По закону сообщающихся сосудов. Давление

Зависимость давления жидкости от глубины

Давление жидкости увеличивается с глубиной: на глубине h давление жидкости р = ρgh , где ρ - плотность жидкости.

Сосуды, соединённые снизу между собой трубкой, называют сообщающимися сосудами . В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

Если сообщающиеся сосуды заполнены жидкостями разной плотности, то высоты столбов жидкостей над уровнем границы их раздела определяются соотношением: p 2 *h 2 = p 1 *h 1

Закон сообщающихся сосудов : в сообщающихся сосудах, в которые налита одна и та же жидкость, поверхность жидкости находится на одном уровне. Если в сообщающихся сосудах находятся разные жидкости, то уровень жидкости выше в сосуде, содержащем жидкость с меньшей плотностью.

Гидравлический пресс

В гидравлическом прессе сообщающиеся сосуды разных сечений S2 и S1 заполненные однородной жидкостью, используют для получения выигрыша в силе - F2/F1 , равного - S2/S1 .

Шлюзы

Шлюзы представляют собой одну или несколько камер, в каждой из которых может поместиться одновременно несколько судов. Камеры отделены друг от друга плотно закрывающимися воротами. Чтобы судно могло пройти через ворота, уровни воды по разные стороны этих ворот должны быть одинаковыми. Для выравнивания уровней воды ворота немного приподнимают, благодаря чему участки шлюза по разные стороны ворот становятся сообщающимися сосудами.

Это физическая скалярная величина, которая определяется по формуле

Атмосферное давление

Атмосфера - это воздушная оболочка Земли, которая удерживается гравитационными силами . Атмосфера имеет вес и давит на все тела на Земле. Давление атмосферы составляет около 760 мм.рт.ст. или 1 атм., или 101325Па. Миллиметр ртутного столба, атмосфера - это различные внесистемные единицы измерения давления. Атмосферное давление уменьшается на 1 мм.рт.ст. при поднятии над Землей на каждые 11м.

Что такое давление в 1 атм? Рукопожатие крепкого мужчины составляет 0,1 атм, удар боксера составляет несколько атмосферных единиц. Давление каблука-шпильки составляет 100 атмосфер. Если на ладонь положить гирю в 100 кг, то получим неравномерное давление в одну атмосферу, при погружении на 10 м под воду получим равномерное давление в 1 атмосферу. Равномерное давление легко переносится человеческим организмом. Нормальное атмосферное давление, которое действует на каждого человека, компенсируется внутренним давлением, поэтому его мы совершенно не замечаем, несмотря на то, что оно является достаточно существенным.

Закон Паскаля

Давление на жидкость или газ передается во всех направлениях одинаково.

Давление внутри жидкости (газа) на одной и той же глубине одинаково во всех направлениях (влево вправо, вниз и вверх!)

Гидростатическое давление

Это давления столбика жидкости на дно сосуда. Какая сила создает давление? Жидкость обладает весом, который давит на дно.

Давление жидкости на дно

Давление на дно сосуда не зависит от формы сосуда, но зависит от площади его дна. При этом сила давления на дно может быть и больше и меньше силы тяжести жидкости в сосуде. В этом заключается "гидростатический парадокс".

На стенку сосуда гидростатическое давление распределено неравномерно: у поверхности жидкости оно равно нулю (без учета атмосферного давления), внутри жидкости изменяется прямо пропорционально глубине и на уровне дна достигает значения . Это переменное давление можно заменить средним давлением

Сообщающиеся сосуды

Это сосуды, которые имеют общий канал внизу.

Однородная жидкость устанавливается в сообщающихся сосудах на одном уровне независимо от формы сосудов, как видно на фотографии.

Разнородные жидкости устанавливаются в сообщающихся сосудах согласно формуле

Гидравлический пресс

Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся сосудов цилиндрической формы. В сосудах двигаются поршни с площадями S 1 и S 2 . Цилиндры заполнены техническим маслом.

Объем жидкости, вытесненный малым поршнем поступает в большой цилиндр.

Гидравлический пресс дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько площадь большего поршня больше площади меньшего. Выигрыша в работе гидравлический пресс не дает.

На практике вследствие наличия трения:

Если сила направлена под углом к нормали (перпендикуляру), то давление определяется по формуле

Газы и жидкости, находящиеся под давлением, нашли широкое применение в промышленной технике. Например, пневматический отбойный молоток. При помощи сжатого воздуха работают также двери в автобусах и метро, тормоза поездов и грузовых автомобилей.

Встречаются также механизмы, работающие при помощи сжатой жидкости. Они называются гидравлическими. Например, устройство гидравлического пресса.

Численное значение атмосферного давления было определено опытным путем в 1643 году итальянским ученым Э.Торричелли.

Стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие пальцем, трубку переворачивают и опускают в чашу со ртутью, после чего палец убирают. Ртуть из трубки начинает выливаться, но не вся: остаётся «столб» » 76 см высотой, считая от уровня в чаше. Примечательно, что эта высота не зависит ни от длины трубки, ни от глубины её погружения.

Атмосферное давление уравновешивает гидростатическое давление столбика ртути. Согласно закону Паскаля давление атмосферы давит вверх на столбик ртути. А столбик ртути давит вниз своим весом. Ртуть перестает опускаться, когда эти давления одинаковые. Вычислив гидростатическое давление ртути известной высоты, определили давление атмосферы.

Трубка Торричелли с линейкой является простейшим барометром – прибором для измерения атмосферного давления

Для измерения атмосферного давления используют также барометр-анероид .

Поскольку атмосферное давление уменьшается по мере удаления от поверхности Земли, то шкалу анероида можно проградуировать в метрах. В этом случае он называется альтиметром .

Пусть прямоугольный металлический брусок площадью основания S и высотой h лежит на дне сосуда, в который налита вода до высоты H, H>h. Как определить силу давления бруска на дно сосуда?

Возможны два случая! Пусть брусок неплотно прилегает ко дну сосуда , тогда снизу на брусок действует сила давления жидкости. Эта сила больше силы давления жидкости сверху, поэтому возникает сила Архимеда . Сила Архимеда - результат разницы силы гидростатического давления на нижнюю грань бруска и верхнюю грань, зависит от высоты бруска и площади основания.

Используем 2 закон Ньютона:

Рассмотрим второй возможный случай. Пусть брусок прилегает ко дну так плотно, что жидкость под него не подтекает. Снизу отсутствует давление жидкости, следовательно сила Архимеда равна нулю. Сверху же на брусок действует сила давления жидкости и атмосферы.

Используем 2 закон Ньютона для этого случая:

p 0 - атмосферное давление,
p - гидростатическое давление столба жидкости высотой H-h.

Алимханова Сэуле Ибраевна

Учитель физики КГУ "Герасимовская средняя школа" села Герасимовка, Уланского района Восточно-Казахстанской области, образование высшее.

Краткосрочное планирование интегрированного урока

Физика и география

Тема «Сообщающиеся сосуды. Сообщающиеся сосуды в природе»

Класс: ____ 7 Б /русский язык обучения/ _________

Учитель физики:__ Алимханова Сэуле Ибраевна _________

Учитель географии:__ Чотиева Айнур Мухаметшарифовна ________

Таблица по планированию

Занятие 3

Название занятия:

Сообщающиеся сосуды

Учебник «Физика» для 7 класса,

конспект урока, презентация в Power Pount , демонстрационный материал для опыта, образцы сосудов

Общие цели

Обеспечить эффективное усвоение данного материала, умение различать виды сообщающихся сосудов. Углубить знания темы в интеграции с географией, формируя единые взгляды о мироздании. Продолжить формирование естественно-математической грамотности, развивая функциональную грамотность.

Результат обучения

Прийти к выводу, что сообщающиеся сосуды не только бывают в физике, но и в природе. Различают виды сообщающихся сосудов, умеют находить схождение в быту, на практике и в природе. Знают понятия.

