Просто о физике, математике, электротехнике
Просто о физике, математике, электротехнике
Категория: Второй закон Ньютона, Давление, Олимпиадная физика

Трубки с жидкостью – 1

[latexpage]

В этой статье мы будем разгонять разнообразной формы трубки, наполненные различными жидкостями, и наблюдать, как из них выливается часть содержимого. Эти задачи часто присутствуют на разного рода олимпиадах по физике. Вращать трубки мы тоже будем, в следующей статье.

Задача 1. («Физтех», 2016, 9) Тонкая Г-образная трубка постоянного  внутреннего сечения полностью заполнена ртутью (см. рисунок). Горизонтальное колено трубки закрыто с одного конца и имеет длину $L = 150$ см. Вертикальное колено высотой $H = 10$ см открыто в атмосферу. Атмосферное давление $p_0 = 740$ мм рт. ст. Ртуть начинает выливаться, если трубку двигать вдоль горизонтального колена с постоянным ускорением, не меньшим чем $a_0$.

1) Найти давление (в мм рт. ст.) в середине горизонтального колена при движении с ускорением $a_0$.
2) Найти длину вылившегося слоя ртути при движении с ускорением $\frac{5a_0}{4}$.

Рисунок 1

Решение.

Показать

Задача 2. («Физтех», 2016, 9) Тонкая $U$-образная трубка постоянного внутреннего сечения с горизонтальным коленом длиной $L$ и двумя одинаковыми вертикальными коленами, открытыми в атмосферу, заполнена водой не полностью (см. рисунок). В каждом вертикальном колене остается слой воздуха длиной $H$. Вода начинает выливаться, если трубку двигать вдоль горизонтального колена с постоянным ускорением, не меньшим, чем некоторая величина $a_0$.

1) Найти ускорение $a_0$.

2) Найти длину вылившегося слоя воды при движении с ускорением $\frac{4a_0}{3}$.

Горизонтальное колено остаётся всегда заполненным водой.

Рисунок 2

Решение.

Показать

Задача 3. («Физтех», 2016, 10) Тонкая Г-образная трубка постоянного внутреннего сечения полностью заполнена ртутью (см. рисунок). Горизонтальное колено трубки закрыто с одного конца. Вертикальное колено высотой $H = 8$ мм открыто в атмосферу. Атмосферное давление $p_0 = 752$ мм рт. ст. Ртуть начинает выливаться, если трубку двигать вдоль горизонтального колена с постоянным ускорением, не меньшим чем $a_0 = 0,8g$. При движении трубки с некоторым ускорением $a$, большим $a_0$, выливается слой ртути длиной $l = 19$ см.

1) Найти длину $L$горизонтального колена.

2) Найти ускорение $a$.

Рисунок 3

Решение.

Показать

Задача 4. (‹Физтех», 2016, 10) Тонкая $U$-образная трубка постоянного внутреннего сечения с горизонтальным коленом длиной $L$ и двумя одинаковыми вертикальными коленами, открытыми в атмосферу, заполнена водой не полностью (см. рисунок). В каждом вертикальном колене остаётся слой воздуха. Вода начинает выливаться, если трубку двигать вдоль горизонтального колена с постоянным ускорением, не меньшим, чем $a_0= \frac{g}{8}$.

1)Найти длину $H$ слоя воздуха в одном вертикальном колене, когда трубка покоится.

2)Найти длину вылившегося слоя воды при движении с ускорением $a=\frac{g}{6}$.

Горизонтальное колено остаётся всегда заполненным водой.

Рисунок 4

Решение.

Показать

Комментариев - 3

  • Галина Владимировна
    |

    Формула в 3-ей задаче перекрыта рисунком 3!

    Ответить
  • кирилл
    |

    А почему в первой задаче сказано что Когда ртуть начнет выливаться, вертикальный столбик будет оставаться таким же по высоте, а вот горизонтальный укоротится. Поэтому при составлении второго закона мы учтем, чт о масса горизонтального столба теперь другая. Все же будет как раз наоборот.

    Ответить
    • Анна
      |

      Когда будем двигать трубку вправо с ускорением, ртуть начнет “вжимать” в левую сторону. А там трубка сверху открыта и ртути есть, куда сбежать. В правой же части сосуда ртуть “отступит” от стенки и образуется вакуум.

      Ответить
  • Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *