Zakon spojenih sudova

Zakon spojenih sudova glasi:

Animacija popunjavanja sistema spojenih sudova

U spojenim sudovima otvorenim od gore, visina tečnosti će biti na istom nivou, bez obzira na oblik suda.

Napomena: Spojeni sudovi su sudovi koji su povezani tako da tečnost može da prelazi iz jednog u drugi. Dakle, otvor mora biti dovoljno veliki da tečnost može proći kroz njega i na dovoljno niskoj visini, barem do nivoa tečnosti u svakom od sudova. Da bi sudovi bili otvoreni od gore, dovoljno je da imaju nezanemarljiv otvor. Nivo tečnosti se meri u horizontalnoj ravni.

Zakon se objašnjava time da u tečnosti koja makroskopski miruje, sile pritiska moraju biti u ravnoteži u svakom deliću tečnosti. Pošto pritisak u tečnosti zavisi samo od visine tečnosti i njene gustine, a spolja deluje jednaki atmosferski pritisak, sledi da usled jednakosti pritisaka na nekom nivou, i visine stubova tečnosti moraju da budu jednake u svakom deliću tečnosti na toj visini, tj. u svakom sudu.

U slučaju da se u spojenim sudovima nalaze različite tečnosti sa različitim gustinama, nivo tečnosti u sudovima neće biti jednak.

Hidrostatički pritisak

Hidrostatički pritisak kojim tečnost deluje na dno suda ne zavisi oblika suda ni od mase tečnosti u sudu, već samo od gustine tečnosti, jačine gravitacionog polja na mestu gde se nalazi tečnost i visine stuba tečnosti u sudu.

Hidrostatički pritisak je pritisak koji nastaje zbog težine tečnosti. To je pritisak koji vrši tečnost na zidove suda i sva tela potopljena u nju. On deluje u svim pravcima o na istoj dubini jednak je u svim pravcima.

Hidrostatički paradoks

Hidrostatički paradoks glasi da u spojenim sudovima koji imaju dno iste površine, ali su različitih oblika, tako da sila kojom tečnost deluje na dno suda različita za svaki sud i jednaka je težini tečnosti u svakom od spojenih cilindričnih sudova, te bi pritisak tečnosti na dno svakog od sudova trebalo da se razlikuje. S druge strane, iz zakona spojenih sudova, taj pritisak je isti.

Hidrostatički pritisak nije suštinski, već samo prividni paradoks, jer iako na prvi pogled deluje kontradiktorno, lako se može objasniti. Naime, pritisak zavisi samo od visine vertikalnog stuba tečnosti, odnosno od dubine. Međutim, radi se samo o raspodeli sila, dok sud kao celina neće pokazivati veću težinu od one koliko iznosi težina tečnosti u sudu. Zbog različitih oblika sudova, ta razlika će se ispoljiti u različitim pritiscima na bočne ivice suda. Usled toga će pritisak na dno suda biti isti u sudovima različitih oblika, samo ako je vertikalna visina od dna do površine tečnosti ista u svim sudovima.

Primena

Vodovod

Slovom A je prikazan rezervoar koji se nalazi na brdu. Najniži pritisak je na mestu br. 1, viši na mestu br. 2, a najviši pritisak je na mestu br. 3.

Na principu spojenih sudova radi i javni vodovod. Na mestima koje se nalaze na višoj nadmorskoj visini, pritisak je niži i obrnuto.

Građevinarstvo

U građevinarstvu je naročito poznat i primenjivan vagres, odnosno providno crevo napunjeno tečnošću uz pomoć kojeg se utvrđuju tačke za gradnju pravilnih horizontalnih površina, kao i proveru horizontalnosti postojećih.

Pitagorina posuda

Poprečni presek Pitagorine posude

Pitagorina posuda je interesantan primer primene hidrostatičkog pritiska, koja je dobila ime po svom tvorcu, čuvenom Pitagori sa Samosa još krajem šestog, a početkom petog veka pre nove ere.

Pitagorina posuda je posuda za vino. Njena razlika u odnosu na tadašnju običnu posudu za vino je bila izbočina u sredini, koja je bila kontroler za visinu usute tečnosti. Kada bi nivo tečnosti prekrio izbočinu u sredini posude, tečnost bi počela da curi kroz rupu na dnu posude.

Vidi još

Literatura

D. Krpić, Uvod u termodinamiku, Naučna knjiga, (1976, 1992, 1998), univerzitetski udžbenik