2017-07-22
Каково соотношение (больше, меньше, равно) между весом налитой в сосуд жидкости и силой давления на дно $S$ сосуда? Сосуды выполнены из цилиндрических и конических поверхностей (штрихпунктирной линией обозначена ось симметрии соответствующей поверхности).
Решение:
Вес жидкости — это сила, определяемая как $P = mg$, где $m$ — масса жидкости, $g$ — ускорение свободного падения. Так как $m = \rho V$, то $P = \rho gV$, $\rho$ — плотность жидкости, $V$ — ее объем.
Сила давления жидкости на дно сосуда $P_{д}$ равна произведению гидростатического давления $P_{гст} = \rho gh$; на площадь дна сосуда $S$, т.е.
$P_{д} = \rho ghS$.
где $h$ — глубина погружения дна сосуда относительно поверхности налитой в нем жидкости.
Из формул для $P$ и $P_{д}$ следует, что соотношение между ними зависит от того, как относятся между собой объем налитой в сосуд жидкости $V$ и объем прямого цилиндра с площадью основания $S$ и образующей $h$.
Из приведенных рисунков видно, что для сосудов а), з) и л) $V = hS$ и поэтому $P_{д} = P$ Для сосудов б), в), и), м), п) $V < hS$ и, следовательно, $P < P_{д}$. Для сосудов г), д). е), ж), к), п), о) и р) $V > hS$ и $P > P_{д}$.