Фізика. 7 клас. Шут

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 30. Гідростатичний тиск

Гідростатичний — від грецьких слів hydor — вода, statos — той, що стоїть.

1. Гідростатичний тиск. Тиск рідин, який зумовлений дією на рідину сили тяжіння і залежить від глибини під поверхнею рідини, називають гідростатичним. Як можна розрахувати гідростатичний тиск рідини на дно посудини? Візьмемо посудину у формі прямокутного паралелепіпеда, наповнену рідиною (рис. 156).

Сила F, з якою рідина тисне на дно посудини, чисельно дорівнює вазі Р рідини. В свою чергу, вагу рідини можна обчислити, знаючи силу тяжіння, що на неї діє:

F = Р = m • g.

Маса рідини дорівнює добутку її об’єму V на густину р:

m = p • V.

Об’єм рідини в посудині визначається за формулою:

V = S • h,

де S — площа дна посудини, h — висота стовпа рідини в посудині. Отже,

F = P = pgSh.

Гідростатичний тиск р визначимо, поділивши силу тиску F на площу S:

Як бачимо, тиск рідини на дно посудини залежить від її густини та висоти стовпа рідини і не залежить від форми посудини, в якій знаходиться рідина.

Рис. 156. До розрахунку гідростатичного тиску рідини на дно посудини

Рис. 157. Прояви великих тисків на значних глибинах: а) у вухах людини виникають неприємні відчуття; б) корпуси підводних апаратів можуть зазнавати деформацій

Можна навести багато прикладів, які свідчать про існування великих тисків на значних глибинах. Зокрема, дайвер, який занурюється під воду, відчуває біль у вухах, яка виникає внаслідок тиску води на барабанну перетинку (рис. 157, а). Корпуси підводних човнів виготовляють з більш міцного сплаву, ніж корпуси надводних суден, з урахуванням величезних тисків на глибині (рис. 157, б).

2. Розрахунок тиску рідини на стінки посудини. Приклад. У стінці бака для води на висоті 1,5 м від дна зроблено віконце розміром 20 х 30 см. Визначте тиск води на дно бака, якщо висота стовпа води становить 4 м. З якою силою вода тисне на віконце?

Домашнє експериментальне завдання

У бічній поверхні пластмасової пляшки на різній висоті зробіть три невеликі отвори. Закоркуйте ці отвори пластиліном і наповніть посудину водою. Відкрийте отвори і простежте за струменями води, що витікає (рис. 158). Зробіть рисунок свого досліду. Поясніть, чому вода витікає з отворів? Що можна сказати про тиск води на рівні кожного з отворів? Зобразіть графічно сили тиску в отворах. Етапи та результати експерименту запишіть у робочий зошит.

Рис. 158. Пластикова посудина з отворами у бічній поверхні

Подумайте і дайте відповідь

  • 1. Який тиск називають гідростатичним?
  • 2. Від чого залежить гідростатичний тиск?
  • 3. За якою формулою обчислюють гідростатичний тиск?
  • 4. Наведіть приклади проявів гідростатичного тиску.

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 30.

  • 1. У чотири посудини (рис. 159), що мають різну форму, але однакову площу дна, налито одну й ту саму рідину. Що можна сказати про тиск рідини на дно кожної з посудин?

Рис. 159. Посудини мають різну форму, але однакову площу дна

  • 2. Видатний учений Б. Паскаль у 1648 р. провів такий дослід. У міцну, наповнену водою і закриту з усіх боків бочку, він уставив довгу вузьку трубку (рис. 160) і, піднявшись на балкон другого поверху будинку, вилив у цю трубку кухоль води. На превеликий подив сучасників ученого, клепки бочки розійшлися і вода з бочки почала виливатися. Поясніть це явище.

Рис. 160. Дослід Б. Паскаля