Для решения задачи начнем с определения, как давление воды зависит от высоты, плотности и ускорения свободного падения. Используем формулу для гидростатического давления:
\[ P = \rho \cdot g \cdot h \]
где:
- \( P \) — давление (Па),
- \( \rho \) — плотность жидкости (кг/м³),
- \( g \) — ускорение свободного падения (м/с²),
- \( h \) — высота колонки жидкости над точкой измерения (м).
Шаг 1: Определим высоту столба воды
У нас есть два уровня:
- Высота уровня воды над землёй: \( h_1 = 19 \) м
- Высота установки манометра над уровнем земли: \( h_2 = 11 \) м
Чтобы найти высоту столба воды над манометром, вычтем высоту установки манометра из высоты уровня воды:
\[ h = h_1 - h_2 = 19 \, \text{м} - 11 \, \text{м} = 8 \, \text{м} \]
Шаг 2: Подставим значения в формулу давления
Теперь подставим известные значения в формулу:
- Плотность воды \( \rho = 1000 \, \text{кг/м}^3 \)
- Ускорение свободного падения \( g = 10 \, \text{м/с}^2 \)
- Высота \( h = 8 \, \text{м} \)
\[ P = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{м/с}^2 \cdot 8 \, \text{м} \]
Шаг 3: Вычислим давление
Теперь вычислим давление:
\[ P = 1000 \cdot 10 \cdot 8 = 80000 \, \text{Па} \]
Шаг 4: Переведем давление в атмосферы
Чтобы перевести давление из паскалей в атмосферы, воспользуемся соотношением:
\[ 1 \, \text{атм} = 100000 \, \text{Па} \]
Сравним наше давление с атмосферным давлением:
\[ P_{атм} = \frac{80000 \, \text{Па}}{100000 \, \text{Па/atm}} = 0.8 \, \text{атм} \]
Шаг 5: Ответ
Таким образом, дополнительное давление воды, измеренное манометром на четвёртом этаже, составляет 0.8 атм.