Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. § 40. Сообщающиеся сосуды — с. 135
§ 40. Вопрос 1. Какие сообщающиеся сосуды есть у вас дома?
Дома сообщающиеся сосуды встречаются повсеместно: чайник (резервуар и носик), кофейник, лейка, заварочный чайник, водопроводная система дома (трубы, соединяющие краны и бак водонапорной башни), унитаз со смывным бачком, сифон под раковиной (U-образная труба), фильтр-кувшин, аквариум с водяным насосом. Во всех этих устройствах части сосуда соединены между собой снизу, и жидкость может свободно перетекать. Поэтому, например, в носике чайника уровень воды такой же, как и в самом чайнике, и чайник нельзя наполнить выше нижнего края носика.
§ 40. Вопрос 2. Как в сообщающихся сосудах располагаются поверхности однородной жидкости; разнородных жидкостей?
Поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне независимо от формы и размеров сосудов. Если налить разнородные жидкости (например, воду и керосин), то их поверхности располагаются на разных уровнях: высота столба жидкости над границей раздела обратно пропорциональна плотности. Жидкость с меньшей плотностью стоит выше: h₁/h₂ = ρ₂/ρ₁. Например, столб керосина (800 кг/м³) выше столба воды (1000 кг/м³) в 1,25 раза.
§ 40. Вопрос 3. Объясните, почему в сообщающихся сосудах однородные жидкости устанавливаются на одном уровне.
Жидкость в сообщающихся сосудах покоится и не перетекает из одного сосуда в другой, значит, давления столбов жидкости на уровне соединения слева и справа одинаковы. Давление столба жидкости p = ρgh. Жидкость одна и та же, плотность ρ одинакова, g одинаково, поэтому из равенства ρgh₁ = ρgh₂ получаем h₁ = h₂: высоты столбов одинаковы. Если жидкость в одном сосуде поднять выше, давление в нём станет больше, жидкость начнёт перетекать в другой сосуд, пока давления не уравняются, то есть пока уровни не сравняются.