В какой из сосудов давление жидкости на уровне

Тесты по физике на тему «Давление газа и жидкости. Сообщающиеся сосуды» (7 класс)

Тест. Давление газа

1. В одинаковых сосудах находятся раз­ные массы одного и того же газа. В ка­ком Из них плотность газа наибольшая, в каком — наибольшее давление?

а) № 2, № 3. б) № 2, № 1. в) № 2, № 2. г) № 3, № 2.

2. В сосудах разного объема заключен один и тот же газ. Его массы в сосудах одинаковы. В каком из них плотность газа наименьшая, в

каком — наименьшее давление?

а) №2, №2. б) №2, № 3. в) № 2, № 1. г) № 3, № 2.

3. Давление газа при повышении температуры…

а) … не изменяется.

б) … увеличивается.

в) … уменьшается.

г) В зависимости от занимаемого газом объема иногда увеличивает я, иногда уменьшается.

4. В двух одинаковых герметичных сосудах находятся равные массы одного и того же газа. Однако измерение давлений в них показало, что в одном сосуде давление больше, чем в другом, причем ошибки

в измерениях не было. В чем может быть причина такого резуль­тата?

а) В измерении давления в разных частях сосуда — вверху и у дна.

б) В различии температуры газа в сосудах.

в) В неодновременности измерений давления в этих сосудах.

5. Известно, что газ, находящийся в баллоне, оказывает на его стенки

давление, равное 250 кПа. Каково его давление на дно баллона, пло­щадь которого 250 см2 ?

а) 1 кПа. в) 625 кПа.

б) 10 кПа. г) 250 кПа.

Тест. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля

1. Как передают жидкости и газы то внешнее давление, которое на них оказывают?

а) В направлении действующего на них давления.

б) В направлении дна сосуда, в котором находятся.

в) По всем направлениям, причем одинаково.

г) Это давление не передается.

2. Каково добавочное (вследствие действия поршня) дав­ление газа на площадки № 1 и № 2, если давление пор­шня равно 150 Па?

а) № 1 — 300 Па, № 2 — 150 Па.

б) № 1 -150 Па, №2-75 Па.

в) № 1 -150 Па, №2-0 Па.

г) № 1 — 150 Па, № 2 — 150 Па.

3. Определите добавочные давления, производимые порш­нем, на площадки № 1 и № 2. Поршень, поднимаясь, ока­зывает давление, равное 100 Па.

а) На обе площадки оно одинаково и равно 100 Па.

б) В этом случае добавочное давление не передается (равно 0).

в) № 1 — 100 Па, № 2 — 50 Па.

г) № 1 -100 Па, №2-0 Па.

4. Какие изображенные здесь опы­ты свидетельствуют о действии

закона Паскаля?

а) № 1 и № 2. в) № 1 и № 4.

б) № 1 и № 3. г) № 3 и № 4.

Тест. Давление в жидкости и газе

1. Какая сила создает давление внутри жидкости и газа?

а) Сила трения.

б) Сила взаимодействия между молекулами.

в) Сила упругости.

г) Сила тяжести.

2. Нижние отверстия стеклянных трубок, на­ полненных водой так, как показано на ри­сунке, затянуты тонкой резиновой пленкой. Какая из пленок должна прогнуться меньше всего?

а) № 1. б) №2. в) №3.

3. В каком из сосудов давление жид­кости на уровне АВ наименьшее?

(Поверхности жидкостей распо­ложены на одном уровне.)

а) № 1. в) №3.

б) №2. Г) №4.

4. В два сосуда, показанные на рисунке, налили по1 л воды. В каком из них резиновое дно прогнется больше?

а) № 1.

б) №2.

в) Прогиб будет одинаков.

5. От каких величин зависит давление в жидкости?

а) Силы трения жидкости о стенки сосуда.

б) Объема жидкости.

в) Плотности жидкости.

г) Глубины, на которой измеряется давление.

Тест. Расчет давления жидкости

1. Формула, по которой рассчитывается давление жидкости или газа, это…

2. В банку высотой 25 см доверху налито машинное масло. Какое давле­ние оно оказывает на дно банки?

