Сообщающиеся сосуды

Сообщающиеся сосуды

Чайник с носиком, лейка, водомерная трубка — все это примеры сообщающихся сосудов.

Что такое сообщающиеся сосуды

Сообщающиеся сосуды — это сосуды, соединённые ниже уровня жидкости.

В сообщающихся сосудах свободная поверхность однородной покоящейся жидкости устанавливается на одном уровне во всех сосудах.

Свойство однородной жидкости

Если в сообщающиеся сосуды налита одна и та же жидкость, то её поверхности в обоих коленах находятся на одном уровне.

Пример: в чайнике вода в основном сосуде и в носике стоит на одном уровне. Поэтому носик должен быть не ниже края чайника, иначе вода выльется.

Разнородные жидкости в сообщающихся сосудах

Если в сообщающиеся сосуды налиты разные жидкости (не смешивающиеся), то их уровни различны.

Высоты столбов жидкостей обратно пропорциональны их плотностям:

$\frac{h_1}{h_2} = \frac{\rho_2}{\rho_1}$

Жидкость с бóльшей плотностью занимает меньшую высоту.

Пример: если в одно колено налить воду, а в другое — керосин ($\rho_{\text{кер}} = 800\,\text{кг/м}^3 < \rho_{\text{воды}}$), то столб керосина будет выше.

Применение сообщающихся сосудов

• чайник с носиком — вода стоит на одном уровне
• лейка — носик на уровне корпуса
• водомерная трубка (в паровом котле, чайнике) — показывает уровень воды
• шлюзы на каналах и реках — выравнивают уровни воды
• артезианские колодцы — вода поднимается под давлением из глубины
• водопровод — вода подаётся в дома из водонапорной башни

Шлюзы

Шлюз — сооружение на каналах и реках, позволяющее судам проходить из одного водоёма в другой с разным уровнем воды.

Принцип работы:

1. Судно заходит в шлюзовую камеру.
2. Ворота закрываются.
3. Уровень воды в камере выравнивается с уровнем следующего водоёма (через сообщающиеся каналы).
4. Открываются ворота — судно выходит.

Без шлюзов Панамский канал был бы невозможен — Тихий и Атлантический океаны имеют разный уровень.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое сообщающиеся сосуды?
2. На каком уровне устанавливается однородная жидкость в сообщающихся сосудах?
3. Что происходит, если в сосуды налиты разные жидкости?
4. Почему носик чайника не делают ниже края?
5. Где применяются сообщающиеся сосуды в технике?