Еще Леонардо да Винчи знал принцип сообщающихся сосудов для жидкостей различной плотности и основной закон гидростатики, известный теперь под названием «закона Паскаля. В эпоху Возрождения обострился старинный спор между сторонниками и противниками пустоты. Перипатетики продолжали объяснять различные физические явления, как, например, действие сифонов, медицинских банок, пипеток и др., тем, что природа боится пустоты. Сторонников пустоты (вакуистов) объединяла одна черта: они признавали что воздух обладает «абсолютным» весом, т. е. весом воздуха, «вынутого из атмосферы». Это может показаться странным сейчас, но для первых физиков воздух в воздухе ничего не весил, как и вода в воде. Но отрицать, что часть жидкости, находящаяся внутри жидкости, имеет вес, значит отрицать, что внутри массы жидкости уравновешиваются давления, приложенные к этому весу. Иными словами, наличие веса у воздуха не приводило к выводу об атмосферном давлении, а в некотором смысле даже исключало его. Некоторые идеи о внутреннем давлении были у Леонардо да Винчи, но их обобщение на воздух после определения его плотности Галилеем потребовало еще 30 лет работы до всем известного опыта Торричелли. физика механический тяготение ньютон Решение задач:
1. Сосуд, имеющий форму усеченного конуса с приставным днем, опущен в воду. Если в сосуд налить 200 г воды, то дно оторвется. Отпадет ли дно, если на него поставить гирю 200 г? Налить 200 г масла? Налить 200 г ртути?
Решение: Если сосуд сужается кверху, то гиря и ртуть не оторвут дно, а масло — оторвет. Если же сосуд сужается книзу, то наоборот.
На дно изнутри действует сила давления ghS.
Если сосуд сужается кверху, то эта сила больше веса жидкости, налитой в конус, на величину веса жидкости, занимающей заштрихованный объем. Поэтому ртуть и гиря не оторвут дна. Масло оторвет дно, так как в случае конуса, сужающегося кверху, произведение h для масла больше, чем для воды (масло займет больший объем, чем такое же количество воды). Связанное с этим относительное увеличение высоты уровня h больше относительного уменьшения плотности .
Если сосуд сужается книзу, то сила давления жидкости, налитой в сосуд, на дно меньше ее веса на величину веса жидкости в заштрихованном объеме. Поэтому в этом случае масло не оторвет дна, а гиря и ртуть оторвут.
- 2. В сосуд с водой вставлена трубка сечением 2 см2. В трубку налили 72 г масла плотностью 900кг/м3. Найдите разность уровней масла и воды.
- 3. Льдина площадью поперечного сечения 1 м2 и высотой 0,4 м плавает в воде. Какую работу нужно совершить, чтобы погрузить полностью льдину в воду?
- 4. Прямоугольная коробочка из жести массой 76 г и площадью дна 38 см2и высотой 6 см плавает в воде. Определите высоту надводной части коробочки.
- 5. Вес тела в воде в три раза меньше, чем в воздухе. Какова плотность материала тела?