а) 2250 кПа, в) 22,5 кПа.

б) 225 кПа. Г) 2,25 кПа.

3. Какая жидкость и на сколько больше да-

вит на дно сосуда?

а) Керосин на 180 Па.

б) Керосин на 1,8 кПа.

в) Эфир на 180 Па.

г) Эфир на 1,8 кПа.

4. Каково давление воды на стенку сосуда в точках К и M

5.Найдите давление воды на пластинку К снизу.

а) 6 кПа.

б) 0,6 кПа.

в) 4 кПа.

г) 0,4 кПа.

6. Пластинка № 1 находится на глубине 5 см от по­верхности воды, а пластинка № 2 на расстоянии

5 см от дна сосуда. На какую из них давление воды больше?

а) № 1. в) Давления одинаковы.

б) №2.

7. В воду опущен кубик, ребро которого равно 5 см, так, что его верхняя

грань находится на глубине 50 см. Какое давление оказывает вода на

верхнюю и нижнюю грани кубика?

а) 5 кПа; 5,05 Па. в) 5 кПа; 5,1 кПа.

б) 5 кПа; 5,25 кПа. г) 5 кПа; 5,5 кПа.

8. На сколько давление машинного масла на верхнюю грань бруска меньше, чем на нижнюю? —

а) 1,8кПа. в) 0,9 кПа.

б) 2,7 кПа. г) 9 кПа.

9. Какая сила действует на дно сосуда площадью 500 см2, если налитая в

него жидкость производит на дно давление, равное 800 Па?

а) 80 Н. в) 40 Н.

б) 400 Н. г) 4Н.

10. Определите силу, действующую на дно сосуда площадью 400 см2, когда в него налит керосин до уровня, отстоящего от дна на 15 см.

а) 4800 Н. в) 48 Н.

б) 480 Н. г) 4,8 Н.

Тест. Сообщающиеся сосуды

1. Сообщающиеся сосуды — это…

а) … стеклянные сосуды разной формы, соединенные резиновой трубкой

б) … соединенные между собой цилиндрические сосуды разного объема.

в) … два-три любых соединенных сосуда.

г) … любое число любых соединенных любым способом сосудов.

2. Укажите среди изображенных здесь сосу­дов сообщающиеся сосуды.

а) № 1. в) №3и№ 1.

б) №2. г) №2и№3.

3. Какого уровня достигнет в этих сосудах однородная жидкость, наливаемая в отверстие правого сосуда?

а) Первого. в) Третьего.

б) Второго. г) Любого.

4. На каком уровне установятся поверхности однородной жидкости в сосудах, если наливать

ее в отверстие левого сосуда?

а) Первом. в) Третьем.

б) Втором. г) Любом.

5. В каких из этих сосудов поверхность воды бу­дет находиться на одном и том же уровне?

а) № 1 и №2. в) №3 и № 1.

б)№2и№3. г) Во всех.

6.Резиновая трубка, соединяющая сосуды, перекрыта за­жимом. Что произойдет с жидкостями, когда зажим бу­дет снят?

а) Уровни жидкостей не изменятся.

б) Уровень воды опустится, а эфира поднимется.

в) Уровень эфира опустится, а воды поднимется.

г) Среди ответов нет верного.

7. В какой паре сообщающихся сосудов — № 1 или № 2 находится разнородная жидкость? В левый или правый сосуд этой пары налита более плотная жидкость?

а) № 1; в левый. в) № 2; в правый.

б) № 2; в левый. г) № 1; в правый.

8. Известно, что в эти пары сообщающих­ся сосудов, кроме воды, налиты мед и масло. В какой паре — № 1 или № 2 -находится масло, и в каком именно со­суде — левом или правом? №1№2

а) № 1; в левом. в) № 2; в левом.

б) № 1; в правом. г) № 2; в правом.

