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

Трубки с жидкостью – 1

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 Lгоризонтального 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 *