Hace agua mantener el nivel de igualdad en conectado vasos?

Question

Considere un sistema, como se ilustra a continuación:

Hay dos de 55 galones barriles para almacenar el agua que bajaba de la cuneta. Estos barriles están conectados juntos en la parte inferior para mantener la igualdad de nivel de agua entre ellos. Ellos son alimentados por una de 4" tubería vertical conectado a un 2" tubería horizontal.

Cuando el 4" tubería vertical en uno de los extremos se llena de agua, el agua en la tubería horizontal y comenzamos a llenar los barriles. Se los barriles para mantener el mismo nivel como en el de 4" de diámetro. tubería vertical, asumiendo de entrada de velocidad de flujo, no es demasiado para abrumar a los 2" tubería horizontal? En otras palabras: es $h_1 = h_2$ en el diagrama? Creo que debe ser así, lo que si es cierto ¿qué principio físico es en el trabajo para mantener los niveles de la igualdad cuando el diámetro del cilindro es diferente que el diámetro de la tubería?

Answer 1

Sí, los niveles serán todos a la misma altura.

La presión relativa (a la atmósfera) de una columna de agua abierta en la parte superior de la atmósfera es linealmente proporcional a la profundidad en que punto de la superficie del agua. A muy grandes rasgos, la presión sube aproximadamente 1 PSI por cada 2 pies abajo de la superficie. Imagínese si un barril había 1 pie de agua en ella, y el otro de 3 pies. La presión en la parte inferior de la segunda barril sería de 1 PSI mayor que en la parte inferior de la primera. Esto podría causar que el agua fluya a través de la tubería horizontal de la segunda a la primera.

La única manera en que este sistema es estable (el agua no se activa el flujo, el cambio de los niveles en los barriles), es cuando la presión en la parte inferior de los dos barriles son los mismos, lo que significa que la altura del agua en cada barril son los mismos. Todas las superficies de agua están a la misma altura, de modo que todas las presiones de todas partes a la misma altura es la misma. Cuando este no es el caso, el agua fluye hasta que sea el caso.

Answer 2

Si los barriles no están abiertos en la parte superior el aire en el interior creará una barrera, pero el aire no puede ser comprimido por lo que si el agua viene de la cuneta de la tubería que va a crear más fuerza sobre el agua, lo que la compresión del aire en los tanques. En algún momento no habrá suficiente fuerza como para superar la presión en el tanque y se igualan o retorno de la fuerza de nuevo hasta la cuneta.