ОТВЕТЫ К ТЕСТАМ ПО ТЕМЕ « ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ»

Давление газа

Передача давления жидкостями и газами

Давление в жидкости и газе

Расчет давления жидкости

Сообщающиеся сосуды

Источник

Сообщающиеся сосуды

В этом состоянии сохраняется объем, но не сохраняется форма. Например, если перелить молоко из кувшина в стакан — молоко, имевшее форму кувшина, примет форму стакана. Кстати, в корове у молока тоже была другая форма.

Расстояние между молекулами в жидком состоянии чуть больше, чем в твердом, но все равно невелико. При этом частицы не собраны в кристаллическую решетку, а расположены хаотично. Молекулы почти не двигаются, но при нагревании жидкости делают это более охотно.

Вспомните, что происходит, если залить чайный пакетик холодной водой — он почти не заваривается. А вот если налить кипяточку — чай точно будет готов.

Агрегатных состояния точно три?

На самом деле, есть еще четвертое — плазма. Звучит, как что-то из научной фантастики, но это просто ионизированный газ — газ, в котором помимо нейтральных частиц, есть еще и заряженные. Ионизаторы воздуха как раз строятся на принципе перехода из газообразного вещества в плазму.

Сообщающиеся сосуды

Поскольку жидкость принимает форму сосуда, в который ее поместили, имеет место быть такое явление, как сообщающиеся сосуды.

• Сообщающиеся сосуды — это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости (в каждом сосуде). Так жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.

Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.

Если в колена сообщающихся сосудов налить жидкости, плотности которых будут различны, то меньший объём более плотной жидкости в одном колене уравновесит больший объём менее плотной жидкости в другом колене сосуда.

Другими словами, высота столба жидкости с меньшей плотностью больше, чем высота столба жидкости с большей плотностью. Давайте рассчитаем, во сколько высота столба жидкости с меньшей плотностью больше высоты столба жидкости с большей плотностью, если эти две несмешивающиеся жидкости находятся в сообщающихся сосудах.

p = ρgh, p1 = p2, ρ1 gh2= ρ2 gh2,

Отсюда:

h2/h2 = ρ1/ρ2

ρ2 = (h2/h2) * ρ1

Применение сообщающихся сосудов

На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор состоит из двух сообщающихся сосудов: двух вертикальных стеклянных трубок, соединенных между собой третьей изогнутой трубкой.

Одна из вертикальных трубок заполняется жидкостью, плотность которой нужно определить, а другая — жидкостью известной плотности (например, водой, плотность которой равна 1000 кг/м^3). Жидкости должны заполнить трубки настолько, чтобы их уровень в изогнутой трубке посередине был на отметке прибора 0. Высоты жидкостей в трубках над этой отметкой измеряют и находят плотность исследуемой жидкости, зная, что высоты обратно пропорциональны плотностям (об этом мы говорили выше).

Также на законе сообщающихся сосудах основаны устройства, которые определяют уровень жидкости в закрытых сосудах: резервуарах, паровых котлах.

Чтобы судно могло переплыть из одной водного бассейна в другой, если уровни воды в них разные, необходимо использовать шлюз. Устройство шлюза также основано на принципе сообщающихся сосудов. В первых воротах шлюза открывается клапан, камера соединяется с водоёмом, они становятся сообщающимися сосудами, уровни воды в них выравниваются. После этого ворота открываются, и судно проходит в первую камеру. Открывается следующий клапан, после выравнивания уровней воды открываются ворота, и так повторяется столько раз, сколько камер имеет шлюз.

Давление столба жидкости

Выведем формулу давления столба жидкости через основную формулу давления.

Давление

p = F/S

p — давление [Па]

F — сила [Н]

S — площадь [м^2]

В случае давления жидкости на дно сосуда мы можем заменить силу в формуле на силу тяжести.

p = mg/S

Также мы можем представить массу жидкости, как произведение плотности на объем:

p = ρ*V*g/S

Из геометрии мы знаем, что объем тела вращения (например, цилиндра) — это произведение площади основания на высоту: V = Sh.

