Сообщающиеся сосуды
Сообщающиеся сосуды — это сосуды, соединённые между собой так, что жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Если в них налита одна и та же жидкость и сверху действует одинаковое давление, её свободные поверхности устанавливаются на одной высоте.
Равенство уровней объясняется тем, что на одной горизонтали в соединённой жидкости устанавливается одинаковое давление жидкости. Если бы давление в нижней части одного сосуда было больше, жидкость перетекала бы в другой сосуд. Перетекание прекращается, когда давление выравнивается.
Высота поверхности отсчитывается относительно общего основания или одной и той же горизонтальной линии. Поэтому узкая трубка и широкая колба могут быть частями одной системы: форма и площадь сосудов влияют на объём жидкости, но не меняют условие равенства уровней.
В U-образную трубку налили воду. После прекращения движения воды её поверхности в левом и правом коленах находятся на одинаковой высоте. Если наклонить трубку, вода перераспределится, пока поверхности снова не окажутся на одном горизонтальном уровне.
Одинаковые уровни получаются для одной и той же жидкости при одинаковом давлении над поверхностями. Если в коленах находятся разные жидкости, их уровни обычно различаются: важны также плотности и гидростатическое давление.
В двух сообщающихся сосудах находится вода, а над обеими поверхностями открыт воздух. Что произойдёт после прекращения движения воды?
Принцип сообщающихся сосудов используют в водопроводе, шлюзах, водяных уровнях и некоторых измерительных приборах. Он связан с понятием уровень жидкости и помогает сравнивать высоты точек без прямого измерения расстояния между ними.
Главное
- Сообщающиеся сосуды имеют общий канал, по которому жидкость может перетекать.
- Одна и та же неподвижная жидкость при одинаковом внешнем давлении устанавливается на одинаковом уровне: \(h_1=h_2\).
- Для разных жидкостей уровни зависят не только от высоты, но и от плотности и давления.