Если закрытый сосуд, содержащий жидкость (а не воздух), движется с некоторым ускорением, может ли давление из-за веса частицы жидкости быть равным давлению из-за силы, действующей со стороны других частиц жидкости, так что частица жидкости движется с тем же ускорением? ускорение?
Здесь Давление за счет силы тяжести равно давлению за счет сил, действующих на жидкости в горизонтальном направлении. Почему?
В вертикальном направлении, если частица более плотная, чем жидкость, она будет стремиться опуститься на дно сосуда, а если она менее плотная, она будет стремиться подняться наверх сосуда. Это относится только к выталкивающему эффекту веса частицы в сочетании с распределением гидростатического давления внутри жидкости, вызванным гравитацией.
Теперь о горизонтальном ускорении. Если жидкость и контейнер ускоряются горизонтально в положительном направлении x, это эквивалентно наложению искусственной гравитации в отрицательном направлении x. Если частица более плотная, чем жидкость, она будет двигаться к задней части контейнера (относительно жидкости), а если частица менее плотная, чем жидкость, она будет двигаться к передней части контейнера (относительно жидкости). жидкость). В любом случае, если есть достаточно времени для того, чтобы он достиг конечной скорости (относительно жидкости) до того, как он ударится о переднюю или заднюю часть контейнера, он достигнет того же ускорения, что и сама жидкость относительно лабораторной системы отсчета. До этого его ускорение будет либо больше, либо меньше ускорения жидкости, в зависимости от ее относительной плотности.
Обновление ответа в соответствии с обновленным вопросом.
Давление в жидкости изменяется в ответ на приложенные силы.
В качестве примера можно взять вертикальный цилиндр с жидкостью, сжатой тяжелым поршнем сверху. Чем тяжелее поршень, тем больше давление жидкости, поскольку это давление должно уравновешивать вес поршня, иначе поршень продолжал бы падать.
Мы могли бы заменить поршень столбом жидкости соответствующей высоты и получить тот же результат.
Мы могли бы заменить тяжелый поршень легким поршнем и приложить к нему некоторую прижимную силу. Если бы приложенная сила равнялась весу тяжелого поршня, давление жидкости было бы таким же, как под тяжелым поршнем.
Мы могли бы поставить такой цилиндр в горизонтальное положение, и на давление жидкости все равно бы точно так же воздействовала сила, приложенная к поршню.
Суть в том, что существует более одного способа повысить давление в жидкости.
Переходя к рассматриваемой задаче, до начала ускорения сосуда давление в точках А и В одинаково и соответствует столбу жидкости над ними, .
При горизонтальном ускорении сосуда вправо левая стенка сосуда оказывает на жидкость у стенки дополнительную силу, что увеличивает ее давление. Это давление распространяется во всех направлениях, что приводит к изменению формы жидкости, чтобы приспособиться к новому балансу сил.
Поскольку сейчас жидкость ускоряется, давление в точке А должно быть больше, чем давление в точке В, иначе не будет никакой суммарной горизонтальной силы, необходимой для ускорения порции жидкости между ними.
Поскольку давление в любой заданной точке действует во всех направлениях, в том числе вертикально вверх, восходящее давление из точки А будет больше, чем восходящее давление из точки В. Тогда, чтобы сохранить равновесие, нисходящее давление столбца жидкости в точке A должно быть больше, чем нисходящее давление столба жидкости в точке B, что требует наклона поверхности жидкости, как подробно описано в расчетах в учебнике.
Чет Миллер
пользователь 213880
Глубокий
Кайл Канос