Ключевые идеи

Научное открытие свойства сообщающихся сосудов датируется 1586 г. (голландский ученый Стевин ). Но оно было известно еще жрецам древней Греции. Археологи обнаружили в Грузии водопровод (XIII в), работающий по принципу сообщающихся сосудов. Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Приведите их примеры? Эти сосуды мы используем для заварки чая, кипячения воды и полива цветов на грядке. Ребята вы догадались, о каких сосудах идет речь ( Лейка, чайник, кофейник….). Вода, налитая, например, в чайник, стоит всегда в резервуаре чайника и в боковой трубке на одном уровне. Боковая трубка и резервуар соединены между собой в нижней части. Ребята, как вы думаете, какие сосуды мы назовем сообщающимися. Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные между собой в нижней части.

Все моря и океаны мира являются тоже сообщающимися сосудами. Ведь все они соединены между собой проливами. Поэтому уровень моря во всем мире одинаков.

Акведук – это водяной желоб, поддерживаемый мостами. Акведуки использовались в древние времена в качестве наземных прообразов современных систем водоснабжения.

Древнеримские инженеры хорошо решали сложные технические задачи, а вот с основами физики они были знакомы не достаточно хорошо. Римский водопровод прокладывался над землей, а не проще ли это было сделать так, как сейчас, проложив трубы под землей.

Фонтан.

Действие фонтана также основано на принципе сообщающихся сосудов. Вода из резервуара течет по трубке и стремится подняться до того же уровня, что и в большом сосуде. Но трубка заканчивается, и вода бьет фонтаном вверх. Даже если расположить шланг так, чтобы его уклон поднимался вверх, вода не перестает быть из фонтана.

Современный водопровод.

Практически такой же фонтан вы наблюдаете каждый день, открывая кран, потому что действие водопровода основано на том же принципе.

Примером сообщающихся сосудов является артезианский колодец.

Шлюз.

Шлюз используется для перевода судов с одного уровня реки на другой. Устройство шлюза также основано на принципе сообщающихся сосудов.

Закон сообщающихся сосудов люди используют в разных технических устройствах: водопроводах с водонапорной башней; водомерных стеклах; гидравлическом прессе; фонтанах; шлюзах; сифонах под раковиной, “водяных затворах” в системе канализации.

Закон сообщающихся сосудов люди используют в быту (чайник, кофейник, лейка).

В водомерном стекле парового котла, паровой котел (1) и водомерное стекло (3) являются сообщающимися сосудами.

Задания

1.Актуализация знаний – демонстрация сосудов и найти отличия, сделать выводы

2. Деление на группы

3. Практическая работа в малых группах – Определение Закона сообщающихся сосудов:

I группа: Опыт № 1

В одну из трубок (СС) налить воды.

Ответить на вопросы: (зажим не убираем)

а) Что произойдёт, если убрать зажим?

б) Как после этого распределится вода по стеклянным трубкам?

Проверить свои предположения, гипотезы, ответы) экспериментально.

Как поведёт себя жидкость, если одну из трубок:

Поднять

Опустить

Наклонить в разные стороны?

Запись в тетради

Законы (СС)

I часть закона (СС): Однородная жидкость в СС оставить 7 см ус танавливается на одном уровне.

II группа: Опыт № 2

Охарактеризуйте прибор стоящий на вашем столе:

Форма трубок какая?

( разная, одинаковая, уже, шире )

Основание (о бщее или разное)

Как можно назвать данный прибор?

Сколько СС на приборе?

5.Налейте воды в СС

Что будет происходить с уровнем жидкости трубках?

Однородная жидкость в СС любой формы

устанавливается на одном уровне.

III группа: Опыт № 3

В (СС) нальём разные жидкости: воду и подсолнечное масло, равного объёма.

Что вы видите?

а) Уровни будут различными.

б) Жидкости не смешиваются

в) Откуда вы это видите? Покажите место, где они не смешиваются

Это место назовём границей раздела двух жидкостей. Через эту границу проведём горизонтальную линию.

