Природа давления твердого тела на опору и давления внутри жидкости разная.
Твердое тело, обладая кристаллической решеткой, сохраняет свою форму, при отсутствии внешних воздействий. Поэтому давление твердого тела на поверхность прямо пропорционально зависит от силы (тяжести) и обратно пропорционально от площади, на которую эта сила распределена.
Жидкость не обладает кристаллической решеткой и не имеет своей формы, за исключением состояния невесомости, когда силы поверхностного натяжения формируют из жидкости шар. Во всех остальных случаях в поле силы (тяжести) жидкость принимает форму предоставленного ей объема, как правило, состоящего из более твердого материала. Давление в жидкости, в отличие от твердого тела, распространяется одинаково во все стороны, и его величина зависит только от плотности жидкости, величины действующего на жидкость ускорения (в поле силы тяжести у поверхности Земли g = 9,81 м/с²), и высоты столба жидкости над точкой измерения.
Такое поведение жидкости объясняется хаотическим движением ее молекул, суммарное действие которых по всем направлениям на одной глубине будет одинаковым.
Рассмотрим известный опыт Паскаля, в котором он вставил трубку в закрытую и наполненную бочку. Длина трубки была около 4 метров и, залив в трубку всего одну кружку воды, Паскаль добился того, что бочка треснула, не выдержав избыточного давления внутри бочки всего в Δр = 0,4 атм. Явление получило название "гидростатического парадокса", когда давление, производимое столбом жидкости намного больше веса этой жидкости.
Для иллюстрации величины давления жидкости в опыте Паскаля примем диаметр бочки за 1 метр. Тогда с заполненной водой трубкой, высотой 4 метра, на дно и прилегающие ко дну бочки стенки будет действовать сила:
ΔF = Δp · πd²/4 ≈ 30 кН,
что соответствует весу твердого тела с массой, порядка 3000 кг.
Разумеется, такое давление обычная бочка не могла выдержать..))
Это явление послужило основой для изобретения гидравлического пресса, в котором с малой силы, приложенной к малому поршню, можно создать силу, намного превышающую исходную, на большом поршне, что активно используется в технике.
Сформулированный на основе опытов Паскаля основной закон гидростатики (закон Паскаля) выражает собой изотропность (независимость от направления) внутренних напряжений, возникающих в жидкостях и газах.
Другими словами, - молекулы в верхних слоях жидкости передают энергию своего хаотического движения нижним слоям.
Что же происходит с той же водой при ее замерзании? - Молекулы воды связываются друг с другом в кристаллическую решетку и образуют твердое тело. Молекулы не перестают двигаться совсем (лед обладает свойством текучести), но не сталкиваются друг с другом, а колеблются около положения равновесия и, в целом, кусок льда ведет себя так же, как любое твердое тело.
Дано:
H = 3 м
L = 5 м
s - ?
Здесь нужно помнить, что сила тяжести таких тел, как идеальный стержень, идеальная труба, идеальная симметричная лестница и т.д., и т.п... приложена к их центру.
Силы трения, понятное дело, не действуют, раз поверхность гладкая. После того, как верёвка оборвётся, на трубу будут действовать только сила тяжести mg и сила реакции поверхности N, которая всё время будет направлена перпендикулярно поверхности. Горизонтальных сил нет, поэтому центр тяжести трубы С начинает двигаться вниз, не меняя своей координаты по оси Х. А конец трубы А - двигаться влево. В общем-то, для решения задачи нам достаточно того факта, что центр тяжести трубы движется вертикально. На сколько сдвинется нижний её конец - это можно понять из треугольника АBC:
AB = L/2
BC = H/2
AC найдём по теореме Пифагора:
АС = √(AB² - BC²) = √(L²/4 - H²/4) = √(L² - H²)/2
Когда труба упадёт, она будет лежать ровно. Разность половины её длины и длины катета AC - это и будет тем расстоянием, на которое нижний конец трубы сдвинется:
s = AB - AC = L/2 - √(L² - H²)/2 = 5/2 - √(25 - 9)/2 = 2,5 - √16/2 = 2,5 - 4/2 = 2,5 - 2 = 0,5 м
ответ: 0,5 м.