一端封闭的玻璃管(厚度不计),有一段水银柱封闭一端空气柱,将它倒置在水银槽中,管口不与槽?D

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/11 17:03:49
一端封闭的玻璃管(厚度不计),有一段水银柱封闭一端空气柱,将它倒置在水银槽中,管口不与槽底接触,那么管顶要拉力多少答案是 管重+高出部分的水银的重力图:
谁帮我分析下为什么答案是这个并且为什么水银不会掉下来?》

设大气产生的压力为f1,高出部分水银产生的压力即为这部分水银的重力为f2,玻璃管中气体的压力为f3,f3(此部分气体对四周的压力都是f3),玻璃管重G,绳子拉力T.
在水银槽液面处有:f1=f2+f3 (1)
对玻璃管做受力分析有:T+f3=f1+G (2)
将(1)代入(2)得T=f2+G

你可以反过来想。如果没有那个拉力的话玻璃管要掉下来,水银面是一个平面,那么绳子拉力自然就等于玻璃管重力加上升高那段水银柱的重力了。
水银不掉下来是因为大气压力的原因,f1=f2+f3,受力平衡。

受力分析咯,∑F=0
高于水银槽表面的物质都不会受水银的浮力
故 拉力 F = (M汞 + M管)×g

汞不掉下来是因为管内外有气压差 P内 = P0 - ρgh
所以汞柱所受压差托力:F = ΔPS = (P0 - P内)×S = ρgh×S = ρVg = mg

设玻璃管横截面积为S,管重为G,管顶拉力为T,管中空气压强为P,大气压为P0,水银柱高出液面高度为h,水银密度为rho。
对玻璃管进行受力分析,有:T+P×S=G+P0×S
而对水银柱有:P×S+rho×g×h×S=P0×S,带入上式得:
T+P×S=G+P×S+rho×g×h×S
即 T=G+rho×g×h×S=G+rho×V_水银×g=G+G_水银
即 T=管重+高出部分的水银的重力

水银之所以不会掉下来,是由于大气压在支撑着它。

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