Следовательно, высота будет равна h = V/S. Подставляем в формулу высоту вместо отношения объема к площади.

p = ρ*g*V/S

p = ρgh

В сообщающихся сосудах давление жидкости на одном уровне (на одной и той же высоте) будет одинаковым.

А можно сделать так, чтобы давление было разным?

С помощью перегородки можно сделать так, чтобы уровень жидкости, а следовательно, и давления в сообщающихся сосудах отличались.

Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем дополнительное давление. Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд, где её уровень ниже — до тех пор, пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.

Этот принцип используют в водонапорной башне. Чтобы создать высокое давление, башню наполняют водой. Затем открывают трубы на нижнем этаже, и вода устремляется в дома в наши краны и батареи.

Задачка

Какой площади необходимо сделать малый поршень в гидравлическом прессе, для того, чтобы выигрыш в силе получился равным 2? Площадь большого поршня равна 10 см^2.

Решение:

Гидравлический пресс — это два цилиндрических сообщающихся сосуда. Площадь большого поршня, с приложенной силой F1, равна 10 см^2.

Площадь малого поршня обозначим Sмал, к нему приложена сила F2.

Давления в сообщающихся сосудах на одинаковой высоте равны: p1 = p2

Подставим формулу давления:

F1/Sбол=F2/Sмал.

Выразим Sмал, получим:

Sмал = (F2/F1) * Sбол

Так как по условию выигрыш в силе F2/F1 равен 2, то:

Sмал=2*Sбол= 2*10 = 20 см^2

Ответ: малый поршень необходимо сделать с площадью равной 20 см^2

Понимать и любить этот мир гораздо проще, когда разбираешься в физике. В этом помогут небезразличные и компетентные преподаватели онлайн-школы Skysmart.

Чтобы формулы и задачки ожили и стали более дружелюбными, на уроках мы разбираем примеры из обычной жизни современных подростков. Приходите на бесплатный вводный урок по физике и начните учиться в удовольствие уже завтра!

Источник

Закон сообщающихся сосудов и его применение.

Сообщающиеся сосуды — это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости в каждом из сосудов. Таким образом жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.

Перед тем как понять принцип действия сообщающихся сосудов и варианты их использования необходимо определиться в понятиях, а точнее разобраться с основным уравнением гидростатики.

Итак, сообщающиеся сосуды имеют одно общее дно и закон о сообщающихся сосудах гласит:

Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.

Для иллюстрации этого закона и возможностей его применения начнем с рассмотрения основного уравнения гидростатики.

Основное уравнение гидростатики

P = P1 + ρgh

где P1 — это среднее давление на верхний торец призмы,

P — давление на нижний торец,

g — ускорение свободного падения,

h — глубина погружения призмы под свободной поверхностью жидкости.

ρgh — сила тяжести (вес призмы).

Звучит уравнение так:

Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается в жидкости одинаково во всех направлениях.

Из написанного выше уравнения следует, что если давление, например в верхней точке изменится на какую-то величину ΔР, то на такую же величину изменится давление в любой другой точке жидкости

Доказательство закона сообщающихся сосудов

Возвращаемся к разговору про сообщающиеся сосуды.

Предположим, что имеются два сообщающихся сосуда А и В, заполненные различными жидкостями с плотностями ρ1 и ρ2. Будем считать, что в общем случае сосуды закрыты и давления на свободных поверхностях жидкости в них соответственно равны P1 и P2.

Пусть поверхностью раздела жидкостей будет поверхность ab в сосуде А и слой жидкости в этом сосуде равен h2. Определим в заданных условиях уровень воды в сообщающихся сосудах — начнем с сосуда В.

Гидростатическое давление в плоскости ab, в соответствии с уравнение гидростатики

P = P1 + ρgh2

если определять его, исходя из известного давления P1 на поверхность жидкости в сосуде А.

Это давление можно определить следующим образом

P = P2 + ρgh2

где h2 — искомая глубина нагружения поверхности ab под уровнем жидкости в сосуде В. Отсюда выводим условие для определения величины h2

P1 + ρ1gh2 = P2 + ρ2gh2

В частном случае, когда сосуды открыты (двление на свободной поверхности равно атмосферному), а следовательно P1 = P2 = Pатм , имеем

ρ1h2 = ρ2h2

или

ρ1 / ρ2 = h2 / h2

т.е. закон сообщающихся сосудов состоит в следующем.

