Лейка как сообщающийся сосуд

Сообщающиеся сосуды – это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости в каждом из сосудов. Таким образом жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.

Перед тем как понять принцип действия сообщающихся сосудов и варианты их использования необходимо определиться в понятиях, а точнее разобраться с основным уравнением гидростатики.

Итак, сообщающиеся сосуды имеют одно общее дно и закон о сообщающихся сосудах гласит:

Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.

Для иллюстрации этого закона и возможностей его применения начнем с рассмотрения основного уравнения гидростатики.

Основное уравнение гидростатики

P = P1 + ρgh

где P1 – это среднее давление на верхний торец призмы,

P – давление на нижний торец,

g – ускорение свободного падения,

h – глубина погружения призмы под свободной поверхностью жидкости.

ρgh – сила тяжести (вес призмы).

Звучит уравнение так:

Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается в жидкости одинаково во всех направлениях.

Из написанного выше уравнения следует, что если давление, например в верхней точке изменится на какую-то величину ΔР, то на такую же величину изменится давление в любой другой точке жидкости

Доказательство закона сообщающихся сосудов

Возвращаемся к разговору про сообщающиеся сосуды.

Предположим, что имеются два сообщающихся сосуда А и В, заполненные различными жидкостями с плотностями ρ1 и ρ2. Будем считать, что в общем случае сосуды закрыты и давления на свободных поверхностях жидкости в них соответственно равны P1 и P2.

Пусть поверхностью раздела жидкостей будет поверхность ab в сосуде А и слой жидкости в этом сосуде равен h1. Определим в заданных условиях уровень воды в сообщающихся сосудах – начнем с сосуда В.

Гидростатическое давление в плоскости ab, в соответствии с уравнение гидростатики

P = P1 + ρgh1

если определять его, исходя из известного давления P1 на поверхность жидкости в сосуде А.

Это давление можно определить следующим образом

P = P2 + ρgh2

где h2 – искомая глубина нагружения поверхности ab под уровнем жидкости в сосуде В. Отсюда выводим условие для определения величины h2

P1 + ρ1gh1 = P2 + ρ2gh2

В частном случае, когда сосуды открыты (двление на свободной поверхности равно атмосферному), а следовательно P1 = P2 = Pатм , имеем

ρ1h1 = ρ2h2

или

ρ1 / ρ2 = h2 / h1

т.е. закон сообщающихся сосудов состоит в следующем.

В сообщающихся сосудах при одинаковом давлении на свободных поверхностях высоты жидкостей, отсчитываемые от поверхности раздела, обратно пропорциональны плотностям жидкостей.

Свойства сообщающихся сосудов

Если уровень в сосудах одинаковый, то жидкость одинаково давит на стенки обоих сосудов. А можно ли изменить уровень жидкости в одном из сосудов.

Можно. С помощью перегородки. Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем так называемый подпор – давление столба жидкости.

Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд где её уровень ниже до тех пор пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.

В быту этот принцип используется например в водонапорной башне. Наполняя водой высокую башню в ней создают подпор. Затем открывают вентили, расположенные на нижнем этаже и вода устремляется по трубопроводам в каждый подключенный к водоснабжению дом.

Приборы основанные на законе сообщающихся сосудов

На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор представляет собой два сообщающихся сосуда – две вертикальные стеклянные трубки А и В, соединенные между собой изогнутым коленом С. Одна из вертикальных трубок заполняется исследуемой жидкостью, а другая жидкостью известной плотности ρ1 (например водой), причем в таких количествах, чтобы уровни жидкости в среднем колене находились на одной и той же отметке прибора 0.

Затем измеряют высоты стояния жидкостей в трубках над этой отметкой h1 и h2. И имея ввиду, что эти высоты обратно пропорциональны плотностям легко находят плотность исследуемой жидкости.

В случае, когда оба сосуде заполнены одной и той же жидкостью – высоты, на которые поднимется жидкость в сообщающихся сосудах, будут одинаковы. На этом принципе основано устройство так называемого водометного стекла А. Его применяют для определения уровня жидкости в закрытых сосудах, например резервуарах, паровых котлах и т.д.

Принцип сообщающихся сосудов заложен в основе ряда других приборов, предназначенных для измерения давления.

Применение сообщающихся сосудов

Простейшим прибором жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости.

Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра (обычно не более 5 мм), открытую с одного конца и вторым концом присоединяемую к сосуду, в котором измеряется давление.

Высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке – так называемая пьезометрическая высота – характеризует избыточное давление в сосуде и может служить мерой для определения его величины.

Пьезометр – очень чувствительный и точный прибор, но он удобен только для измерения небольших давлений. При больших давлениях трубка пьезометра получается очень длинной, что усложняет измерения.

В этом случае используют жидкостные манометры, в которых давление уравновешивается не жидкостью, которой может быть вода в сообщающихся сосудах, а жидкостью большей плотности. Обычно такой жидкостью выступает ртуть.

Так как плотность ртути в 13,6 раз больше плотности воды и при измерении одних и тех же давлений трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической трубки и сам прибор получается компактнее.

В случае если необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или, например, в двух точках жидкости в одном и том же сосуде применяют дифференциальные манометры.

Сообщающиеся сосуды находят применение в водяных и ртутных приборах жидкостного типа, но ограничиваются областью сравнительно небольших давлений – в основном они применяются в лабораториях, где ценятся благодаря своей простоте и высокой точности.

Когда необходимо измерить большое давление применяются приборы основанные на механических принципах. Наиболее распространенный из них – пружинный манометр. Под действием давления пружина манометра частично распрямляется и посредством зубчатого механизма приводит в движение стрелку, по отклонению которой на циферблате показана величина давления.

Видео по теме

Ещё одним устройством использующим принцип сообщающихся сосудов хорошо знакомым автолюбителем является гидравлический пресс(домкрат). Конструктивно он состоит из двух цилиндров: одного большого, другого маленького. При воздействии на поршень малого цилиндра на большой передается усилие во столько раз большего давления во сколько площадь большого поршня больше площади малого.

Вместе со статьей “Закон сообщающихся сосудов и его применение.” читают:

Источник

В этом состоянии сохраняется объем, но не сохраняется форма. Например, если перелить молоко из кувшина в стакан – молоко, имевшее форму кувшина, примет форму стакана. Кстати, в корове у молока тоже была другая форма.

Расстояние между молекулами в жидком состоянии чуть больше, чем в твердом, но все равно невелико. При этом частицы не собраны в кристаллическую решетку, а расположены хаотично. Молекулы почти не двигаются, но при нагревании жидкости делают это более охотно.

Вспомните, что происходит, если залить чайный пакетик холодной водой – он почти не заваривается. А вот если налить кипяточку – чай точно будет готов.

Агрегатных состояния точно три?

На самом деле, есть еще четвертое – плазма. Звучит, как что-то из научной фантастики, но это просто ионизированный газ – газ, в котором помимо нейтральных частиц, есть еще и заряженные. Ионизаторы воздуха как раз строятся на принципе перехода из газообразного вещества в плазму.

Сообщающиеся сосуды

Поскольку жидкость принимает форму сосуда, в который ее поместили, имеет место быть такое явление, как сообщающиеся сосуды.

Сообщающиеся сосуды – это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости (в каждом сосуде). Так жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.

Если в колена сообщающихся сосудов налить жидкости, плотности которых будут различны, то меньший объём более плотной жидкости в одном колене уравновесит больший объём менее плотной жидкости в другом колене сосуда.

Другими словами, высота столба жидкости с меньшей плотностью больше, чем высота столба жидкости с большей плотностью. Давайте рассчитаем, во сколько высота столба жидкости с меньшей плотностью больше высоты столба жидкости с большей плотностью, если эти две несмешивающиеся жидкости находятся в сообщающихся сосудах.

p = ρgh, p1 = p2, ρ1 gh1= ρ2 gh2,

Отсюда:

h1/h2 = ρ1/ρ2

ρ2 = (h1/h2) * ρ1

Применение сообщающихся сосудов

На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор состоит из двух сообщающихся сосудов: двух вертикальных стеклянных трубок, соединенных между собой третьей изогнутой трубкой.

Одна из вертикальных трубок заполняется жидкостью, плотность которой нужно определить, а другая – жидкостью известной плотности (например, водой, плотность которой равна 1000 кг/м^3). Жидкости должны заполнить трубки настолько, чтобы их уровень в изогнутой трубке посередине был на отметке прибора 0. Высоты жидкостей в трубках над этой отметкой измеряют и находят плотность исследуемой жидкости, зная, что высоты обратно пропорциональны плотностям (об этом мы говорили выше).

