Сообщающиеся сосуды

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:

1. Почему высоты столбов воды в трубках разные?
2. Что показывают высоты столбов воды в трубках? Слегка надавливая на резиновую пленку в воронке, проследите за изменением высоты столбов воды в трубках,
3. Почему высоты столбов воды во всех трубках изменяются одинаково?
4. 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.
5. 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?
6. 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?
7. 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?