В одно колено сообщающихся сосудов налита вода до высоты 6 см. до какой высоты нужно в другое колено налить керосина,

Свойства сообщающихся сосудов

В сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковый. Это происходит потому, что жидкость производит одинаковое давление на стенки сосуда. Достичь разного уровня однородной жидкости в сообщающихся сосудах можно с помощью перегородки между ними.

Перегородка перекроет сообщение между сосудами, и тогда можно в один из них долить жидкость, чтобы уровень изменился. В данной ситуации возникает напор – давление, производимое весом столба жидкости высотой, равной разности уровней. И если убрать перегородку, то именно это давление станет причиной тому, что жидкость будет перетекать в тот сосуд, где ее уровень ниже, до тех пор, пока уровни не станут одинаковыми.

В жизни очень часто можно встретить естественный напор. И таких примеров довольно много. Например, им обладает вода в горных реках, когда падает с высоты. Плотина также является примером естественного напора. Чем она выше, тем больше будет напор воды, поднятой плотиной.

Применение закона о сообщающихся сосудах

Принцип действия сообщающихся сосудов используется при сооружении фонтанов, водопроводов, шлюзов. Чайник и его носик тоже являются сообщающимися сосудами, так как вода, налитая в чайник, заполняет носик и всю остальную часть до одинаковой высоты. Применение свойств таких сосудов, могут даже помочь провести корабль через гору. И для этого как раз понадобиться шлюз. Шлюз – это лифт для судов. Если водное пространство перегорожено плотиной, то уровень воды в водохранилище выше, чем в реке ниже по течению. И чтобы добраться до этого уровня, судно должно зайти в шлюз, который отгорожен двумя водными непроницаемыми воротами. Когда шлюз полностью заполняется водой, судно выходит из шлюза и продолжает свой путь (уровень воды в шлюзе и водохранилище выравнивается по закону сообщающихся сосудов).

Рис. 2. Шлюз

Что мы узнали?

Из этой темы по физики за 7 класс можно ясно понять, какие сосуды называются сообщающимися. Ими могут называться лишь те сосуды, обладающие общим дном, где жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Также сообщающиеся сосуды играют огромную роль в нашей повседневной жизни, облегчая ее и помогая выходить из трудных ситуаций. Принципы сообщающихся сосудов лежат в основе различных чайников, кофейников, водомерных стекол на паровых котлах.

Решебник по физике Л.А. Кирик Самостоятельные и контрольные работы

1. а) Два сосуда одинаковой формы и размеров установлены так, как показано на рисунке. Что можно сказать: а) о массах воды в сосудах; б) о давлении на дно сосудов; в) о силах давления на дно сосудов?

а) массы одинаковы

б) давление на дно одинаково

в) сила давления на дно в первом сосуде больше, так как площадь дна больше

б) В сосуде находится один над другим три слоя несмешивающихся жидкостей: воды, керосина и ртути. Высота каждого слоя 5 см. Сделайте пояснительный рисунок и укажите на нем порядок расположения слоев. Определите давление жидкостей на дно сосуда и на глубине 7,5 см.

2. а) Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный пробкой. Почему при интенсивном выкачивании воздуха из-под колокола пробка может вылететь (см. рисунок)?

Давление под колоколом на пробку по мере выкачивания воздуха уменьшается, а внутри колбы остается постоянным. Когда сила давления газа, обусловленная разностью давлений, превысит максимальное значение силы трения покоя пробки о стекло, пробка вылетит.

б) Кубик с длиной ребра 10 см погружен в воду так, что его нижняя грань находится на глубине 25 см. С какой силой вода давит на нижнюю грань?

3. а) Будет ли гидравлический пресс работать на Луне? Если да, то будет ли какое-то различие в его работе на Луне по сравнению с работой на Земле?

Давление пресса на Луне будет меньше, чем на Земле, так как сила тяжести на Луне меньше.

б) В левое колено U-образной трубки с водой долили слой керосина высотой 20 см. На сколько поднимется уровень воды в правом колене?