Также на законе сообщающихся сосудах основаны устройства, которые определяют уровень жидкости в закрытых сосудах: резервуарах, паровых котлах.

Чтобы судно могло переплыть из одной водного бассейна в другой, если уровни воды в них разные, необходимо использовать шлюз. Устройство шлюза также основано на принципе сообщающихся сосудов. В первых воротах шлюза открывается клапан, камера соединяется с водоёмом, они становятся сообщающимися сосудами, уровни воды в них выравниваются. После этого ворота открываются, и судно проходит в первую камеру. Открывается следующий клапан, после выравнивания уровней воды открываются ворота, и так повторяется столько раз, сколько камер имеет шлюз.

Давление столба жидкости

Выведем формулу давления столба жидкости через основную формулу давления.

Давление

p = F/S

p – давление [Па]

F – сила [Н]

S – площадь [м^2]

В случае давления жидкости на дно сосуда мы можем заменить силу в формуле на силу тяжести.

p = mg/S

Также мы можем представить массу жидкости, как произведение плотности на объем:

p = ρ*V*g/S

Из геометрии мы знаем, что объем тела вращения (например, цилиндра) – это произведение площади основания на высоту: V = Sh.

Следовательно, высота будет равна h = V/S. Подставляем в формулу высоту вместо отношения объема к площади.

p = ρ*g*V/S

p = ρgh

В сообщающихся сосудах давление жидкости на одном уровне (на одной и той же высоте) будет одинаковым.

А можно сделать так, чтобы давление было разным?

С помощью перегородки можно сделать так, чтобы уровень жидкости, а следовательно, и давления в сообщающихся сосудах отличались.

Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем дополнительное давление. Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд, где её уровень ниже – до тех пор, пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.

Этот принцип используют в водонапорной башне. Чтобы создать высокое давление, башню наполняют водой. Затем открывают трубы на нижнем этаже, и вода устремляется в дома в наши краны и батареи.

Задачка

Какой площади необходимо сделать малый поршень в гидравлическом прессе, для того, чтобы выигрыш в силе получился равным 2? Площадь большого поршня равна 10 см^2.

Решение:

Гидравлический пресс – это два цилиндрических сообщающихся сосуда. Площадь большого поршня, с приложенной силой F1, равна 10 см^2.

Площадь малого поршня обозначим Sмал, к нему приложена сила F2.

Давления в сообщающихся сосудах на одинаковой высоте равны: p1 = p2

Подставим формулу давления:

F1/Sбол=F2/Sмал.

Выразим Sмал, получим:

Sмал = (F2/F1) * Sбол

Так как по условию выигрыш в силе F2/F1 равен 2, то:

Sмал=2*Sбол= 2*10 = 20 см^2

Ответ: малый поршень необходимо сделать с площадью равной 20 см^2

Понимать и любить этот мир гораздо проще, когда разбираешься в физике. В этом помогут небезразличные и компетентные преподаватели онлайн-школы Skysmart.

Чтобы формулы и задачки ожили и стали более дружелюбными, на уроках мы разбираем примеры из обычной жизни современных подростков. Приходите на бесплатный вводный урок по физике и начните учиться в удовольствие уже завтра!

Источник

Всем известно, что нужно сделать с чайником, чтобы из его носика полилась вода, – просто наклонить. А вот вопрос, можно ли перевести корабль через гору в море или другой водоем, вызовет у нас сомнение. Чтобы ответить на него, сначала следует узнать, что из себя представляют сообщающиеся сосуды.

Лейка как сообщающийся сосуд

Закон сообщающихся сосудов

Сообщающиеся сосуды – это взаимодействующие друг с другом сосуды, которые имеют общее дно.

Лейка как сообщающийся сосуд

Рис. 1. Сообщающиеся сосуды

Закон сообщающихся сосудов гласит, что в таких сосудах, какую бы форму они не имели, поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя находятся на одном уровне, то есть давление, оказываемое на стенки на любом горизонтальном уровне является одинаковым.

