Давление в жидкости и газе

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому жидкость, налитая в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости резиновое дно трубки прогнется (рис. 93, а).

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается (рис. 93, б). Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости резиновой пленки.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в другой, более широкий сосуд с водой (рис. 93, в). Мы увидим, что по мере опускания трубки вниз резиновая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показывает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, одинаковы. Наступает полное выпрямление пленки тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают.

Такой же опыт можно провести с трубкой, в которой резиновая пленка закрывает боковое отверстие, как это показано на рисунке 94, а. Если эту трубку с водой погрузить в другой сосуд с водой, как это изображено на рисунке 94, б, то мы снова заметим, что пленка выпрямится, как только уровни воды в трубке и в сосуде сравняются. Это означает, что силы, действующие на резиновую пленку, одинаковы с обеих сторон.

Очень нагляден опыт с сосудом, дно которого может отпадать. Такой сосуд опускают в банку с водой (рис. 95, а). Дно при этом плотно прижимается к краю сосуда силой давления воды снизу вверх. Затем в сосуд осторожно наливают воду. Дно отрывается от сосуда, когда уровень воды в сосуде совпадает с уровнем воды в банке (рис. 95,6).

В момент отрыва на дно давит сверху вниз столб жидкости в сосуде, а снизу вверх на дно передается давление такого же столба жидкости, но находящейся в банке. Оба эти давления одинаковы, дно же отходит от цилиндра вследствие действия на него силы тяжести.

Выше были описаны опыты с водой, но нетрудно заключить, что-то же получилось бы, если вместо воды брали какую-нибудь другую, жидкость.

Итак, опыты показывают, что внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей, ведь они тоже имеют вес. Но надо, помнить, что плотность газа в сотни раз меньше плотности жидкости. Вес газа, находящегося в сосуде, мал, и его «весовое» давление во многих случаях можно не учитывать.

Вопросы. 1. Как на опыте показать, что давление внутри жидкости на разных уровнях разное, а на одном и том же уровне во всех направлениях одинаково? 2. Почему во многих случаях не принимают во внимание давление в газе, созданное весом этого газа?