Может ли сила давления жидкости на дно сосуда быть больше или меньше веса жидкости, налитой в него?
Помогите, пожалуйста, обосновать ответ!
Ответы на вопрос
Да, сила давления жидкости на дно сосуда может быть как больше, так и меньше веса самой жидкости. А в некоторых сосудах она равна весу жидкости. Это явление называют гидростатическим парадоксом.
Давление жидкости на глубине определяется формулой
где — плотность жидкости, — ускорение свободного падения, — высота столба жидкости.
Если дно сосуда горизонтальное и имеет площадь , то сила давления на дно равна
А вес всей жидкости:
где — объём жидкости.
Получается, что
Поэтому всё зависит от соотношения объёма жидкости и величины .
1. Сосуд с вертикальными стенками. Например, цилиндрический сосуд. Тогда
поэтому
То есть сила давления на дно равна весу жидкости.
2. Сосуд расширяется кверху. В нём жидкости больше, чем в цилиндре с таким же дном и такой же высотой:
Следовательно,
То есть сила давления на дно меньше веса жидкости. Объясняется это тем, что наклонные стенки сосуда действуют на жидкость не только в горизонтальном направлении, но и имеют составляющую силы, направленную вверх. Поэтому часть веса жидкости как бы «поддерживается» стенками сосуда.
3. Сосуд сужается кверху. Здесь объём жидкости меньше:
Следовательно,
То есть сила давления жидкости на дно может оказаться больше веса самой жидкости. В этом случае наклонные стенки действуют на жидкость с составляющей силы, направленной вниз. Поэтому на дно передаётся не только действие веса жидкости, но и дополнительное действие со стороны стенок.
Таким образом,
для сосуда с вертикальными стенками;
для сосуда, расширяющегося кверху;
для сосуда, сужающегося кверху.
Никакого противоречия здесь нет: сила давления на дно определяется не общим количеством жидкости, а высотой её столба, плотностью и площадью дна. Разницу между весом жидкости и силой давления на дно компенсируют силы, действующие со стороны стенок сосуда.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

