Почему вода из ванны вытекает быстрее, если в нее погружается человек?
Ответы на вопрос
Потому что, когда в ванну садится человек, он вытесняет часть воды, уровень поднимается, а вместе с ним растёт и гидростатическое давление на слив. Скорость вытекания через отверстие под действием тяжести зависит от «напора» — высоты столба воды над сливом: . Чем больше , тем быстрее вода уходит. Соответственно, и расход (сколько литров в секунду уходит) тоже растёт: , где — площадь сливного отверстия, — коэффициент расхода.
Что это значит «по-домашнему»:
-
Тело вытесняет объём воды , из-за чего уровень повышается на , где — площадь поверхности воды в ванне. Даже несколько сантиметров добавки заметно увеличивают напор.
-
При большем напоре вода не только течёт быстрее в данный момент, но и дольше остаётся «на повышенном уровне» по мере опустошения ванны: пока человек внутри, ванна при том же остаточном объёме воды имеет более высокий уровень, чем без человека. Средняя скорость слива за всё время получается выше.
-
Дополнительный эффект дают колебания и перемешивание, когда человек двигается: волны периодически увеличивают локальный напор у слива, а турбулентность снижает сопротивление потоку. Это добавляет ещё немного к скорости.
Небольшая оценка: если человек вытеснил ~60 л (0,06 м³), а площадь зеркала воды ~1 м², уровень поднимется на ~6 см. Если было 30 см воды над сливом, стало 36 см. Отношение скоростей — то есть примерно на 10 % быстрее, даже без учёта волн и перемешивания.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