4. а) Сосуды имеют одинаковые площади дна. Что можно сказать: а) о массах воды в сосудах; б) о давлении на дно сосудов; в) о силах давления на дно сосудов?

а) масса в 1-ом сосуде больше

б) давления одинаковы

в) силы давления одинаковы, так как площади дна равны

б) Малый поршень гидравлического пресса площадью 2 см2 под действием внешней силы опустился на 16 см. Площадь большего поршня 8 см2. Определите вес груза, поднятого поршнем, если на малый поршень действовала сила 200 Н. На какую высоту был поднят груз?

5. а) Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости?

Нет. В состоянии невесомости вес тела равен 0, следовательно, жидкость не будет оказывать давление.

б) Со дна аквариума убрали камень массой 780 г. В результате давление на дно сосуда уменьшилось на 50 Па. Какова плотность камня, если известно, что длина аквариума 30 см, а ширина 20 см? Камень был погружен в воду полностью.

6. а) Что вы можете сказать о величине давления и силах давления на дно сосуда во всех трех отсеках, изображенных на рисунке?

Давление зависит только от высоты сосуда и плотности жидкости. Сила давления на дно будет больше там, где площадь дна больше. => Давление одинаково во всех трёх отсеках, сила давления в 1-ом сосуде больше, чем во 2,3 отсеках.

б) В цилиндрических сообщающихся сосудах находится вода. Площадь поперечного сечения широкого сосуда в 4 раза больше площади поперечного сечения узкого сосуда. В узкий сосуд наливают керосин, который образует столб высотой 20 см. На сколько повысится уровень воды в широком сосуде и на сколько опустится в узком?

Пусть относительно начального уровня воды в сосудах в узком сосуде уровень воды понизится наh2, а в широком повысится на h1. Тогда давление столба керосина высотой Н в узкой трубке будет равно g ρк Н, давление воды в широкой трубке равно g ρв (h1 + h2), где ρк – плотность керосина и ρв – плотность воды. Так как жидкости находятся в равновесии, то

g ρк Н = g ρв (h1 + h2), или ρк Н = ρв (h1 + h2)

Воду считаем несжимаемой жидкостью, поэтому уменьшение объёма в узкой трубке площадью S должно быть равно увеличению объёма в широкой трубке площадью 4S:

Sh2 = 4Sh1, или h2 = 4h1.

Определим h1 = ρк Н/ 5 ρв.

Получаем h1 = 3,2 см и h2 = 12,8 см.

  • Нравится

Задача 1

Рассмотрим задачу, когда жидкости будут разные. Пусть в сообщающиеся сосуды налита вода. В правый стакан доливают небольшой столб масла высотой h. При чем так, чтобы была четкая граница раздела жидкостей и они не смешивались:

Рис. 10. Вода и масло в сообщающихся сосудах

Условие покоя жидкости всё то же: одинаковые давления в разных частях сосуда. В левом стакане давление создает атмосфера и вода:

В правом давление создает атмосфера, вода и масло:

Давления равны, значит:

Или

Атмосферное давление сократилось. Поэтому при решении подобных задач его можно не учитывать, если оба конца сосуда открыты. Если же одна часть сосуда закрыта, то на жидкость в ней не будет давить атмосфера. В таких случаях необходимо учитывать атмосферное давление в открытой части сосуда и давление газа в закрытой. Конечно, если этот газ там есть.

Ртутный барометр

Рассмотрим ситуацию, когда один из стаканов плотно накрыли крышкой. Изменится ли уровень жидкости? Нет, не изменится. В закрытом стакане по-прежнему остался воздух, который давит с атмосферным давлением. Если откачать воздух, тогда в одной части сосуда давление будет создавать жидкость и атмосфера, в другой – только жидкость:

Рис. 11. Сообщающиеся сосуды с разным атмосферным давлением

Атмосферное давление не сокращается, поэтому его необходимо обязательно учитывать.

С помощью сообщающихся сосудов с одним закрытым концом можно измерить атмосферное давление. Существуют соответствующие приборы – ртутные барометры:

Рис. 12. Ртутный барометр

 В открытой части барометра давит атмосферное давление и ртуть в “ванночке” высотой . В закрытой части сосуда давит только столбик ртути (, рисунок). Давления равны, поэтому

Измерив высоту столба ртути над уровнем “ванночки”  , можно вычислить атмосферное давление.

