В сообщающихся сосудах, когда жидкости находятся в равновесии, гидростатическое давление на одном уровне должно быть одинаковым для обеих жидкостей. Рассмотрим уровень, который находится на границе между двумя жидкостями (водой и керосином).
Обозначим высоту столба воды в левом колене как ( h_в ), а высоту столба керосина в правом колене как ( h_к ). Давление, создаваемое столбом жидкости, можно выразить через плотность (( \rho )), высоту столба жидкости (( h )) и ускорение свободного падения (( g )). Гидростатическое давление на одном уровне в обоих коленах будет:
Для воды:
[ P_в = \rho_в \cdot g \cdot h_в ]
Для керосина:
[ P_к = \rho_к \cdot g \cdot h_к ]
Поскольку давления на одном уровне должны быть равны, мы можем записать:
[ \rho_в \cdot g \cdot h_в = \rho_к \cdot g \cdot h_к ]
Сокращаем ( g ) (ускорение свободного падения):
[ \rho_в \cdot h_в = \rho_к \cdot h_к ]
Теперь подставим известные значения плотностей:
[ 1000 \cdot h_в = 800 \cdot h_к ]
Решим это уравнение относительно ( h_в ) и ( h_к ):
[ \frac{h_в}{h_к} = \frac{800}{1000} ]
[ \frac{h_в}{h_к} = \frac{4}{5} ]
Таким образом, соотношение высот столбов воды и керосина в сообщающихся сосудах, когда жидкости находятся в равновесии, будет:
[ h_в : h_к = 4 : 5 ]
Это означает, что высота столба воды будет составлять 4/5 от высоты столба керосина.