уровень жидкости в определенный момент времени.
3. Объясните действие артезианского колодца, изображённого в разрезе на рисунке 125. Слой 2 состоит из песка или другой породы, легко пропускающей воду. Слои 1 и 3, наоборот, водонепроницаемы.
Принцип работы само фонтанирующего колодца заключается в следующем. Вода находится между слоями, не пропускающими воду. В итоге, под массой слоев в объеме воды образуется давление. При бурении отверстия в линзу воды, она под давлением выходит наружу, либо просто поднимается по скважине выше своего первоначального уровня.
4. Используя формулу для определения давления столба жидкости р = pghy докажите, что в сообщающихся сосудах отношение высот столбов жидкостей с разными плотностями (см. рис. 123) равно обратному отношению плотностей.
Нужно взять два сообщающихся сосуда, один должен находиться на возвышении, другой ниже. В первый наливаем воду, из второго она будет фонтан.
5. Изменится ли расположение жидкости (см. рис. 119), если поменять размер или форму одной из трубок?
Если сосуды сообщающиеся, и жидкость при этом однородная, то уровень в этих сосудах одинаковый. Уровень может измениться за счет изменения общего объема жидкости, только уровень снизиться одинаково в двух сосудах.
6. В два сосуда налито разное количество воды (рис. 126). В каком сосуде давление воды на дно больше и на сколько, если Л1 = 48 см, а Л2 = 14 см? Какой уровень воды установится в сосудах после того, как кран откроют, если диаметры сосудов различаются в 4 раза?
Так как высота жидкости в левом сосуде больше, значит и давление жидкости в левом сосуде будет больше, поэтому вода будет перетекать из левого сосуда в правый, до тех пор, пока давление в них не уравняется, а оно уравняется в том случае, если сравняются высоты столбов воды в двух сосудах, т.е когда высота будет
h=(h1+h2)/2=(0.48+0.14)/2=0.31м
Найдем на сколько давление в левом сосуде будет больше, чем в правом
р1- p2=pgh1-pgh2=3.33*10^3 Па.

Вопрос 1

Лейка, чайник, кофейник, тормозные цилиндры автомобиля, гидравлический пресс.

Вопрос 2

Поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

Вопрос 3

В сообщающихся сосудах, какую бы форму они ни имели, поверхности однородной жидкости в состоянии покоя находятся на одном уровне. Это связано с тем, что на одном горизонтальном уровне давление в жидкости одинаково.

Если в сосудах находятся разные жидкости, то выше располагается жидкость с меньшей плотностью, а ниже — с большей плотностью.

Обсуди с товарищем

Главный признак сообщающихся сосудов — одинаковый уровень жидкости в них при наличии одной и той же жидкости в состоянии покоя.

Упражнение 23

1. Уровень жидкостей будет разный. Внизу расположится ртуть, выше — вода, затем керосин и масло, так как жидкости с большей плотностью занимают нижнее положение.

2. Водомерное стекло работает по принципу сообщающихся сосудов: уровень воды в стекле совпадает с уровнем воды в паровом котле. Его используют для контроля уровня жидкости в котлах и других резервуарах.

3. Артезианский колодец основан на том, что вода заключена между водонепроницаемыми слоями и находится под давлением. При бурении скважины вода поднимается по ней, а иногда может даже фонтанировать.

4. Для двух сообщающихся сосудов с разными жидкостями давления на одном уровне равны:

$$p_1=p_2$$

$$\rho_1gh_1=\rho_2gh_2$$

Отсюда:

$$\rho_1h_1=\rho_2h_2$$

Следовательно,

$$\frac{h_1}{h_2}=\frac{\rho_2}{\rho_1}$$

То есть отношение высот столбов жидкостей обратно отношению их плотностей.

5. Не изменится. В сообщающихся сосудах с однородной жидкостью уровни устанавливаются одинаковыми независимо от формы и размеров трубок. Изменится только общий объём жидкости, если её долить или отлить.

6.

Дано

$$h_1=48\ \text{см}=0{,}48\ \text{м}$$
$$h_2=14\ \text{см}=0{,}14\ \text{м}$$

Давление жидкости на дно определяется формулой:

$$p=\rho gh$$

Так как $$h_1>h_2$$, давление в первом сосуде больше.

Разность давлений:

$$p_1-p_2=\rho g(h_1-h_2)$$

Подставим значения:

$$p_1-p_2=1000\cdot 9{,}8\cdot(0{,}48-0{,}14)=3{,}33\cdot 10^3\ \text{Па}$$

После открытия крана вода будет перетекать до тех пор, пока уровни не сравняются. При одинаковой жидкости в сообщающихся сосудах конечный уровень будет одинаковым. Если площади поперечного сечения сосудов различаются в 4 раза, то общий уровень установится между начальными уровнями; точное значение по данным задачи без площадей сосудов определить нельзя.

Ответ

1) Уровни будут разными: ниже всего ртуть, выше — вода, затем керосин и масло.
2) Водомерное стекло работает по принципу сообщающихся сосудов; его используют для контроля уровня жидкости.
3) Артезианский колодец действует благодаря давлению воды, заключённой между водонепроницаемыми слоями.
4) $$\dfrac{h_1}{h_2}=\dfrac{\rho_2}{\rho_1}$$.
5) Не изменится.
6) Давление в первом сосуде больше на $$3{,}33\cdot 10^3\ \text{Па}$$.