Обратим внимание на полученную формулу (). В левой части стоит давление воды высотой

В правой части – давление масла высотой :

Рис. 13. Уровень воды и масла в сосудах

 Видим, что полученная формула показывает равенство давлений выше некоторого уровня.

Получается, ниже данного уровня у нас только вода, находящаяся в равновесии, а над ней находятся столбец масла и столбец воды, которые оказывают одинаковые давления: для этого высота столба масла должна быть больше, у него меньше плотность.

Задача может быть сформулирована по-другому. Например, масла будет достаточно много, и оно будет находиться на дне сосудов. Или это могут быть другие жидкости. Или в сосудах будет больше двух жидкостей. В каждом из этих случаев мы всё равно сможем применить аналогичные рассуждения и так же просто всё решить:

Рис. 14. Варианты условия задачи

Каждый раз мы делаем одно и то же: записываем, что давления, создаваемые обеими частями сообщающихся сосудов, равны.

А дальше могут быть варианты. Если сосуды открыты, мы можем не рассматривать атмосферное давление, оно будет одно и то же в обеих частях сосуда. Можем выбрать уровень, ниже которого жидкость однородна: там с обеих сторон будет два столбца одной и той же жидкости одинаковой высоты, в уравнении их давления сократятся. Дальше остается рассматривать равенство давлений жидкостей выше этого уровня.

Решим задачу: в одно колено сообщающихся сосудов с водой долили масло, высота столба масла . Найти разность установившихся уровней жидкости.

Решение задачи

В задаче описаны сообщающиеся сосуды. Жидкость находится в равновесии, запишем равенство давлений:

Рис. 15. Уровень однородной жидкости

Слева давление оказывает столбик воды под пунктиром (), столбик воды над пунктиром () и атмосферное давление . Справа давление оказывает столбик воды под пунктиром (), столбик масла  и атмосферное давление . Запишем:

Из таблицы плотностей: , .

Выразим :

То есть уровень воды будет ниже уровня масла на . Задача решена.

Вариант 2

1. Почему вода из самовара вытекает сначала быстро, а потом все медленнее и медленнее?

2. Почему рыба камбала плоская?

3. С какой стороны погружённое в жидкость тело испытывает минимальное давление: сверху, с боков или снизу?

4. В два одинаковых сосуда, наполненных водой до одного и того же уровня, опускают на нитях алюминиевый и свинцовый цилиндры одной и той же массы так, что они не касаются дна. Сравните давления на дно этих сосудов.

5. Для подводных лодок устанавливается глубина, ниже которой они не должны опускаться. Чем объясняется существование такого предела?

Ответы на самостоятельную работа по физике Давление в жидкости и газе 7 классВариант 1
1. Вода из ванны выливается быстрее, если в нее погружается человек, так как в результате погружения человека повышается уровень воды, и, соответственно, увеличивается давление в том месте, где находится сливное отверстие.
2. Стенки внутренних органов глубоководных рыб рассчитаны на высокое давление на глубине, где на них давит большой столб воды, а на поверхности давление ниже, так как высота столба воды меньше. При быстром вытаскивании рыб внешнее давление меняется слишком быстро, и внутренние органы разрываются от высокого внутреннего давления.
3. На погруженное в жидкость тело снизу действует максимальное давление, так как с глубиной давление увеличивается.
4. Фарфор имеет меньшую плотность, чем чугун, значит при равной массе фарфоровая гиря имеет больший объем, следовательно, она вытесняет больше воды, столб воды выше, и давление на дно сосуда больше при погружении фарфоровой гири.
5. На дно стакана давление воды выше, чем на дно широкого таза, так как в стакане высота столба воды больше, чем в тазу.Вариант 2
1. Вода из самовара вытекает сначала быстро, а потом все медленнее и медленнее, так как уменьшается высота столба воды, соответственно уменьшается давление, и вода течет медленнее.
2. Камбала плоская, так как она живет на больших глубинах, где высота столба воды очень большая и давление высокое.
3. На погруженное в жидкость тело сверху действует минимальное давление, так как с глубиной давление увеличивается.
4. Алюминий имеет меньшую плотность, чем свинец, значит при равной массе алюминиевый цилиндр имеет больший объем, следовательно, он вытесняет больше воды, столб воды выше, и давление на дно сосуда больше при погружении алюминиевого цилиндра.
5. Для подводных лодок устанавливается определенная глубина, ниже которой они не должны опускаться, так как с увеличением столба воды над лодкой увеличивается давление на нее, а очень высокое давление может повредить корпус лодки.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Ребёнка везут на санках по свежевыпавшему снегу. Какие санки — с широкими или узкими полозьями — следует выбрать, чтобы не проваливаться в снег?

