Давление внутри жидкости
⚡ Физика · 7 класс
Давление внутри жидкости
Жидкость давит не только на дно сосуда, но и на его стенки, и на любое погружённое в неё тело. Давление внутри жидкости создаётся весом её верхних слоёв и действует по всем направлениям. Чем глубже находится точка, тем больше давление в ней.
Если опустить руку в воду глубоко, чувствуется, как вода давит со всех сторон. Ныряльщики на большой глубине ощущают это давление особенно сильно — оно давит на уши и грудную клетку. Подводные аппараты делают прочными именно из-за огромного давления глубинных вод.
От чего зависит давление
Давление в жидкости зависит от глубины и плотности жидкости, но не зависит от формы и ширины сосуда. В узкой пробирке и в широком бассейне на одной глубине давление воды одинаково.
Правило: давление столба жидкости тем больше, чем больше глубина и чем больше плотность жидкости.
p = ρ · g · h
ρ — плотность жидкости (кг/м³)
g ≈ 9,8 Н/кг (в расчётах берут 10)
h — глубина (м)Разобранный пример
Вода: ρ = 1000 кг/м³
Глубина h = 2 м, g = 10 Н/кг
p = 1000 · 10 · 2 = 20000 Па = 20 кПаА вот в ртути, которая плотнее воды в 13,6 раза, давление на той же глубине будет во столько же раз больше.
| Глубина, м | Давление воды, кПа (g = 10) |
|---|---|
| 1 | 10 |
| 2 | 20 |
| 5 | 50 |
| 10 | 100 |
Давление действует во все стороны
В отличие от твёрдого тела, жидкость передаёт давление одинаково во все стороны — вверх, вниз и в бока. Поэтому вода вытекает из боковых отверстий бочки, а не только из нижних. Если в стенке сосуда на разной высоте проделать отверстия, из нижнего вода забьёт дальше: там давление больше.
Это свойство объясняет, почему плотины делают толще у основания: внизу давление воды максимально, и стенка должна выдержать особенно сильный напор.
Давление на дно и стенки
Давление на дно сосуда зависит только от высоты столба жидкости и её плотности, но не от количества налитой воды. В широком тазу и в узкой высокой трубке с одинаковым уровнем воды давление на дно будет одинаковым. Этот удивительный факт называют гидростатическим парадоксом: сила давления на дно может быть больше или меньше веса всей жидкости в сосуде, в зависимости от его формы.
Где это важно учитывать
Строители обязательно рассчитывают давление воды на стенки бассейнов, баков и аквариумов. Чем выше стенка и чем глубже вода, тем прочнее она должна быть. Стекло большого океанариума делают очень толстым именно потому, что на нижние слои действует огромное давление многометрового столба воды.
Частые ошибки: считают, что давление зависит от формы или ширины сосуда; забывают перевести глубину в метры; думают, что жидкость давит только вниз.
Кратко о главном
- Жидкость давит на дно, стенки и погружённые тела.
- Давление растёт с глубиной и плотностью:
p = ρ · g · h. - Форма и ширина сосуда на давление не влияют.
- Давление в жидкости действует одинаково во все стороны.