§ 38. Давление в жидкости и газе, вызванное действием силы тяжести

Раньше мы разбирали случай, когда на поверхность жидкости нажимает поршень, и она разносит это воздействие по всему объёму. Но в земных условиях жидкость давит и тогда, когда снаружи её никто не сжимает. Причина — притяжение планеты: сила тяжести действует на каждую порцию воды, масла или ртути. Из-за собственного веса верхние порции сжимают те, что лежат ниже, и внутри спокойного водоёма постоянно существует давление. Именно поэтому у ныряльщика уже на нескольких метрах закладывает уши, хотя вода вокруг неподвижна.

Проследим, как это устроено. Слой у поверхности притягивается к Земле и своим весом давит на слой под собой. Тот тоже имеет вес, поэтому нажимает ещё ниже, а вдобавок по закону Паскаля передаёт полученную нагрузку не только вниз, но и в стороны, и вверх. Чем глубже выбранный слой, тем длиннее столб жидкости над ним и тем большую тяжесть он несёт. Отсюда главный вывод темы.

Запомни: давление, вызванное силой тяжести, есть в любой покоящейся жидкости; на одном уровне оно одинаково по всем направлениям, а с ростом глубины увеличивается.

Обнаружить такое давление помогают простые опыты. Возьмём стеклянную трубку, нижний край которой затянут тонкой резиновой плёнкой, и нальём внутрь воду. Плёнка сразу провиснет: вода нажимает на неё своим весом. Долив ещё воды, увидим, что прогиб стал заметно больше (рис. 1). Сравни на рисунке левую и правую трубки: там, где столб воды выше, резина растянута сильнее. Через мгновение вода в трубке останавливается — сила тяжести уравновешена силой упругости растянутой плёнки, и наступает равновесие.

Теперь будем медленно опускать эту же трубку в широкий сосуд с водой. Плёнка начнёт выпрямляться: наружная вода нажимает на неё снизу вверх.