В U−образную трубку сначала налили воду, а затем в правое колено трубки долили слой масла высотой 10 см (рис. 18.7). Плотность масла 900 кг/$м^{3}$.
а) Объясните, почему, когда жидкости находятся в равновесии, на уровне раздела масла и воды (он показан на рисунке пунктиром), давление p в обоих коленах одинаковое.
б) Обозначьте высоту столба воды над этим уровнем $h_{в}$, высоту столба масла $h_{м}$, плотность воды и масла $ρ_{в}$ и $ρ_{м}$ соответственно. Выразите через эти величины давление p на упомянутом выше уровне.
в) Вычислите, насколько уровень масла в правом колене выше уровня воды в левом колене.
Рис. 18.7
Когда жидкости находятся в равновесии на уровне раздела масла и воды, давление в обоих коленах одинаковое, потому что в них вода находится на одинаковой высоте, из−за чего давление одинаковое.
p = ρgh
Давление воды:
$p_{в}$ = $ρ_{в}$g$h_{в}$
Давление масла:
$p_{м}$ = $ρ_{м}$g$h_{м}$
Уровень воды:
$h_{в}$ = $h_{м}$ * $\frac{ρ_{м}}{ρ_{в}}$ = 0,1 м * $\frac{900\;кг/м^{3}}{1\;000\;кг/м^{3}}$ = 0,1 м * 0,9 кг/$м^{3}$ = 0,09 м = 9 см
Уровень масла $h_{м}$ = 10 см.
10 см − 9 см = 1 см
На 1 см масло выше воды.