В сообщающихся сосудах при одинаковом давлении на свободных поверхностях высоты жидкостей, отсчитываемые от поверхности раздела, обратно пропорциональны плотностям жидкостей.

Свойства сообщающихся сосудов

Если уровень в сосудах одинаковый, то жидкость одинаково давит на стенки обоих сосудов. А можно ли изменить уровень жидкости в одном из сосудов.

Можно. С помощью перегородки. Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем так называемый подпор — давление столба жидкости.

Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд где её уровень ниже до тех пор пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.

В быту этот принцип используется например в водонапорной башне. Наполняя водой высокую башню в ней создают подпор. Затем открывают вентили, расположенные на нижнем этаже и вода устремляется по трубопроводам в каждый подключенный к водоснабжению дом.

Приборы основанные на законе сообщающихся сосудов

На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор представляет собой два сообщающихся сосуда — две вертикальные стеклянные трубки А и В, соединенные между собой изогнутым коленом С. Одна из вертикальных трубок заполняется исследуемой жидкостью, а другая жидкостью известной плотности ρ1 (например водой), причем в таких количествах, чтобы уровни жидкости в среднем колене находились на одной и той же отметке прибора 0.

Затем измеряют высоты стояния жидкостей в трубках над этой отметкой h2 и h2. И имея ввиду, что эти высоты обратно пропорциональны плотностям легко находят плотность исследуемой жидкости.

В случае, когда оба сосуде заполнены одной и той же жидкостью — высоты, на которые поднимется жидкость в сообщающихся сосудах, будут одинаковы. На этом принципе основано устройство так называемого водометного стекла А. Его применяют для определения уровня жидкости в закрытых сосудах, например резервуарах, паровых котлах и т.д.

Принцип сообщающихся сосудов заложен в основе ряда других приборов, предназначенных для измерения давления.

Применение сообщающихся сосудов

Простейшим прибором жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости.

Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра (обычно не более 5 мм), открытую с одного конца и вторым концом присоединяемую к сосуду, в котором измеряется давление.

Высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке — так называемая пьезометрическая высота — характеризует избыточное давление в сосуде и может служить мерой для определения его величины.

Пьезометр — очень чувствительный и точный прибор, но он удобен только для измерения небольших давлений. При больших давлениях трубка пьезометра получается очень длинной, что усложняет измерения.

В этом случае используют жидкостные манометры, в которых давление уравновешивается не жидкостью, которой может быть вода в сообщающихся сосудах, а жидкостью большей плотности. Обычно такой жидкостью выступает ртуть.

Так как плотность ртути в 13,6 раз больше плотности воды и при измерении одних и тех же давлений трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической трубки и сам прибор получается компактнее.

В случае если необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или, например, в двух точках жидкости в одном и том же сосуде применяют дифференциальные манометры.

Сообщающиеся сосуды находят применение в водяных и ртутных приборах жидкостного типа, но ограничиваются областью сравнительно небольших давлений — в основном они применяются в лабораториях, где ценятся благодаря своей простоте и высокой точности.

Когда необходимо измерить большое давление применяются приборы основанные на механических принципах. Наиболее распространенный из них — пружинный манометр. Под действием давления пружина манометра частично распрямляется и посредством зубчатого механизма приводит в движение стрелку, по отклонению которой на циферблате показана величина давления.

Видео по теме

Ещё одним устройством использующим принцип сообщающихся сосудов хорошо знакомым автолюбителем является гидравлический пресс(домкрат). Конструктивно он состоит из двух цилиндров: одного большого, другого маленького. При воздействии на поршень малого цилиндра на большой передается усилие во столько раз большего давления во сколько площадь большого поршня больше площади малого.

Вместе со статьей «Закон сообщающихся сосудов и его применение.» читают:

Источник