Физика. Лекция 49.Сообщающиеся сосуды.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. И так сообщающиеся сосуды...что это такое? Представьте себе, что два сосуда, которые не обязательно должны быть одинаковыми по своей форме и по размерам...

А теперь давайте рассмотрим частный случай сообщающихся сосудов.

А теперь, когда у нас есть математическая запись закона сообщающихся сосудов, давайте попробуем сформулировать его словами. Для того, чтобы это правильно сделать сначала вспомним, что такое h1 и h2 - это высота столба жидкости. А давайте теперь вспомним, что такое высота столба жидкости.

Высота столба жидкости - называется отсчитываемая по вертикали расстояние от свободной поверхности до данной точки жидкости.

Обратим внимание, что сверху на уровне свободной поверхности нет никаких поршней, ничего сверху не налито...свободная поверхность. И вот свободные поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах располагаются на одинаковой высоте. То что мы сейчас проговорили в свободной форме, теперь давайте сформулируем в строгой форме в виде закона сообщающихся сосудов.

Закон сообщающихся сосудов - свободные поверхности в однородной жидкости в сообщающихся сосудах располагаются на одинаковой высоте.

Закон сообщающихся сосудов - это частный случай, но ведь в левом и правом сосудах , не обязательно должна быть одна и та же жидкость. Мы не зря в первом опыте говорили о том, что в сосудах располагаются разные жидкости. В таком случае закон сообщающихся сосудов работать не будет, потому что жидкость не однородна. А выражение условия равновесия при этом останется справедливым? Да, значит, вот этим условием равновесия можно пользоваться и в том случае, если у нас разные жидкости и в левом и в правом сосуде. Тогда получается, что для различных жидкостей, если плотность первой жидкости меньше, чем второй, то что можно сказать о высотах столбов? Высота столба первой жидкости будет выше высоты столба второй жидкости. И так там где плотность меньше, в первом опыте, в левом сосуде, высота столба больше. Этим свойством можно пользоваться при решении задач. Сразу хочется отметить, что запоминать формулу равновесия запоминать не стоит, так как гораздо важнее запомнить, то с чего мы начинали. А начинали мы с условия равновесия в самом простом виде. Приравняли давление слева и справа. И из этого вытекает формула равновесия, которую очень просто вспомнить, если вы хорошо помните формулу гидростатического давления. А если жидкость одна и та же, то из этого следует закон сообщающихся сосудов.

На первый взгляд это кажется довольно странным...в формулу закона сообщающихся сосудов не попадает никакой информации о ширине сосуда, о том постоянна ли ширина по высоте сосуда, а может быть это сосуд какой-то очень сложной формы? Независимо от этого высота столба жидкости в сообщающихся сосудах будет одна и та же. Причем, мы с вами рассмотрели только два сообщающихся сосуда, но их может быть сколько хотите...

Ну а теперь проведем наглядный опыт с двумя сообщающимися шприцами, исполняющими роль сообщающихся сосудов.

И давайте на этом опыте посмотрим реальный и очень важный пример практического применения явления сообщающихся сосудов в строительстве - это строительный уровень.

Но как было сказано, в видеоролике выше, у уровня, который в нем продемонстрирован, есть существенный недостаток - он не позволяет измерить горизонтальность длинных поверхностей и для этого используется одна из разновидностей уровней - жидкостный уровень. Давайте в видеоролике ниже посмотрим, что это такое...

Есть еще одна область применения сообщающихся сосудов, еще более масштабная, чем жидкостный уровень...вы знаете, что на реках строят гидроэлектростанции. Для этого сооружают плотины и уровень воды над плотиной, еще говорят в верхнем бьефе и внизу ниже плотины, в нижнем бьефе, может отличатся на десятки метров. Есть плотины высотой, порядка ста метров. Например, на больших реках существуют целые каскады гидроэлектростанций, но реки при этом остаются судоходными и чтобы суда переходили из области над плотиной в область под плотиной, что для этого нужно? Для этого используется такое устройство, как шлюз и давайте посмотрим его принципиальное устройство...

И так давайте подведем итог этой лекции. Мы узнали о модели сообщающихся сосудов и формуле их равновесия. Познакомились с законом сообщающихся сосудов на примере их частного случая. Увидели как он работает на примере сосудов имеющих различную форму, продемонстрировали как работают сообщающиеся сосуды на примере двух шприцев и узнали где в реальности это используется: в строительстве в виде строительного уровня и морского шлюза.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.