Question

Определите давление газа над поверхностью жидкости в точка а закрытого колена трубки,изображенной на рисунке , если плотность жидкости 800 кг/м3 , высота 30 см. атмосферное давление 100 кпа, ускорение свободного падения 10 н/кг.

Answer 1

Для определения давления газа над поверхностью жидкости в точке А, поступим следующим образом:

Шаг 1: Рассмотрим силы, действующие на жидкость в точке А. Как мы знаем, давление в жидкости возникает из-за ее веса и силы давления газа над ней.

Шаг 2: Выразим вес столба жидкости в точке А через ее плотность (p) и высоту (h). Формула:

Fж = m * g = V * p * g,

где Fж - сила, действующая на столб жидкости,
m - масса столба жидкости,
V - объем столба (площадь * высота),
g - ускорение свободного падения.

Шаг 3: Выразим силу давления газа над поверхностью жидкости в точке А через давление газа (pг) и площадь поверхности (S). Формула:

Fг = pг * S,

где Fг - сила, действующая на поверхность жидкости.

Шаг 4: Установим равенство сил:

Fг = Fж,

получим:

pг * S = V * p * g.

Шаг 5: Учтем, что объем столба жидкости V равен площади поверхности жидкости S, умноженной на ее высоту h:

pг * S = S * p * g * h.

Шаг 6: Упростим выражение, сократив площадь поверхности:

pг = p * g * h.

Шаг 7: Подставим значения:

pг = 800 кг/м3 * 10 н/кг * 0,3 м = 2400 н/м2.

Окончательный ответ: давление газа над поверхностью жидкости в точке А колено трубки составляет 2400 н/м2 или 2,4 кПа (1 кПа = 1000 н/м2).