برای حل مسئلهی مربوط به فشار آب در لولهها و تشخیص اینکه در کدام طبقه آب با فشار زیاد جریان دارد و نیازی به پمپ نیست، باید به اصول فیزیک فشار مایع توجه کنیم.
فشار در مایعات به ارتفاع مایع و تراکمپذیری آن بستگی دارد. در سیستمهای لولهکشی، فشار آب در طبقات پایینتر بیشتر است، زیرا ستون آبی بالاتر است که به آن فشار وارد میکند.
در سوال داده شده، آب از یک منبع مرتفع به طبقات میرسد. با توجه به شکل، آب به طبقهای با ارتفاع کمتر جریان مییابد و به همین علت به پمپ نیاز ندارد.
بنابراین در این سوال، آب در **طبقه اول (یعنی پایینیترین طبقه)** نیازی به پمپ ندارد زیرا بیشترین فشار را از وزن آب بالاتر دریافت میکند.
علت این موضوع آن است که فشار مایع تابع قانون کلی زیر است:
\[ P = \rho g h \]
که در آن:
- \( P \) فشار است،
- \( \rho \) چگالی مایع (آب)،
- \( g \) شتاب گرانش (تقریباً \( 9.8 \, \text{m/s}^2 \))،
- \( h \) ارتفاع ستون مایع بالای نقطه مورد نظر.
پس در طبقات پایینتر، به دلیل ارتفاع بیشتر آب در بالای آنها، فشار بیشتر بوده و نیازی به پمپ نیست.