1) с широкими 2) с узкими 3) безразлично 4) ответ зависит от веса санок

2. Брусок в форме прямоугольного параллелепипеда положили на стол сначала узкой гранью (1), а затем — широкой (2). Сравните силы давления (​\( F_1 \)​ и \( F_2 \)) и давления (​\( p_1 \)​ и ​\( p_2 \)​), производимые бруском на стол в этих случаях.

1) ​\( F_1=F_2; p_1>p_2 \)​ 2) \( F_1=F_2; p_1 3) \( F_1 4) \( F_1=F_2; p_1=p_2 \)

3. Сила ​\( F_1 \)​, действующая со стороны жидкости на один поршень гидравлической машины, в 16 раз меньше силы ​\( F_2 \)​, действующей на другой поршень. Как соотносятся модули работы ​\( (A_1) \)​ и \( (A_2) \) этих сил, совершаемой при перемещении поршней? Трением пренебречь.

1) ​\( A_1=A_2 \)​ 2) \( A_1=16A_2 \) 3) \( A_2=16A_1 \) 4) \( A_1=4A_2 \)

4. В сосуды различной формы налита одна и та же жидкость. Высота уровня жидкости во всех сосудах одинакова. В каком из сосудов давление на дно наименьшее?

1) в сосуде А 2) в сосуде Б 3) в сосуде В 4) во всех сосудах одинаковое

5. Стеклянный сосуд, правое колено которого запаяно, заполнен жидкостью плотностью с (см. рисунок). Давление, оказываемое жидкостью на дно сосуда в точке Б, равно

1) ​\( \rho gh_3 \)​ 2) \( \rho gh_1 \) 3) \( \rho g(h_1-h_2) \) 4) ​\( \rho gh_2 \)​

6. Атмосферное давление на вершине горы Казбек

1) меньше, чем у её подножия 2) больше, чем у её подножия 3) равно давлению у её подножия 4) может быть больше или меньше, чем у её подножия, в зависимости от погоды

7. В открытых сосудах 1 и 2 находятся соответственно ртуть и вода. Если открыть кран К, то

1) ни вода, ни ртуть перетекать не будут 2) вода начнёт перетекать из сосуда 2 в сосуд 1 3) перемещение жидкостей будет зависеть от атмосферного давления 4) ртуть начнёт перетекать из сосуда 1 в сосуд 2

8. Два однородных шара, один из которых изготовлен из стали, а другой — из олова, уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов, если шары опустить в воду?

1) Равновесие весов не нарушится, так как шары одинаковой массы. 2) Равновесие весов нарушится — перевесит шар из стали. 3) Равновесие весов нарушится — перевесит шар из олова. 4) Равновесие весов не нарушится, так как шары опускают в одну и ту же жидкость.

9. Алюминиевый шар, подвешенный на нити, опущен в крепкий раствор поваренной соли. Затем шар перенесли из раствора поваренной соли в дистиллированную воду. При этом сила натяжения нити

1) может остаться неизменной или измениться в зависимости от объёма шара 2) не изменится 3) увеличится 4) уменьшится

10. Теплоход переходит из устья реки в солёное море. При этом архимедова сила, действующая на теплоход,

1) увеличится 2) уменьшится или увеличится в зависимости от размера теплохода 3) не изменится 4) уменьшится

11. Шарик, опущенный в жидкость, начинает опускаться на дно. Как по мере движения шарика в жидкости изменяются выталкивающая сила, действующая на него, вес шарика, давление жидкости? Установите соответствие между физическими величинами и характером их изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ A) выталкивающая сила Б) вес B) давление жидкости

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИН 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) атмосферное давление можно рассчитать так же, как давление жидкости на дно сосуда. 2) в опыте Торричелли можно ртуть заменить водой при той же длине трубки. 3) для того, чтобы столб воды производил на дно сосуда такое же давление, что и столб керосина, его высота должна составлять 0,8 от высоты столба керосина. 4) на вершине горы атмосферное давление меньше, чем у её подножия. 5) закон Паскаля справедлив для газов, жидкостей и твёрдых тел.

Кровообращение в легких. Лимфатический отток легких. Иннервация легких. Сосуды, нервы, лимфатичекие узлы легких

В связи с функцией газообмена легкие получают не только артериальную, но и венозную кровь. Последняя притекает через ветви легочной артерии, каждая из которых входит в ворота соответствующего легкого и затем делится соответственно ветвлению бронхов.

Самые мелкие ветви легочной артерии образуют сеть капилляров, оплетающую альвеолы (дыхательные капилляры). Венозная кровь, притекающая к легочным капиллярам через ветви легочной артерии, вступает в осмотический обмен (газообмен) с содержащимся в альвеоле воздухом: она выделяет в альвеолы свою углекислоту и получает взамен кислород. Из капилляров складываются вены, несущие кровь, обогащенную кислородом (артериальную), и образующие затем более крупные венозные стволы. Последние сливаются в дальнейшем в vv. pulmonales.

Артериальная кровь приносится в легкие по rr. bronchiales (из аорты, аа. intercostales posteriores и a. subclavia). Они питают стенку бронхов и легочную ткань. Из капиллярной сети, которая образуется разветвлениями этих артерий, складываются vv. bronchiales, впадающие отчасти в vv. azygos et hemiazygos, а отчасти — в vv. pulmonales. Таким образом, системы легочных и бронхиальных вен анастомозируют между собой.





В легких различают поверхностные лимфатические сосуды, заложенные в глубоком слое плевры, и глубокие, внутрилегочные. Корнями глубоких лимфатических сосудов являются лимфатические капилляры, образующие сети вокруг респираторных и терминальных бронхиол, в межацинусных и междольковых перегородках. Эти сети продолжаются в сплетения лимфатических сосудов вокруг ветвлений легочной артерии, вен и бронхов.

Отводящие лимфатические сосуды идут к корню легкого и лежащим здесь регионарным бронхолегочным и далее трахеобронхиальным и околотрахеальным лимфатическим узлам, nodi lymphatici bronchopulmonales et tracheobronchiales.

Так как выносящие сосуды трахеобронхиальных узлов идут к правому венозному углу, то значительная часть лимфы левого легкого, оттекающая из нижней его доли, попадает в правый лимфатический проток.





Нервы легких происходят из plexus pulmonalis, которое образуется ветвями n. vagus et truncus sympathicus.

Выйдя из названного сплетения, легочные нервы распространяются в долях, сегментах и дольках легкого по ходу бронхов и кровеносных сосудов, составляющих сосудисто-бронхиальные пучки. В этих пучках нервы образуют сплетения, в которых встречаются микроскопические внутриорганные нервные узелки, где переключаются преганглионарные парасимпатические волокна на постганглионарные.

В бронхах различают три нервных сплетения: в адвентиции, в мышечном слое и под эпителием. Подэпителиальное сплетение достигает альвеол. Кроме эфферентной симпатической и парасимпатической иннервации, легкое снабжено афферентной иннервацией, которая осуществляется от бронхов по блуждающему нерву, а от висцеральной плевры — в составе симпатических нервов, проходящих через шейно-грудной узел.


Другие видео уроки по данной теме находятся: Здесь.

Ссылка на основную публикацию