💧 А кто-нибудь из наших подписчиков моделировал поведение жидкости при внешних воздействиях? Напишите в комментариях, что у вас получилось. Скриншоты программ и подробные обсуждения приветствуются!

#видеоуроки #физика #механика #гидродинамика #моделирование #physics #гидростатика

🔵 Physics.Math.Code

💧 Сила Архимеда действует на тело в воде. Но многие забывают, что и на воду тело действует с той же силой. Таким образом, вес воды становится больше. Вот вам наглядный опыт.

✏️ Закон Архимеда — закон гидростатики и аэростатики: на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, численно равная весу объема жидкости или газа, вытесненного телом. Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также называется архимедовой силой или гидростатической подъёмной силой.

Некий аналог закона Архимеда справедлив также в любом поле сил, которое по-разному действуют на тело и на жидкость (газ), либо в неоднородном поле. Например, это относится к полю сил инерции (например, к полю центробежной силы) — на этом основано центрифугирование. Пример для поля немеханической природы: диамагнетик в вакууме вытесняется из области магнитного поля большей интенсивности в область с меньшей.
#физика #physics #механика #гидростатика #опыты #гидродинамика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🌡 Сосуд Мариотта (сифон Мариотта) — устройство, позволяющее добиться равномерного вытекания струи жидкости за счёт постоянного давления. Было изобретено французским физиком XVII века Эдмом Мариоттом (1620 - 1684).

Сифон Мариотта представляет собой герметично закрытый сосуд, в крышку которого вставлена открытая с обоих концов трубка, одним концом погруженная в жидкость, а другим — сообщающаяся с атмосферой.

Первоначально, когда все клапаны и сообщающееся с атмосферой отверстие в трубке закрыты, уровень жидкости в трубке совпадает с уровнем жидкости в сосуде. Если наполнить сосуд жидкостью не полностью, над её поверхностью будет некоторое количество воздуха, и давление P в нижней части трубки вычисляется по формуле:
P =ρgh0 + p0 , где:
ρ — плотность жидкости;
g — ускорение свободного падения;
h0 — расстояние между поверхностью жидкости и нижней частью трубки;
p0 — давление в пространстве над водой (атмосферное давление).

Если открыть клапан 3, то трубку, вытеснив жидкость в ней, заполнит воздух, а давление над поверхностью станет равным p0 - ρgh0 . На уровне конца трубки установится атмосферное давление . Жидкость из отверстия начнёт вытекать только под давлением столба жидкости между клапанами 2 и 3 (на рис.), которое останется постоянным всё время, пока конец трубки остаётся погруженным в жидкость. Через трубку в верхнюю часть сосуда будет поступать воздух.

Скорость истечения жидкости можно определить, воспользовавшись формулой Торричелли:
v = √2gh, где h — расстояние между нижним концом трубки и клапаном (или между клапанами 2 и 3 на рис.).

Соответственно, если открыть клапан 2, находящийся на уровне нижнего конца трубки, жидкость из отверстия вытекать не будет. При откупоривании отверстия 1 давление на его уровне будет ниже атмосферного, уровень которого — это уровень конца трубки. Поэтому через отверстие в сосуд будет поступать воздух, а жидкость вытекать не будет.

Основное свойство сосуда Мариотта состоит в том, что он позволяет регулировать скорость потока жидкости. Это используется в системах непрерывной подачи чернил (СНПЧ), при дозировке жидкостей в лабораторных условиях.

#механика #физика #physics #гидродинамика #гидростатика #опыты #эксперименты #наука

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🌡 U-образный манометр и Манометр Бурдона

U-образный манометр — устройство для измерения давления, которое состоит из прозрачной трубки, выполненной в форме латинской буквы «U». В зависимости от того, измерение какого вида давления производится трубки U-образного манометра могут быть открыты, тогда жидкость будет подвержена атмосферному давлению. Так же трубки могут быть закрыты и подсоединены к источнику давления. Перепад давления определяется разницей в уровне между двумя столбиками жидкости и рассчитывается как ρ∙g∙Δh.

Манометр с трубкой Бурдона, изобретенный около 1850 года, по-прежнему является одним из наиболее широко используемых приборов для измерения давления жидкостей и газов всех видов, включая пар, воду и воздух, вплоть до давления 100 000 фунтов на квадратный дюйм (70 000 ньютонов на квадратный сантиметр). Устройство состоит из сплюснутой круглой трубки, свернутой в виде дуги окружности. Один конец припаян к центральному блоку и открыт для подачи жидкости, давление которой необходимо измерить; другой конец герметичен и соединен со шпинделем указателя. Когда давление внутри трубки превышает давление снаружи, трубка стремится выпрямиться, в результате чего стрелка поворачивается. Давление измеряется по круговой шкале.

#манометр #термодинамика #механика #гидростатика #давление #опыты #эксперименты #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💦 Фонтан Герона — гидро-пневматический прибор, придуманный в I веке н. э. древнегреческим учёным Героном Александрийским. Конструкция обеспечивает длительное фонтанирование струи воды на значительную высоту без внешнего воздействия и какого-либо двигателя. Различные версии фонтана Герона сегодня используют на уроках физики для демонстрации принципов гидравлики и пневматики.

Прибор состоит из трёх сосудов, сообщающихся между собой трубками. Для максимальной зрелищности их обычно размещают вертикально один над другим: два нижних с нерастяжимыми стенками закрыты и герметизированы (подойдут пластиковые и стеклянные бутылки, но не подойдут резиновые ёмкости), а верхний имеет форму открытой чаши фонтана. Перед демонстрацией опыта средний сосуд практически полностью заполняют водой, в нижнем сосуде находится воздух (наличие воды в нём не обязательно, но обычно там есть небольшое количество).

