На рисунке 99 изображены два сосуда, соединенные между собой резиновой трубкой. Такие сосуды называют сообщающимися. Лейка, чайник, кофейник — примеры сообщающихся сосудов (рис. 100). Из опыта мы знаем, что вода, налитая, например, в лейку, стоит всегда в резервуаре лейки и в боковой трубке на одном уровне.
С сообщающимися сосудами можно проделать следующий простой опыт. Две стеклянные трубки (рис. 99, а) соединяют резиновой трубкой. В начале опыта резиновую трубку в середине зажимают и в одну из трубок наливают воду. Затем зажим открывают, и вода начинает перетекать в другую трубку до тех пор, пока поверхности воды в обеих трубках не установятся на одном уровне (рис. 99, б). Можно закрепить одну из трубок в штативе; а другую поднимать, опускать или наклонять в стороны. И в этом случае, как только жидкость успокоится, ее уровни в обеих трубках будут одинаковыми (рис. 99, в).
Свободные поверхности покоящейся жидкости в сообщающихся сосудах любой формы (рис. 101) находятся на одном уровне.
В покоящейся жидкости давление на любом уровне аа, вв; сс (рис. 99, б) в обоих сообщающихся сосудах одинаково. Поэтому одинаковы и высоты столбов жидкости над этими уровнями.
Если в одно колено сообщающихся сосудов налить одну жидкость, а в другое — другую, то при равновесии уровни этих жидкостей не будут одинаковыми. И это понятно, Мы знаем, что давление жидкости на дно сосуда прямо пропорционально высоте столба и плотности жидкости. При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью (рис. 102),
Вопросы. 1. Какие примеры сообщающихся сосудов вы можете привести? 2. Как располагаются свободные поверхности Однородной жидкости в сообщающихся сосудах? 3. Как располагаются свободные поверхности разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах?
Упражнения. 1. На рисунке 103 показано водомерное стекло парового котла. Объясните действие этого прибора. 2. На рисунке 104 изображена модель нивелира для проведения горизонтальной линии на местности. Объясните его действие. 3. На рисунке 106 изображено устройство артезианского колодца. Слой земли 2 состоит из песка или другого скважистого материала, легко пропускающего воду. Слои 1 и 3, наоборот, водонепроницаемы. Объясните действие такого колодца. 4. Докажите, что высоты столбов двух разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны плотностям жидкостей.
Указание. Используйте формулу для расчета давления жидкости.
Задания.
1. На рисунке 106 изображен прибор, представляющий собой высокую, закрытую со всех сторон жестяную банку, в крышке которой сделано отверстие. В него на пробке можно вставить воронку, затянутую резиновой пленкой. В боковой поверхности банки сделаны три отверстия, в которые вставлены узкие стеклянные трубки.
Изготовьте такой прибор, наполните банку водой и ответьте на вопросы:
- Почему высоты столбов воды в трубках разные?
- Что показывают высоты столбов воды в трубках? Слегка надавливая на резиновую пленку в воронке, проследите за изменением высоты столбов воды в трубках,
- Почему высоты столбов воды во всех трубках изменяются одинаково?
- Подумайте, как можно было бы наиболее простыми средствами устроить фонтан где-нибудь в парке или во дворе. Начертите схему такого устройства и объясните его действие.
- На рисунке 107 изображен шлюз канала, а на рисунке 108 —схема шлюзования судна, Внимательно рассмотрите эту схему и объясните действие шлюзов, Какое известное вам явление используется в работе шлюза?
- Рассмотрите схему расположения шлюзов Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина (рис. 109). На какую высоту поднимается судно, идущее через канал с Волги в Дон и обратно с Дона в Волгу?
- На рисунке 110 показана схема устройства одного из видов водопровода. Объясните по этой схеме действие водопровода. Какую роль в этой схеме водопровода играет водонапорная башня?