Задача о весе воды в перевернутом стакане

 

 

В школьном учебнике физики в разделе давление атмосферы земли приведен пример, якобы подтверждающий наличие атмосферного давления.
Стакан налитый до краев водой, накрывают стеклянной пластинкой и переворачивают вверх дном. Вода из стакана не выливается, говориться там, потому, что пластинка прижимается к дну стакана силой давления атмосферы!?
На мой взгляд это в корне не верно. Да и расчеты по формулам классической физики подтверждают это.

 

Рассмотрим задачу на конкретном примере.

 

Условия задачи:

В стеклянный стакан диаметром 6см налита до краев вода. Стакан накрыт стеклянной пластинкой диаметром 6см и перевернут вверх дном. Толщина стенки стакана и стеклянной пластинки равна 3мм. Объем воды в стакане равен 200мл. Стакан удерживается штативом неподвижно относительно земли. Определить силу, с которой вода давит на стеклянную пластинку?

 

Рассуждая по правилам классической физики можно сделать следующие выводы:

 

Стакан давит на пластинку с силой в одну атмосферу. С такой же силой давит пластинка на стакан. Эти силы уравновешивают друг друга.

 

Однако на пластинку действует еще сила веса воды равная 200гр, а также собственный вес пластинки.

Следовательно пластинка должна оторваться от стакана и упасть вниз.

Почему же этого не происходит?

 

Усложним опыт. При том же диаметре стакана увеличим его высоту в 10 раз.

 

При попытке оторвать пластинку от дна стакана мы выясним, что для этого требуются те же 30гр силы , что и в первом случае.

 

Но позвольте, вес воды в стакане стал 2кг, а давление атмосферы как и раньше 1атм. Следовательно должна увеличиться сила отрывающая пластинку от стакана?

 

Следовательно решить задачу методами классической физики невозможно!

 

Решим эту задачу по выведенной мной формуле:

 

Определим вес воды находящейся в шаровой стеклянной колбе с радиусом 3,6см(Объем колбы равен 200мл).

 

Pa = 1,0336*104 кг/м2

rшара = 0,036м

кводы = 7,752

кстекла = 2,925

Eшара =rшара


Pшара = ?     

 Решение задачи

 

Pшара = Pa * r2шара(Eшара - Eстекла) * Н        ( кг )

 

                                        Pшара = Pa * r2шара(rшара/ кводы - rшара/ кстекла ) * Н =

 = 1,0336*104 * 0,0362 * 3,141593 (0,036 / 7,752 0,036 / 2,925) = - 0,322 (кг).

 

Оказывается, что вес воды заключенной в стеклянном сосуде емкостью 200мл имеет по отношению к стакану отрицательный вес (сила веса направлена вверх) равный 322гр. Это и является причиной того, что пластинка не отпадает от дна стакана.

 

Данный пример в очередной раз доказывает справедливость выведенной мной формулы !

 

 

Рейтинг@Mail.ru