Тема . Механика. Динамика и Статика

.01 Гидростатика

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#44660

В тонкой U  -образной трубке постоянного сечения находятся вода и ртуть одинаковых объёмов. Длина горизонтальной части трубки l = 40 см  . Трубку раскрутили вокруг колена с водой (см. рисунок), и оказалось, что уровни жидкостей в трубке одинаковы и равны h = 25 см  . Пренебрегая эффектом смачивания, определите период T  вращения трубки. Справочные данные: ускорение свободного падения             2
g =  9,8 м/ с   ; плотности воды и ртути равны              3
ρ0 = 1,0 г/см   и              3
ρ = 13,5 г/см   соответственно.
(Всеросс., 2014, РЭ, 9)

PIC

Источники: Всеросс., 2014, РЭ, 9

Показать ответ и решение

PIC

Найдем изменение давления в горизонтальной части трубки. Для этого запишем уравнение движения малого элемента жидкости длиной Δr  , находящегося на расстоянии r  от оси вращения:

a  ρSΔr  = ω2r ρSΔr  = S Δp,
 цс

где ω  - угловая скорость вращения трубки, Δp  - перепад давлений на концах малого элемента жидкости длиной Δr  . При вычислении разности давлений на концах горизонтального участка трубки (заштрихованная площадь под графиком (рис. )) получим:

                                       2    2
p  − p  = ω2 ρ(r −  r ) ⋅ r1-+-r2 = ω2 ρr2 −-r1.
  2   1         2    1     2             2

Перепад давлений между правым и левым коленом равен сумме перепадов давлений в горизонтальной части трубки, заполненной водой и ртутью:

                   2            2        2               2 2
p2 − p1 = ω2 ρB(l∕2)-−-0 + ω2ρp l-−-(l∕2)--= (3ρp + ρB) ω-l-.
                   2                2                    8

Этот перепад давлений и поддерживает разность давлений вертикальных столбов воды и ртути:

           ω2l2
(3ρP +  ρB)-----=  ρpgh − ρBgh,
             8

откуда

     ∘ ---------------
       8gh    ρp − ρB
ω =    --2- ⋅---------
        l    3ρp + ρB

Период вращения

                  ∘ ---------
     2π      πl      3ρp + ρB
T =  ---=  √-----⋅   ---------≈ 1, 0 c.
     ω       2gh     ρp − ρB
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Записано уравнение движения малого участка жидкости

2

Записана формула центростремительного ускорения

2

Расписан перепад давлений

2

Выражена искомая величина

2

Представлен правильный ответ

2

Максимальный балл

10

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!