Решение

Республиканская олимпиада 1998 11 класс № 5

Гидродинамический удар в трубах возникает при резкой остановке течения воды, в следствие возникновения сил препятствующих этому движению. После перекрывания трубы в жидкости возникает волна

сжатия которая движется со скоростью звука в воде . Следовательно за малый промежуток времени останавливается столб воды длиной . Сила , которая приводит к остановке, с одной стороны равна , (где - избыточное давление в трубе, - площадь поперечного сечения трубы), а с другой определяется вторым законом Ньютона . Приравнивая эти выражения, получим

Откуда находим избыточное давление

Интересно отметить, что в данном случае численное значение Па атм.

Найдем теперь толщину стенок трубы, которые могут выдержать пятикратное превышение этого давления. Выделим на стенке трубы небольшой участок длиной и видимый из центра под малым углом . Сила давления должна быть уравновешена силами упругости, возникающими в стенках трубы , модуль суммы которых равен

где - механическое напряжение в стенках трубы, которое не превышает нр. Учитывая, что давление должно в раз превышать давление гидродинамического удара, получим из условия равновесия
нр
Из этой формулы следует
нрм