Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 1822
2017-01-06 
Достаточно длинная открытая снизу трубка с плотно пригнанным поршнем, который может все же двигаться по трубке без трения, находится под водой и удерживается с помощью веревки (рис.). Верхний конец трубки над поршнем пустой. Как зависит сила натяжения веревки от глубины погружения трубки в воду?
Решение:
На уровне основания цилиндрической трубки под водой давление всюду одинаково: И вне трубки, и внутри нее. Следовательно, веревку натягивают сила тяжести самой трубки, за вычетом выталкивающей силы (сила тяжести воды в объеме стенок трубки), и сила, с которой вода давит на закрытый конец трубки (сюда входит и сила атмосферного давления). Давление же столба воды пропорционально глубине погружения закрытого конца трубки. В самом деле, если мысленно закрыть открытый конец трубки, то ничего не изменится. Но тогда на веревку будут действовать следующие силы: 1) сила тяжести трубки вместе с тем, что находится в трубке, 2) сила давления столба воды сверху (плюс атмосферное давление), а также сила давления воды снизу, равная силе тяжести столба воды, высота которого равна глубине погружения открытого конца трубки под свободной поверхностью воды (плюс атмосферное давление). Но последняя сила уравновешена водой и поршнем, находящимся внутри трубки.
Достаточно длинная открытая снизу трубка с плотно пригнанным поршнем, который может все же двигаться по трубке без трения, находится под водой и удерживается с помощью веревки (рис.). Верхний конец трубки над поршнем пустой. Как зависит сила натяжения веревки от глубины погружения трубки в воду?
Решение:
На уровне основания цилиндрической трубки под водой давление всюду одинаково: И вне трубки, и внутри нее. Следовательно, веревку натягивают сила тяжести самой трубки, за вычетом выталкивающей силы (сила тяжести воды в объеме стенок трубки), и сила, с которой вода давит на закрытый конец трубки (сюда входит и сила атмосферного давления). Давление же столба воды пропорционально глубине погружения закрытого конца трубки. В самом деле, если мысленно закрыть открытый конец трубки, то ничего не изменится. Но тогда на веревку будут действовать следующие силы: 1) сила тяжести трубки вместе с тем, что находится в трубке, 2) сила давления столба воды сверху (плюс атмосферное давление), а также сила давления воды снизу, равная силе тяжести столба воды, высота которого равна глубине погружения открытого конца трубки под свободной поверхностью воды (плюс атмосферное давление). Но последняя сила уравновешена водой и поршнем, находящимся внутри трубки.
