Комментарии преподавателя

Закон сообщающихся сосудов

Когда жидкость находится в равновесии, ее поверхность горизонтальна — например, в стакане с чаем (рис. 1, а). Поверхность жидкости остается горизонтальной и при наклоне сосуда (рис. 1, б).

Рис. 1. Поверхность покоящейся жидкости в сосуде всегда горизонтальна

Все точки горизонтальной поверхности находятся на одном и том же уровне. А будет ли поверхность жидкости на одном уровне в различных сосудах, если жидкость может перетекать из одного сосуда в другой? Такие сосуды называют сообщающимися.

Поставим опыт

Укрепим в штативе U-образную стеклянную трубку. Ее колена представляют собой сообщающиеся сосуды. Нальем подкрашенную воду в любое колено трубки — мы увидим, что вода установится в обоих коленах на одном уровне (рис. 2, а).

Если наклонить трубку, то часть воды перельется из одного колена в другое так, что поверхность воды в коленах будет снова на одном уровне (рис. 2, б).

Рис. 2. Поверхность жидкости в сообщающихся сосудах находится всегда на одном уровне

Итак, в сообщающихся сосудах поверхность жидкости находится на одном уровне.

Это утверждение называют законом сообщающихся сосудов. Закон сообщающихся сосудов обусловлен текучестью жидкости и тем, что давление жидкости растет с увеличением глубины.

Рис. 3. Пока уровни жидкости в сообщающихся сосудах не станут одинаковыми, жидкость будет перетекать из сосуда, где уровень жидкости выше, в сосуд, где уровень жидкости ниже

Действительно, если в одном из сообщающихся сосудов уровень жидкости был бы выше, то давление жидкости у дна этого сосуда было бы больше, вследствие чего жидкость начала бы перетекать в тот сосуд, где уровень жидкости ниже (рис. 3).

Закон сообщающихся сосудов справедлив только для сосудов, содержащих одну и ту же жидкость (или разные жидкости, но с одинаковой плотностью). В разделе «Сообщающиеся сосуды с различными жидкостями» мы рассмотрим пример для жидкостей с различной плотностью.

Как работает водопровод? На рис. 4 изображена схема действия водопровода в небольшом населенном пункте. Воду из реки или озера накачивают насосами в высоко расположенный бак — его устанавливают на водонапорной башне. А из этого бака вода течет в дома, подчиняясь закону сообщающихся сосудов.

Рис. 4. Схема действия водопровода в поселке. Вода постулает в дома из высоко расположенного бака.

Файлы