Если же в сосуде жидкости разные, то уровень выше в сосуде, в котором жидкость обладает меньшей плотностью. То есть, если в один сосуд налить жидкость, обладающую одной плотностью, а во второй – другой, то при равновесии их уровни не будут одинаковыми. Следовательно отсюда можно вывести формулу:

ρ1/ρ2=h2/h1

Где:

ρ – плотность жидкости;
h – высота столба.

Также для сообщающихся сосудов важной является формула:

p=gρh

Где:

g – ускорение свободного падения;
ρ – плотность жидкости (кг/куб.м);
h – глубина (высота столба жидкости).

Этой формулой определяется давление жидкости на дно сосуда.

Древним римлянам было неизвестно определение сообщающихся сосудов, поэтому их акведуки – водопроводы занимали огромную протяженность над поверхностью земли и строились с равномерным уклоном вниз.

Свойства сообщающихся сосудов

В сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковый. Это происходит потому, что жидкость производит одинаковое давление на стенки сосуда. Достичь разного уровня однородной жидкости в сообщающихся сосудах можно с помощью перегородки между ними.

Перегородка перекроет сообщение между сосудами, и тогда можно в один из них долить жидкость, чтобы уровень изменился. В данной ситуации возникает напор – давление, производимое весом столба жидкости высотой, равной разности уровней. И если убрать перегородку, то именно это давление станет причиной тому, что жидкость будет перетекать в тот сосуд, где ее уровень ниже, до тех пор, пока уровни не станут одинаковыми.

В жизни очень часто можно встретить естественный напор. И таких примеров довольно много. Например, им обладает вода в горных реках, когда падает с высоты. Плотина также является примером естественного напора. Чем она выше, тем больше будет напор воды, поднятой плотиной.

Применение закона о сообщающихся сосудах

Принцип действия сообщающихся сосудов используется при сооружении фонтанов, водопроводов, шлюзов. Чайник и его носик тоже являются сообщающимися сосудами, так как вода, налитая в чайник, заполняет носик и всю остальную часть до одинаковой высоты. Применение свойств таких сосудов, могут даже помочь провести корабль через гору. И для этого как раз понадобиться шлюз. Шлюз – это лифт для судов. Если водное пространство перегорожено плотиной, то уровень воды в водохранилище выше, чем в реке ниже по течению. И чтобы добраться до этого уровня, судно должно зайти в шлюз, который отгорожен двумя водными непроницаемыми воротами. Когда шлюз полностью заполняется водой, судно выходит из шлюза и продолжает свой путь (уровень воды в шлюзе и водохранилище выравнивается по закону сообщающихся сосудов).

Лейка как сообщающийся сосуд

Рис. 2. Шлюз

Что мы узнали?

Из этой темы по физики за 7 класс можно ясно понять, какие сосуды называются сообщающимися. Ими могут называться лишь те сосуды, обладающие общим дном, где жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Также сообщающиеся сосуды играют огромную роль в нашей повседневной жизни, облегчая ее и помогая выходить из трудных ситуаций. Принципы сообщающихся сосудов лежат в основе различных чайников, кофейников, водомерных стекол на паровых котлах.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Полина Ананьева
10/10
Полина Борисенко
9/10
Алика Квегмайр
10/10
Яна Василькова
10/10
Елена Куренкова
9/10
Мария Егорова
8/10
Тимофей Черный
10/10
Максим Скарнович
10/10
Люба Музыченко
10/10
Владимир Шитов
9/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 1058.

Источник

Тип урока: Урок изучения нового материала и первичного закрепления.

Цель урока: создание условий для осознанного изучения нового материала.

Задачи урока:

образовательная – продолжить формирование понятия давления жидкости на дно сосуда на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах;
развивающая – формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе, развивать навыки самостоятельной работы с дополнительной литературой;
воспитательная – воспитание аккуратности, бережного отношения к оборудованию кабинета, умения слушать и быть услышанным.

Приобретаемые навыки детей:

учащиеся учатся работать в группах, обобщать, сопоставлять, проводить исследования;
развивают логическое мышление, память, речь, пространственное воображение;
повышается уровень восприятия, осмысления и запоминания;
воспитание внимательного отношения к окружающим, учебной дисциплине.
подводить итоги своей работы, анализировать свою деятельность.

Формы организации работы детей: Индивидуальная, фронтальная, групповая.

Формы организации работы учителя:

используется словесно- иллюстративный, практический, проблемный методы, беседа-сообщение;
проверка ранее изученного материала, организация восприятия новой информации
постановка цели занятия перед учащимися;
обобщение изучаемого на уроке и введение его в систему ранее усвоенных знаний.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, модель сообщающихся сосудов, трубки одинакового и разного сечения, чайник, кофейник, лейка, презентация.

Знания – это дети удивления и любопытства.
Луи де Бройль

Ход урока

1. Организационный момент. Настрой детей на рабочий лад (найти).

Учитель: Однажды великого мыслителя Сократа спросили о том, что, по его мнению, легче всего в жизни. Он ответил, что легче всего – поучать других, а труднее – познать самого себя. Как мы познаем сами себя. Как мы воспринимаем мир? Как мыслители или как художники? Сегодня мы организуем работу так, чтобы каждый проявил свои способности как мыслителя и как художника, приобрел навыки работы в коллективе. Покажем умения и навыки при изучении сегодняшней темы.

И девиз нашего урока:

(читает ребенок) Знания – это дети удивления и любопытства (Слайд 1)

2. Подготовка к восприятию нового материала.

Учитель: Ребята! Посмотрите, на моём столе находится ряд тел. Назовите их.

Дети: чайник, лейка, кофейник

Учитель: Какая у них форма?

Дети: сосуды различной формы

У: Что общего у этих сосудов?

А теперь давайте определим, что их объединяет (установим сходство и различие)

(Выполняем мыслительную операцию СРАВНЕНИЕ.) (Слайд 2)

Д: состоят из двух сосудов, соединенные между собой.

Как они должны соединяться? (Слайд 2)

У: Сколько может быть таких соединений?

Д: От двух и более. (показать на слайде) (Слайд 3 )

Итак, сегодня на уроке мы будем говорить о сообщающихся сосудах. Запишите, пожалуйста, тему сегодняшнего урока. Учащиеся записывают тему урока.

У: (на доске) Сообщающиеся сосуды, число – 8.02.2013г

3. Этап объяснения нового материала.

Учитель. Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Приведите их примеры?

Учащиеся. Лейка, чайник, кофейник…

Учитель. Что общего у этих тел? (Слайд 4) Учащиеся. 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.

Учитель. Правильно. Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные между собой в нижней части. (Учащиеся записывают определение в тетради). (Слайд 5)

С сообщающимися сосудами можно проделать простой опыт. Возьмем две стеклянные трубки, соединенные резиновой трубкой. Сначала резиновую трубку в середине зажмем и в одну из трубок нальем воды (демонстрация опыта).

Что произойдет, если открыть зажим?

Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.

Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок поднять?

Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.

Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок опустить?

Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.

Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок наклонить?

Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне (слайд 6).

Учитель. Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне. (Учащиеся записывают закон в тетради). (Слайд 7)

Изменится ли уровень жидкости, если правый сосуд будет шире левого? уже левого? если сосуды будут иметь разную форму? (Слайд 8)

Учащиеся. Нет, жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.

Учитель. При изменении формы сосудов может изменяться лишь высота уровня воды в сосудах, отмеренная от уровня стола (из-за того, что изменяется объем сосудов). Однако уровни воды в сообщающихся сосудах не зависят от формы сосудов и останутся равны.

(Демонстрация опыта с сообщающимися сосудами различной формы).

Опыт 2. Повторяют опыт с трубками разного сечения, формы.

Учитель: А можно нам рассчитать давление в трубке? По какой формуле рассчитывают давление жидкости на дно и стенки сосуда?

р=рgh.

Учитель: Назовите физические величины, входящие в эту формулу и единицы измерения в системе СИ,

р, р, h, g (Па, м, кг/м3, Н/кг); (Слайд 9)

Учитель: От каких величин и как зависит давление жидкости на дно сосуда?

Ученик: от высоты столба жидкости – h, и плотности ρ (прямо пропорциональная).

а) Чем больше плотность, тем больше давление, если высота столба жидкости не изменяется.

б) Если жидкость однородная, то чем больше высота столба жидкости h, тем больше р (Слайд 9)

Учитель: Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах? (Слайд 9)

Ученик: Давление в жидкости пропорционально глубине погружения.

Учитель: Изменится ли давление воды на дно сосуда, если в него опустить кусок дерева так, что вода из сосуда не выливается? (Слайд 10)

Ученик: Давление увеличится, так как повысится уровень воды в сосуде.

