На третьем этаже дома, на какое давление будет указывать манометр, установленный в водоснабжении, если в сельской водонапорной башне уровень воды над землёй составляет 25 метров? Высота установки манометра над уровнем земли составляет 8 метров, плотность воды - 1000 кг/м³, а ускорение свободного падения - 10 Н/кг. Манометр откалиброван в атмосферах (атм); 1 атм = 100 000 Па. Ваш ответ: ?
Zmeya
Чтобы решить данную задачу, нам необходимо использовать принцип Архимеда и формулу давления.
Принцип Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость (воду), действует сила Архимеда, равная весу вытесненной жидкости. Формула для расчета силы Архимеда:
\[F_a = V \cdot \rho \cdot g,\]
где
\(F_a\) - сила Архимеда,
\(V\) - объем жидкости, вытесненной погруженным телом,
\(\rho\) - плотность жидкости,
\(g\) - ускорение свободного падения.
Сила Архимеда равна разности сил давления, действующих на верхнюю и нижнюю поверхности погруженного тела:
\[F_a = p_1 - p_2,\]
где
\(p_1\) - давление на нижнюю поверхность погруженного тела,
\(p_2\) - давление на верхнюю поверхность погруженного тела.
Таким образом,
\[p_1 = p_2 + F_a.\]
Уровень воды в башне создает дополнительное давление, которое можно найти, используя формулу:
\[p = \rho \cdot g \cdot h,\]
где
\(p\) - дополнительное давление,
\(\rho\) - плотность воды,
\(g\) - ускорение свободного падения,
\(h\) - высота столба жидкости.
Теперь мы можем приступить к решению задачи.
Первым шагом определим дополнительное давление на уровне земли:
\[p_1 = \rho \cdot g \cdot h = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \cdot 25 \, \text{м} = 250000 \, \text{Па}.\]
Далее найдем давление на манометре, учитывая его высоту над уровнем земли:
\[p_2 = p_1 + \rho \cdot g \cdot h = 250000 \, \text{Па} + 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \cdot 8 \, \text{м} = 330000 \, \text{Па}.\]
Итак, манометр будет показывать давление 330000 Па, что эквивалентно 3,3 атм (атмосферы) или 33000000 Па.
(Для конвертации в Па в атмосферы используется коэффициент 1 атм = 100 000 Па).
Таким образом, ответ на задачу: манометр, установленный на третьем этаже дома, будет указывать давление 3,3 атм или 33000000 Па.
Принцип Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость (воду), действует сила Архимеда, равная весу вытесненной жидкости. Формула для расчета силы Архимеда:
\[F_a = V \cdot \rho \cdot g,\]
где
\(F_a\) - сила Архимеда,
\(V\) - объем жидкости, вытесненной погруженным телом,
\(\rho\) - плотность жидкости,
\(g\) - ускорение свободного падения.
Сила Архимеда равна разности сил давления, действующих на верхнюю и нижнюю поверхности погруженного тела:
\[F_a = p_1 - p_2,\]
где
\(p_1\) - давление на нижнюю поверхность погруженного тела,
\(p_2\) - давление на верхнюю поверхность погруженного тела.
Таким образом,
\[p_1 = p_2 + F_a.\]
Уровень воды в башне создает дополнительное давление, которое можно найти, используя формулу:
\[p = \rho \cdot g \cdot h,\]
где
\(p\) - дополнительное давление,
\(\rho\) - плотность воды,
\(g\) - ускорение свободного падения,
\(h\) - высота столба жидкости.
Теперь мы можем приступить к решению задачи.
Первым шагом определим дополнительное давление на уровне земли:
\[p_1 = \rho \cdot g \cdot h = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \cdot 25 \, \text{м} = 250000 \, \text{Па}.\]
Далее найдем давление на манометре, учитывая его высоту над уровнем земли:
\[p_2 = p_1 + \rho \cdot g \cdot h = 250000 \, \text{Па} + 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \cdot 8 \, \text{м} = 330000 \, \text{Па}.\]
Итак, манометр будет показывать давление 330000 Па, что эквивалентно 3,3 атм (атмосферы) или 33000000 Па.
(Для конвертации в Па в атмосферы используется коэффициент 1 атм = 100 000 Па).
Таким образом, ответ на задачу: манометр, установленный на третьем этаже дома, будет указывать давление 3,3 атм или 33000000 Па.
Знаешь ответ?