Примечание: текст задачи не приложен, поэтому опишу стандартное предположение гидростатики и выведу зависимость p от h.
Гипотеза Давление воды растёт с глубиной пропорционально толщине надслойного слоя воды. Это связано с весом этого слоя, который давит на нижний уровень.
Формула связи p и h
Абсолютное давление на глубине h: p(h) = p0 + ρ g h
- p0 — давление жидкости на поверхности (обычно атмосферное давление; p0 ≈ 101325 Па на уровне моря)
- ρ — плотность воды (примерно 1000 кг/м^3 для пресной воды)
- g — ускорение свободного падения (приближённо ≈ 9.81 м/с^2)
- h — глубина погружения (м)
Манометрическое (гейдж) давление: p_g(h) = ρ g h
- здесь учитывается только нажим над поверхностью; к нему не добавляют атмосферное давление.
Пояснения
- Уравнение можно получить из равновесия на тонком сечении воды: dp/dh = ρ g, далее интегрируем по h с учётом начального p0 на поверхности.
- В большинстве задач предполагают однородную несжимаемую воду, поэтому ρ и g считаются константами. При очень больших глубинах плотность воды может изменяться, но в школьных задачах это обычно пренебрегают.
- Единицы: p в Паскалях (Па), h в метрах (м), ρ в кг/м^3, g в м/с^2.
Пример
- ρ = 1000 кг/м^3, g = 9.81 м/с^2, p0 = 101325 Па, h = 10 м. p(10) ≈ 101325 + 1000 × 9.81 × 10 ≈ 199425 Па. p_g(10) ≈ 1000 × 9.81 × 10 ≈ 98,100 Па.
Итого: связь между давлением и глубиной: p(h) = p0 + ρ g h (или p_g(h) = ρ g h для gauge-показателя). Если текст станет доступен, могу адаптировать объяснение под него.