Учитель: В сосудах изображённых находятся жидкости. В первом сосуде вода, во втором керосин. Одинаково ли давление на дно?

А) В 1 больше
Б) во 2 больше
В) одинаково? (Слайд 10)

Учитель: Почему?

Ученик: А) В 1 больше, так плотность воды больше плотности керосина

Учитель: В каком сосуде давление воды на дно больше? (Слайд 11)

А) в первом,
Б) во втором
В) одинаково.

Ученик: В) одинаково.

Учитель: Пластинки расположены в сосуде с водой. На какую пластинку давление жидкости больше? (Слайд 11)

А) на 1
Б) на 2
В) на 3

Ученик: В) на 2.

Учитель: Изменится ли давление жидкости на дно сосуда, если в сосуд погрузили деревянный брусок? (Слайд 11) Почему?

А) увеличится,
Б) не изменится,
В) уменьшится

Ученик: А) увеличится.

4. Зарядка.

(слайд 12)

Учитель: Что произойдет, если в сообщающиеся сосуды налить две несмешивающиеся жидкости разной плотности?

Давайте вспомним можно ли смешать разные жидкости? Подсолнечное масло и воду? Как будут располагаться эти жидкости в сосуде?

Учащиеся. Нельзя, нет, масло на поверхности воды, т.к. плотность масла меньше плотности воды. Высота столбов жидкостей в сосудах будет разной.

Опыт.

Учитель. А если мы в сообщающиеся сосуды нальем две несмешивающиеся жидкости разной плотности.

Эксперимент: один сосуд заполняется водой, другой маслом.

Опыт 3. Повторяют опыт, но в одну трубку наливают масло.

Учитель: Свободная поверхность разнородной жидкости в сообщающихся сосудах находится на разных уровнях.

Учитель. Будут ли они располагаться на одном уровне? (Слайд 13)

Столб какой жидкости будет выше?

Учащиеся: При равенстве давлений высота столба жидкости большей плотности меньше, чем высота столба жидкости меньшей плотности. (Учащиеся записывают в тетради).

Учитель: Давайте, ребята, докажем это теоретически. (ученик у доски, а другие в тетрадях)

Ученик Доказательство. Нальем в сосуд воду и масло. По закону Паскаля давление одинаковое, т.е. p1= p2. Давление воды определим по формуле p1 = r1gh1, а давление масла по формуле p2=r2gh2. Приравниваем их r1gh1 =r2gh2. Получим r1h1=r2h2, из этого равенства составим пропорцию, воспользуемся основным свойством (произведение крайних членов равно произведению средних членов) r1/r2 =h2/ h1, Сравнили плотность масла с плотностью воды.

Вывод: Чем больше плотность жидкости, тем уровень ниже. Что и требовалось доказать.

(Слайд 14)

5. Фронтальный опрос.

Что вы сегодня узнали на уроке?

Какие сосуды называются сообщающимися?

Какие свойства сообщающихся сосудов мы знаем теперь.?

Ученик: пытаются ответить.

(на слайдах набрать начало предложения ,а продолжают ученики)

Учитель: ребята, обратите внимание на экран, задание след характера, закончите предложение.

Ученик: В сообщающихся сосудах свободная поверхность покоящейся однородной жидкости находится на одном уровне.

В сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

В сосудах любой формы и ширины однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

Высоты столбов разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны их плотностям. (Слайд 15)

Учитель: Где же применяли сообщающиеся сосуды в древности.

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. Самый же первый настоящий водопровод появился в Древнем Риме в 312 году до н.э. и по длине был равен 16,5 километрам. Цензор Аппий Клавдий в его строительство даже вложил собственные средства. Граждане были ему за это благодарны, ведь ранее люди носили дождевую, ключевую, речную воду и хранили в больших емкостях в своих домах.
Второй водопровод был в длину около 70 км и также был сооружен в Риме до нашей эры в 274 году. Третий самый длинный водопровод в Риме насчитывал более 91,33 км. Важно отметить, что вышеописанные системы Римских канализаций исправно работают и сейчас. Был еще один короткий водопровод, который можно назвать самым коротким, начало его было в 15 км от Рима и на нем закончились постройки водопроводных систем в Римской Империи.

