Будет ли это двигаться из-за разницы давлений?

U-образная трубка размещена на горизонтальной плоскости без трения с пробкой, плотно закрепленной посередине горизонтального плеча. Он заполнен водой и ртутью с обеих сторон, как показано на рисунке.

Рассмотрим точки A и B (отмечены красными точками). Так как A сталкивается с ртутью, которая имеет более высокую плотность, ее давление выше, чем у B. Таким образом, на пробку действует сила, действующая от A до B. Поскольку пробка плотно соединена с U-образной трубкой, будет ли U-образная трубка ускорить вправо?

Ответы (4)

Помните, что закон Паскаля говорит нам, что жидкость оказывает давление одинаково во всех направлениях, поэтому, если мы изобразим все силы, которые ртуть оказывает на сосуд, в котором находится, они будут выглядеть примерно так:

Силы

Таким образом, хотя вы совершенно правы в том, что ртуть действует на пробку справа, она также действует и налево на противоположной стороне контейнера. Чтобы найти результирующую силу, вы должны сложить все силы, проинтегрировав их, и когда вы сделаете это, вы обнаружите, что результирующая сила, с которой ртуть действует на сосуд, равна нулю. Это означает, что давление ртути не может заставить контейнер двигаться.

Это также относится к воде, которую мы наливаем в правую сторону. Действительно, это применимо для любых жидкостей или даже если мы оставим одну сторону пустой. Какую бы комбинацию жидкостей мы ни выбрали, результирующая сила, действующая на контейнер, остается равной нулю, и контейнер не движется.

Если бы пробка могла свободно скользить, то по мере того, как пробка скользила бы вправо, контейнер двигался бы влево, но это другой вопрос.

Поскольку пробка плотно соединена с U-образной трубкой , будет ли U-образная трубка двигаться вправо?

Рабочее слово плотно подразумевает, что пробка не может двигаться.

Это означает, что поскольку на систему (U-образную трубу и жидкости) не действуют внешние горизонтальные силы, а вертикальные внешние силы уравновешены, система не будет двигаться.

НЕТ Он не будет двигаться. Только представьте себе то же самое без столба воды. Там просто Г-образная трубка, наполненная ртутью. Это не сдвинется, ты знаешь. Поскольку внутренние силы всегда поддерживают равновесие и, следовательно, не вызывают движения, даже если поверхность лишена трения.

Силы являются внутренними для U-образной системы и поэтому не вызывают движения. Если бы они это сделали, у нас была бы основа для вечного двигателя.