Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3968
2017-08-04 
При вытекании жидкости из отверстия, расположенного у дна открытого цилиндрического сосуда, скорость опускания уровня жидкости непостоянна. Однако Мариотт придумал, как добиться равномерного вытекания жидкости из цилиндрического сосуда. На рисунке * изображен «сосуд Мариотта»: через пробку пропущена узкая, открытая с обоих концов трубка, не доходящая до дна. При этом жидкость из нижнего отверстия вытекает с постоянной скоростью. Объясните действие «сосуда Мариотта». Что изменится, если вынуть пробку из малого отверстия 1, расположенного на уровне нижнего конца трубки? Из отверстия 2, расположенного выше?
Решение:
Сначала жидкость вытечет из трубки, после чего давление во всей трубке будет равно атмосферному. Значит, и давление в жидкости на уровне нижнего конца трубки тоже будет равно атмосферному. Следовательно, жидкость из нижнего отверстия будет вытекать под действием избыточного давления $p_{1} = \rho gh_{1}$, где $\rho$ — плотность жидкости. Это давление, конечно, остается неизменным, чем и объясняется постоянство скорости вытекания жидкости (по мере вытекания жидкости в сосуд через трубку будут проскакивать пузырьки наружного воздуха). Давление воздуха в сосуде над жидкостью меньше атмосферного. Поэтому, если открыть отверстие 2, через него в сосуд устремится наружный воздух. Теперь атмосферное давление установится на уровне отверстия 2, и жидкость заполнит трубку до этого же уровня. В результате вытекание жидкости из нижнего отверстия ускорится: теперь избыточное давление $p_{2} = \rho gh_{2} > p_{1}$. Открывая же малое отверстие 1, мы ничего не изменим: давление в жидкости на этом уровне при наличии трубки и так равно атмосферному. Заметим, что «сосуд Мариотта» представляет собой идеальные водяные часы.
При вытекании жидкости из отверстия, расположенного у дна открытого цилиндрического сосуда, скорость опускания уровня жидкости непостоянна. Однако Мариотт придумал, как добиться равномерного вытекания жидкости из цилиндрического сосуда. На рисунке * изображен «сосуд Мариотта»: через пробку пропущена узкая, открытая с обоих концов трубка, не доходящая до дна. При этом жидкость из нижнего отверстия вытекает с постоянной скоростью. Объясните действие «сосуда Мариотта». Что изменится, если вынуть пробку из малого отверстия 1, расположенного на уровне нижнего конца трубки? Из отверстия 2, расположенного выше?
Решение:
Сначала жидкость вытечет из трубки, после чего давление во всей трубке будет равно атмосферному. Значит, и давление в жидкости на уровне нижнего конца трубки тоже будет равно атмосферному. Следовательно, жидкость из нижнего отверстия будет вытекать под действием избыточного давления $p_{1} = \rho gh_{1}$, где $\rho$ — плотность жидкости. Это давление, конечно, остается неизменным, чем и объясняется постоянство скорости вытекания жидкости (по мере вытекания жидкости в сосуд через трубку будут проскакивать пузырьки наружного воздуха). Давление воздуха в сосуде над жидкостью меньше атмосферного. Поэтому, если открыть отверстие 2, через него в сосуд устремится наружный воздух. Теперь атмосферное давление установится на уровне отверстия 2, и жидкость заполнит трубку до этого же уровня. В результате вытекание жидкости из нижнего отверстия ускорится: теперь избыточное давление $p_{2} = \rho gh_{2} > p_{1}$. Открывая же малое отверстие 1, мы ничего не изменим: давление в жидкости на этом уровне при наличии трубки и так равно атмосферному. Заметим, что «сосуд Мариотта» представляет собой идеальные водяные часы.