Учитель: А где вообще применяют сообщающие сосуды?

Дети:

6. Применение сообщающихся сосудов в быту, природе, технике.

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. (Слайд 17)
Закон сообщающихся сосудов люди используют в водопроводах с водонапорной башней. Водонапорная башня и стояки водопровода являются сообщающимися сосудами, поэтому жидкость в них устанавливается на одном уровне. (Слайд 17)
В водомерном стекле парового котла, паровой котел (1) и водомерное стекло (3) являются сообщающимися сосудами. Когда краны (2) открыты, жидкость в паровом котле и водомерном стекле устанавливается на одном уровне, так как давления в них равны. (Слайд 18)
В устройстве гидравлических машин используется свойство сообщающихся сосудов. (Демонстрируется гидравлический пресс).Так, большой и малый цилиндры гидравлического пресса являются сообщающимися сосудами. Высоты столбов жидкости одинаковы, пока на поршни не действуют силы. (Слайд 19)
Каскады падающей воды украшают многие города, а действуют фонтаны благодаря закону сообщающихся сосудов. Виды знаменитых фонтанов Петродворца. Фонтаны в парке «Победы», Тбилиси. Фонтаны на площади «Дружбы», Ташкент. Фонтаны Еревана. (Слайд 20)
Действие артезианских колодцев и гейзеров основано на законе сообщающихся сосудов. (Слайд 21)
Горячий фонтан в местечке Гейзер в Исландии. От названия этого местечка возник термин «гейзер». (Слайд 21)
Римлянам был неизвестен закон сообщающихся сосудов. Для снабжения населения водой они возводили многокилометровые акведуки, водопроводы, доставлявшие воду из горных источников. Инженеры древнего Рима опасались, что в водоемах, соединенных очень длинной трубой, вода не установится на одинаковом уровне. Они полагали, что если трубы проложены в земле, следуя уклонам почвы, то в некоторых участках вода ведь должна течь вверх, – и вот римляне боялись, что вода вверх не потечет. Поэтому они обычно придавали водопроводным трубам равномерный уклон вниз на всем их пути. Одна из римских труб, Аква Марциа, имеет в длину 100 км, между тем как прямое расстояние между ее концами вдвое меньше. Полсотни километров каменной кладки пришлось проложить из-за незнания элементарного закона физики! (Слайд 22-25)

7. Этап закрепления материала.

Учитель : Повторим изученное. Приведите примеры использования закона сообщающихся сосудов в природе, быту и технике.

Учащиеся. Это гейзеры, фонтаны, шлюзы, водопровод с водонапорной башней, гидравлический пресс, водомерные стекла, артезианские колодцы, сифоны под раковиной.

8. Итог урока.

Рефлексия. (Слайд 27)

Ваше настроение в конце урока: Проанализируйте, пожалуйста, «движение» своих мыслей, чувств, ощущений, которые возникли у вас в течение урока:

удивлён,
безразличен,
радостно восхищён,
встревожен,
раздражён,
спокоен.

Поделитесь своими мыслями, чувствами, что вы выбрали? Почему?

Как мы познаем мир?

Как мыслители или как художники?

Оценки по жетонам…… (изготовить жетоны)

9. Домашнее задание к следующему уроку.

(Слайд 28)

§ 39; придумать сообщающий сосуд .

Предлагаю вам побыть учеными- экспериментаторами, строителями.

модель фонтана;
модель оросительной системы для огорода;
модель системы водопровода;

Учитель: Ребята! В заключение хочу сказать. Физик видит то, что видят все: тела и явления. Он также как и все восхищается красотой и величием мира, но за этой всем доступной красотой ему открывается еще одна красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий. Физику доступна редкая радость – понимать природу, и даже «беседовать» с ней. Мне хочется пожелать вам научиться понимать природу, и разговаривать с ней на одном языке.

Литература:

А.В. Перышкин. Учебник физики 7 класс.
А.В. Перышкин. Сборник задач по физике 7-9 класс.
Марон А.Е., Е.А Марон Дидактический материал 7 класс.
Марон А.Е., Е.А Марон Сборник качественных задач по физике. 7-9 класс.
В.И. Лукашик Сборник задач по физике 7-9 класс.
Интернет-ресурсы. (Слайд 29).

Источник