Работа с рисунком

Что вы видите на рисунке слайда и на рисунке, который перед вами? т.е. выше этой прямой.

а) Два столба: столб воды и столб масла.

б) Чем отличаются столб воды и столб масла: высотой

в) Высота столба масла больше высоты столба воды.

Вот вы и вывели II часть закона (СС).

Здесь ещё одной физической величины не хватает.

Какую величину забыли?

а) Чем ещё отличаются вода и масло друг от друга: плотностью.

б) Чему равна их плотность?

Плотность воды 1000 кг/м, плотность масла 930 кг/м

а) Высота столба масла с меньшей плотностью больше , высоты столба воды с большей плотностью.

г) Но вместо масла и воды может быть и другая жидкость: например: ртуть, спирт, глицерин. Поэтому II часть закона (СС) должны дать в общем виде для всех жидкостей.

б) высота столбов жидкости будет зависеть от её плотности

в) чем меньше плотность жидкости, тем выше её столб в сосуде.

II часть закона (СС):

В (СС), содержащих разные жидкости, высота столба жидкости с меньшей плотностью будет больше высоты столба жидкости с большей плотностью

4. Работа с рисунком - сравнить.

5. Релаксация – Упражнение для глаз по карте

6. Деление на малые группы

7. Работа в малых группах – составление постера

1 группа – Артезианские колодцы

2 группа – Гейзеры

3 группа – Водопоровод

От каждой группы выступление спикеров

8. Демонстрационный опыт «Фонтан своими руками»

9. Рефлексия –показ видеофильма о c ообщающихся сос

10. Домашнее задание

11. Оценивание

Дополнительные задания

1. Создание диалога

2. Работа с картой

3. Навыки практической работы

4. Работа с опережающими заданиями

Дополнительное чтение

Учебник «Материки и океаны» для 7 класса, §48, хрестоматия к учебнику

Учебник География» для 6 класса

Номер группы	Сотрудничество в группе (распределение и выполнение обязанностей)	Поведение (не мешать работе других групп, не отвлекаться от выполнения задания, не кричать)	Раскрытие материала, задания, темы	Умение слушать презентации других групп, задавать вопросы, делать дополнения	Общий балл

Филиал МОУ «Тондошенская ООШ» «Верх-Бийская ООШ»

634 " style="width:475.35pt">

Какой закон проявляется на этом опыте?

Почему вода вытекает из отверстий? Из чего следует, что давление воды увеличивается с глубиной?

В трех сосудах с одинаковой площадью дна налита вода до одного уровня.

В какой сосуд налито больше воды?

Одинаково ли давление воды на дно в этих сосудах?

С одинаковой ли силой давит вода на дно этих сосудов?

В левой части сосуда над жидкостью находится воздух. Какую высоту столба жидкости следует учитывать при расчете давления на дно сосуда: H или H1?

Учитель:

В один сосуд бежит вода,

Но это, право, не беда,

Так как соседи ведь они,

И в других столько же воды.

Как называются они?

Что знаешь ты о них, скажи?

Где применяются они?

3. Этап усвоения новых знаний.

Перед вами на столе чайник, лейка, сосуды различной формы. (Приложение 2)

Как вы думаете, что общего у этих сосудов?

Как называются эти сосуды?

Учащиеся делают вывод. Сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости называются сообщающимися.

Сегодня на уроке мы будем говорить о сообщающихся сосудах.

Запишите, пожалуйста, тему урока. Учащиеся записывают тему урока в конспект. (Приложение 3)

Давайте вместе сформулируем цели урока.

Выслушивают мнения учащихся.

1. Сформировать понятие о сообщающихся сосудах и их свойствах, выяснить, как будут располагаться поверхности однородной и неоднородной жидкости в сообщающихся сосудах.

2. Показать широкое применение сообщающихся сосудов в быту, технике, в природе.

3. Уметь применять полученные знания к решению вопросов и задач.

