§32. Сполучені посудини. Манометри

• Назад до змісту

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Наведіть приклади сполучених посудин.

Водопровідна система, чайник, лійка, шлюзи, артезіанські колодязі, крапельниці, U-подібна трубка в манометрах.

2. Сформулюйте властивості сполучених посудин.

У відкритих сполучених посудинах вільні поверхні однорідної нерухомої рідини встановлюються на одному рівні.

Якщо рідини мають різну густину, то рівень рідини меншої густини буде вищим.

3. Що таке манометр?

Манометр — це прилад для вимірювання тиску рідин і газів.

4. Як працює відкритий рідинний манометр?

Відкритий рідинний манометр — це U-подібна трубка з рідиною (наприклад, водою). Одне коліно відкрите до атмосфери, друге з’єднане з джерелом тиску.

Різниця висот рідини ($h$) показує різницю тиску:

$p_{\text{вимір}} = p_{\text{атм}} + \rho g h$.

5. Опишіть будову та принцип дії металевого деформаційного манометра.

Складається з гнучкої дугоподібної трубки: один кінець запаяний, інший з’єднаний з джерелом тиску. Під тиском трубка розпрямляється, рух передається стрілці, яка показує тиск на шкалі. Після зменшення тиску трубка і стрілка повертаються у вихідне положення. Шкала градуйована в одиницях тиску (паскалі, атмосфери).

ВПРАВА № 32

1. Ліве коліно манометра відкрите в атмосферу (рис. 1). Який тиск більший — атмосферний чи в балоні? На скільки?

На рисунку видно, що рівень води в лівому коліні нижчий, ніж у правому. Це означає, що тиск у балоні більший за атмосферний.

Різниця тисків обчислюється за формулою:

$\Delta p = \rho g h$,

де:

• $\rho = 1000 \, \text{кг/м}^3$ (густина води),
• $g = 9.8 \, \text{м/с}^2$ (прискорення вільного падіння),
• $h = 20 \, \text{см} = 0.2 \, \text{м}$ (різниця рівнів води).

Підставимо значення:

$\Delta p = 1000 \cdot 9.8 \cdot 0.2 = 1960 \, \text{Па}$.

Відповідь: Тиск у балоні більший за атмосферний на 1960 Па.

2. У деяких храмах Стародавньої Греції була так звана «невичерпна чаша» (рис. 2). Поясніть за рисунком, як працювало це «диво».

«Невичерпна чаша» працювала завдяки властивостям сполучених посудин.

1. Чаша і бак з’єднані трубкою, яка дозволяє рідині перетікати між ними.
2. Коли рівень води в чаші знижується через використання, вода з бака автоматично перетікає в чашу, щоб вирівняти рівні рідини в обох посудинах.
3. Корок у баку запобігає витіканню всієї води, залишаючи певний запас рідини.

Таким чином, чаша здається «невичерпною», оскільки вода постійно поповнюється з бака завдяки принципу роботи сполучених посудин.

3. Яким є тиск газу в колбі В (рис. 3), якщо тиск газу в колбі А дорівнює 100 гПа?

• Тут розв’язок