Задание №15 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем состояние равновесия жидкости в U-образном манометре. Согласно закону Паскаля, давление в сообщающихся сосудах на одном и том же горизонтальном уровне в одной и той же покоящейся жидкости одинаково.

1. Рассмотрим уровни ртути в левом и правом коленах манометра. На рисунке видно, что левое колено манометра открыто в атмосферу, следовательно, на свободную поверхность ртути в левом колене действует атмосферное давление $P_{атм}$.

2. Правое колено манометра соединено с сосудом, наполненным газом. Следовательно, на поверхность ртути в правом колене действует давление газа в сосуде $P_{газа}$.

3. Посмотрим на шкалу прибора. Уровень ртути в левом колене находится на отметке $30 \text{ см}$. Уровень ртути в правом колене также находится на отметке $30 \text{ см}$. Это означает, что уровни жидкости в обоих коленах манометра равны.

4. Разность уровней ртути в коленах манометра $\Delta h = 30 \text{ см} - 30 \text{ см} = 0 \text{ см} = 0 \text{ мм}$. Поскольку уровни ртути одинаковы, избыточное давление газа равно нулю.

5. Запишем условие равновесия: давление в левом колене на уровне раздела сред равно давлению в правом колене на том же уровне. Так как уровни равны: $P_{газа} = P_{атм}$

6. По условию задачи атмосферное давление составляет $P_{атм} = 760 \text{ мм рт. ст.}$. Следовательно, давление газа в сосуде также равно: $P_{газа} = 760 \text{ мм рт. ст.}$

Ответ: 760 мм рт. ст.

Источник: ФИПИ