С сообщающимися сосудами проведем опыт. Возьмем две стеклянные трубки, соединенные резиновой трубкой между собой. Резиновую трубку в середине зажмем. Наливаем воду в каждый колено сосуда. (Демонстрация опыта)

Будет ли переливаться жидкость из одного сосуда в другой, если открыть зажим? Почему? (Выслушивают ответы)

Давайте проверим. (Открывают зажим)

Видите жидкость стала перетекать. Почему?

Как поведет себя жидкость, если одну из трубок поднять?

Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.

Как поведет себя жидкость, если одну из трубок опустить?

Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.

А что можно сказать об уровнях жидкости в обоих коленах сообщающихся сосудов, если движения жидкости в ней нет?

В покоящейся жидкости уровни будут одинаковы.

Давайте сформулируем вывод:

В сообщающихся сосудах свободная поверхность покоящейся жидкости находится на одном уровне. Отметьте уровень жидкости на первом рисунке в своем конспекте. (Приложение 3)

А можно теоретически доказать это?

Мы знаем, что на одном и том же уровне по закону Паскаля давление во всех точках жидкости одинаковое, т. е. р1=р2..gif" width="9 height=14" height="14">gh2. Приравниваем их gh1=gh2. Сократим общие множители g и получим h1=h2, что и требовалось доказать.

Запишите вывод. Учащиеся записывают выводы в конспекте. (Приложение 3)

Зависит ли положение уровня жидкости в сообщающихся сосудах от ширины сосуда? Давайте это проверим на опыте. Для этого нальем воду в эти сосуды. (Опыт с сосудами разной ширины.)

Какой вывод можно сделать?

На основании опыта учащиеся делают вывод: в сосудах любой ширины однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

Сделайте соответствующие пометки на втором рисунке. Учащиеся отмечают уровень жидкости на втором рисунке. (Приложение 3)

Зависит ли положение уровня жидкости в сообщающихся сосудах от формы сосуда?

Учащиеся продолжают работать с сосудами разной формы. (Опыт с сосудами разной формы)

Какой вывод вы можете сделать? На основании опыта учащиеся делают вывод: в сосудах любой формы однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

Сделайте соответствующее обозначение на третьем рисунке. Учащиеся отмечают уровень жидкости на третьем рисунке. (Приложение 3)

А если мы в сообщающиеся сосуды нальем две несмешивающиеся жидкости разной плотности. Будут ли они располагаться на одном уровне? Один сосуд заполняется водой, другой маслом.

Какой вывод вы можете сделать: высоты столбов разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах разная. Почему?

Высоты столбов разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны их плотностям. По закону Паскаля р1=р2. Давление p1=1gh1 и p2=2gh2. Отсюда 1gh1=2gh2

т. е. h1: h2=2:1

Запишите этот вывод. (Приложение 3)

А теперь, попытайтесь определить неизвестное вещество, налитое в сообщающийся сосуд, если известно, что в левом колене вода. Не забывайте, что задача должна быть оформлена в опорном конспекте. (На столе находятся линейка, таблица плотностей, сосуды с разными жидкостями) Что же за вещество налито у вас в сообщающихся сосудах? В конце работы учащиеся дают ответ, на вопрос, что за вещество налито у них в сообщающиеся сосуды. (Приложение3)

А сейчас послушайте сообщения о практическом применении сообщающихся сосудов .

1. Свойства сообщающихся сосудов. (Приложение 4)

2. Артезианский колодец. (Приложение 4,слайд1)

3. Природный сообщающийся сосуд. (Приложение 4, слайд2)

4. Шлюзы. (Приложение 4, слайд3)

Спасибо, ребята. Ваши сообщения были интересными.

4. Этап закрепления новых знаний.

Вы должны вписать в таблицу ответов буквы, соответствующие верному ответу на каждый вопрос. Учащиеся работают с тестами. (Приложение 5)

Какое слово шифр вы получили? Правильно, “Паскаль”. Выполните тест на «3», «4» или на «5».