Для запуска фонтана надо не очень большое количество воды налить в верхнюю чашу. Вода из неё по трубке, проходящей транзитом через средний резервуар спускается почти до дна нижнего сосуда. Из-за подъёма уровня воды повышается давление воздуха в нижней ёмкости, которое передаётся в средний сосуд по другой трубке, идущей от верхней части нижнего сосуда к верхней части среднего сосуда. Повышение воздушного давления в среднем сосуде выдавливает из него воду по трубке, проведённой от дна среднего сосуда в верхнюю чашу, где из конца этой трубки, возвышающейся над поверхностью воды, и бьёт фонтан.
В идеальных условиях высота фонтана над поверхностью воды в верхней чаше равна расстоянию между поверхностью воды в среднем и нижнем сосудах. Но сопротивление при движении жидкости по трубам несколько уменьшают реальную высоту фонтана.
Постепенно вода из среднего сосуда через фонтан и верхнюю чашу наполняет нижний сосуд. Расстояние между уровнями уменьшается, из-за чего высота фонтана понижается. Работа фонтана прекращается после снижения уровня воды в средней ёмкости ниже среза трубки, подающей воду в фонтан. Для «пререзарядки» фонтана его нужно перевернуть и дождаться, пока вода из нижней ёмкости (которая после переворота станет верхней) перетечёт в средний резервуар.

Впервые наблюдая фонтан Герона кажется, что это вечный двигатель. Но после исчерпания воды в ёмкости В он останавливается. Однако, если ёмкости В и С значительного объёма, а скорость потока воды невелика (зависит от диаметра сопла на конце трубки P3), то фонтан может работать в течение значительного времени. Для достижения максимального зрелищного эффекта с высокой струёй фонтана средняя ёмкость должна быть сразу под чашей, а нижняя размещаться от них на максимальном удалении вниз.
#физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #механика #гидродинамика #видеоуроки #гидростатика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧪 Закон сообщающихся сосудов — один из законов гидростатики, гласящий, что в сообщающихся сосудах уровни однородных жидкостей, считая от наиболее близкой к поверхности земли точки, равны. Это происходит потому что напряжённость гравитационного поля и давление в каждом сосуде постоянны (гидростатическое давление). Это было обнаружено Симоном Стевином.

Рассмотрим два сообщающихся сосуда, в которых находится жидкость плотностью ρ. Давление жидкости в I сосуде расписывается по формуле p₁ = ρgh₁, где h₁ — высота столба в I сосуде. Давление жидкости во II сосуде p₂ расписывается аналогично как p₂ = ρgh₂ , где h₂ — высота столба во II сосуде. Так как система открытая, то давления равны, и p₁ = p₂ ⇒ ρgh₁ = ρgh₂ ⇒ h₁ = h₂.
Аналогично предыдущему утверждению, справедливому только для однородных жидкостей, можно доказать и следующее утверждение: отношение уровней жидкостей обратно пропорционально отношению их плотностей. В XVII веке Блез Паскаль доказал, что давление, оказываемое на молекулу жидкости, передается в полном объеме и с одинаковой интенсивностью во всех направлениях.

Со времен Древнего Рима концепция сообщающихся сосудов использовалась для внутренней сантехники через водоносные слои и свинцовые трубы. Вода достигнет одинакового уровня во всех частях системы, которые действуют как сообщающиеся сосуды, независимо от того, какая самая низкая точка труб – хотя на практике самая низкая точка системы зависит от способности сантехники выдерживать давление жидкости.
В городах часто используются водонапорные башни , благодаря которым городская водопроводная система выполняет функцию сообщающихся сосудов, распределяя воду на верхние этажи зданий с достаточным давлением. Гидравлические прессы , использующие системы сообщающихся сосудов, широко используются в различных промышленных процессах. #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #механика #гидродинамика #видеоуроки #гидростатика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧪 Закон сообщающихся сосудов — один из законов гидростатики, гласящий, что в сообщающихся сосудах уровни однородных жидкостей, считая от наиболее близкой к поверхности земли точки, равны. Это происходит потому что напряжённость гравитационного поля и давление в каждом сосуде постоянны (гидростатическое давление). Это было обнаружено Симоном Стевином.

Рассмотрим два сообщающихся сосуда, в которых находится жидкость плотностью ρ. Давление жидкости в I сосуде расписывается по формуле p₁ = ρgh₁, где h₁ — высота столба в I сосуде. Давление жидкости во II сосуде p₂ расписывается аналогично как p₂ = ρgh₂ , где h₂ — высота столба во II сосуде. Так как система открытая, то давления равны, и p₁ = p₂ ⇒ ρgh₁ = ρgh₂ ⇒ h₁ = h₂.
Аналогично предыдущему утверждению, справедливому только для однородных жидкостей, можно доказать и следующее утверждение: отношение уровней жидкостей обратно пропорционально отношению их плотностей. В XVII веке Блез Паскаль доказал, что давление, оказываемое на молекулу жидкости, передается в полном объеме и с одинаковой интенсивностью во всех направлениях.

Со времен Древнего Рима концепция сообщающихся сосудов использовалась для внутренней сантехники через водоносные слои и свинцовые трубы. Вода достигнет одинакового уровня во всех частях системы, которые действуют как сообщающиеся сосуды, независимо от того, какая самая низкая точка труб – хотя на практике самая низкая точка системы зависит от способности сантехники выдерживать давление жидкости.
В городах часто используются водонапорные башни , благодаря которым городская водопроводная система выполняет функцию сообщающихся сосудов, распределяя воду на верхние этажи зданий с достаточным давлением. Гидравлические прессы , использующие системы сообщающихся сосудов, широко используются в различных промышленных процессах. #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #механика #гидродинамика #видеоуроки #гидростатика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib