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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#49800

В гладкой горизонтальной трубе, закрытой с одного конца, находятся два вертикальных поршня (см. рисунок). Поршень 1 можно передвигать по трубе, фиксируя в разных положениях. Поршень 2 свободно скользит в трубе. Объём между поршнями вакуумирован, и между ними вставлена невесомая пружина. Между поршнем 2 и закрытым торцом трубы находится воздух с относительной влажностью φ = 40%  . Первоначально поршень 1 находится от торца трубы на расстоянии, равном длине недеформированной пружины, а поршень 2 — на расстоянии x0 = 5 см  . Температура системы поддерживается постоянной. Известно, что при заполнении объёма между поршнем 2 и торцом трубы только насыщенным водяным паром при этой же температуре поршень 2 (при том же положении поршня 1) располагался на расстоянии x0∕2  от торца. На какое расстояние надо сдвинуть поршень 1, чтобы расстояние между поршнем 2 и торцом трубы уменьшилось в n = 4  раза? Ответ приведите в см, округлив до десятых.
(«Покори Воробьёвы горы!», 2014, 10–11)

PIC

Источники: Покори Воробьёвы горы!, 2014, 10–11

Показать ответ и решение

Пусть L0  – длина недеформированной пружины, p0  – давление насыщенных паров, pв  – давление воздуха.
Запишем второй закон Ньютона для поршня в двух состояниях. Для первого состояния

kx0 = (φp0 + pв)S

Для второго состояния

      kx0
p0S = -2-

Отсюда pв = 1,6p0  .
В конце давление водяных паров будет равно давлению насыщенных паров p0  , а давление воздуха увеличится обратно пропорционально уменьшению объема. По условию, поршнем 2 и торцом трубы уменьшилось в n = 4  раза, значит объем тоже уменьшится в 4 раза. Тогда давление воздуха рано 4pв  , откуда

             x          74x    x
(p0 + pв)S = k(-0 +Δx ) ⇒ ---0 − -0= Δx
             4           20    4

Тогда y = 69x ≈ 17,3 см
    20 0

(Официальное решение ПВГ)

Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Записан второй закон Ньютона для поршня в двух состояниях

2

Получено соотношение pв = 1,6p0

2

Сказано, как изменятся давления воздуха и водяных паров

2

Получена связь y  и x0

2

Получен верный численный 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!