И прежде чем сказать всем спасибо и до свидания, прошу оценить свою работу на уроке. Рефлексия. Разместите цветные кружочки на «Лестнице знаний»

Много вопросов из темы непонятно

5.Домашнее задание . §39 Подумайте, как можно построить фонтан, начертите схему такого устройства и объясните его действие.

Приложение

Приложение

Приложение

Тема: «___________________________________ сосуды»

Сосуды____________________________________________________________________________________________________________________________называются__________________

А) ρ=13600 кг/м3 – ртуть; Б) ρ=1000 кг/м3 – вода; В) ρ=930 кг/ м3 растительное масло

Приложение

Применение сообщающихся сосудов

1.Свойства сообщающихся сосудов, в которых вода стремится занять положение с одинаковым уровнем в разных частях сосуда, издревле используются человеком. Каждый день мы пользуемся тем, что вода в чайнике и его носике находится на одном горизонтальном уровне. При медленном наклоне чайника этот уровень не меняется, в результате вода из носика начинает выливаться.

https://pandia.ru/text/80/296/images/image018_17.gif" align="left" width="221" height="105 src=">

В современных электрических чайниках нет длинного носика, но часто имеется указатель уровня воды, который также представляет собой колено сообщающегося сосуда, в котором плавает на поверхности яркий индикатор.

2. Артезианский колодец.

Действие артезианского колодца основано на принципе сообщающихся сосудов. Местоположение скважины колодца выбирают в самой нижней точке ландшафта, по которому текут подземные воды. По принципу сообщающихся сосудов вода начинает подниматься по скважине. (Слайд 1)

3. Природный сообщающийся сосуд

На материках существуют участки, расположенные ниже уровня моря. Моря и находящиеся на одном уровне с ними низменности суши образуют сообщающиеся сосуды. Вода пытается выровнять уровни в двух сосудах, вот почему в областях, расположенных ниже уровня моря, очень сыро. Мертвое море является самым низким участком суши (392 м ниже уровня мирового океана). (Слайд 2)

Водоем" href="/text/category/vodoem/" rel="bookmark">водоемами с различными уровнями воды.

Шлюзы позволяют теплоходу перейти из одного водоема в другой, лежащий выше или ниже уровня первого водоема. Судоходные каналы с применением шлюзов связали внутренние водоемы европейской части России с морями: Чебоксарский шлюз, Шекснинский шлюз и др.

По шлюзам Панамского канала суда могут одновременно проходить в обе стороны. На Панамском канале 2 каскада шлюзов. (Слайд 3)

Приложение

	Какие сосуды являются сообщающимися?
	Какой кофейник вместит больше кофе?
	Будет ли перетекать жидкость из одного сосуда в другой, если открыть кран?	Р – не всегда.
	В каком колене находится пресная, а в каком соленая вода?	Л – слева соленая, справа пресная; К – слева пресная, справа соленая.
	В каком из сообщающихся сосудов уровень жидкости изображен неверно?
	Какой отметке соответствует уровень жидкости в левом сосуде?
	На каком рисунке изображены сообщающиеся сосуды?

Ключевое слово:

на «3».

https://pandia.ru/text/80/296/images/image030_11.jpg" width="57" height="51 src=">

2). В каком колене трубки находится менее плотная жидкость?

А) в правом Б) в левом

В) плотность жидкостей одинакова.

3).

(стр. 95-96 учебника)

на «4».

Два сосуда соединены резиновой трубкой с краном

и наполнены жидкостью. Левый сосуд керосином, правый водой.

1). В каком сосуде давление на кран больше?

А) в левом Б) в правом В) одинаково.

2). Будет ли переливаться жидкость, если открыть кран?

· А) А) будет из левого сосуда в правый.

Б) будет из правого сосуда в левый.

В) не будет.

3). Приведите примеры сообщающихся сосудов в быту и технике.

на «5» .

7 класс" href="/text/category/7_klass/" rel="bookmark">7 класс » издательство «Дрофа», 2011г.

2. Интернет-ресурсы

Картинки – images. yandex. ru