2. На полу стоит сплошной металлический куб массой 3 кг. Куб оказывает на пол давление 5,46 кПа. а) Определите силу тяжести, действующую на куб. б) Определите длину ребра куба. в) Из какого материала может быть сделан куб?
N=5 Давление на поверхность воды в колодце равно атмосферному давлению: Р₀= Ра Давление на дне: Р₁= 5Рa Давление в середине колодца: Р₂= (Рa+Р₁)/2 ⇒ Р₂= (Рa+5Рa) /2 = 6Рa/2 =3Рa Площадь нижней половину вертикальной стенки заполненного колодца: S. Сила давления на эту стенку: F₁= S * [(3Ра+5Ра)/2] = S* [ 8Ра/2 ] = S*4Ра= 4SРа Площадь всей стенки : 2S Сила давления на всю стенку : F₂= 2S * [ (Ра +5Ра)/2 ] = 2S * [6Ра/2] = 2S *3Ра = 6SРа Отношение F₁/F₂ : F₁/F₂ = 4SРа /6SРа = 4/6 =2/3 ≈ 0,7 ответ: F₁/F₂≈0,7
• так как в условии задачи ничего не говорится про атмосферное давление, но также и не упоминается про то, что цилиндр находится в вакууме, я решил, что в решении все-таки буду учитывать атмосферное давление. вариант решения задачи без него предоставляю вам (или "я ленивый и хочу спать")
○ все задачи перемешались в голове, подробно написать не смогу. составляем систему уравнений состояния газа
P0 V = v R T P V = 2 v R T
давления газов определяются выражениями
P0 = Pа + (Mg)/S, где Pa - давление атмосферы, M - масса поршня P = Pa + ((M + m)g)/S, где m - масса груза
разделив одно уравнение состояния на другое, находим
Давление на поверхность воды в колодце равно атмосферному давлению: Р₀= Ра
Давление на дне:
Р₁= 5Рa
Давление в середине колодца:
Р₂= (Рa+Р₁)/2 ⇒ Р₂= (Рa+5Рa) /2 = 6Рa/2 =3Рa
Площадь нижней половину вертикальной стенки заполненного колодца: S.
Сила давления на эту стенку:
F₁= S * [(3Ра+5Ра)/2] = S* [ 8Ра/2 ] = S*4Ра= 4SРа
Площадь всей стенки : 2S
Сила давления на всю стенку :
F₂= 2S * [ (Ра +5Ра)/2 ] = 2S * [6Ра/2] = 2S *3Ра = 6SРа
Отношение F₁/F₂ :
F₁/F₂ = 4SРа /6SРа = 4/6 =2/3 ≈ 0,7
ответ: F₁/F₂≈0,7
• так как в условии задачи ничего не говорится про атмосферное давление, но также и не упоминается про то, что цилиндр находится в вакууме, я решил, что в решении все-таки буду учитывать атмосферное давление. вариант решения задачи без него предоставляю вам (или "я ленивый и хочу спать")
○ все задачи перемешались в голове, подробно написать не смогу. составляем систему уравнений состояния газа
P0 V = v R T
P V = 2 v R T
давления газов определяются выражениями
P0 = Pа + (Mg)/S, где Pa - давление атмосферы, M - масса поршня
P = Pa + ((M + m)g)/S, где m - масса груза
разделив одно уравнение состояния на другое, находим
M = m - ((Pa S)/g)
тогда начальное давление равно
P0 = Pa + (g/S)*(m - ((Pa S)/g)) - подставляете, считаете
№2
• если известно, что для вытаскивания пробки до нагревания бутылки требовалась минимальная сила 45 Н
данная сила F определяется разностью давлений, умноженной на площадь пробки: F = (P - P0) S
так как объем бутылки не меняется, то справедлив закон Шарля
P0/T0 = P/T
решая совместно эти уравнения, находим
T = T0 (1 + F/(P0 S))
№3 не осилил. может быть, когда-нибудь дополню решение