Які значення тиску повітря p1 і p2 у трубці перед і після її занурення у воду, якщо різниця рівнів води у посудині

Для решения этой задачи нам потребуется использовать принцип Паскаля, который утверждает, что изменение давления в жидкости передается неизменным образом во всех направлениях и на все точки этой жидкости.

Давайте начнем с ситуации, когда трубка еще не погружена в воду. В этом случае, давление воздуха внутри трубки (p1) будет равно атмосферному давлению (101 кПа), так как эта трубка открыта к атмосфере.

Когда мы погружаем трубку в воду, она создает давление на дно посудины и на дно трубки. Разность уровней воды между посудиной и трубкой (h) равна 40 см, что соответствует высоте столба жидкости.

По принципу Паскаля, это дополнительное давление на дно трубки будет передаваться равномерно по всему объему жидкости внутри трубки. Таким образом, давление воздуха внутри трубки (p2) увеличится на величину, равную давлению столба жидкости, созданного разностью уровней.

Формула, которую мы будем использовать, основана на формуле для давления в жидкости:

\[P = \rho \cdot g \cdot h\]

где P - давление, \(\rho\) - плотность жидкости (в данном случае, плотность воды), g - ускорение свободного падения (принимается равным 9,8 м/с²), h - разность уровней.

Таким образом, чтобы найти давление воздуха внутри трубки после ее погружения в воду (p2), мы можем использовать следующую формулу:

\[p2 = p1 + \rho \cdot g \cdot h\]

где p1 - атмосферное давление, \(\rho\) - плотность воды, h - разность уровней.

Подставив известные значения, мы получим:

\[p2 = 101 + 1000 \cdot 9.8 \cdot 0.4\]

Рассчитаем:

\[p2 = 101 + 3920 = 4021 кПа\]

Таким образом, давление воздуха внутри трубки после ее погружения в воду составляет 4021 кПа.