Для измерения модуля ускорения бруска, движущегося по горизонтальной поверхности вдоль оси , используется простейший акселерометр, представляющий собой тонкую U – образную трубку (рис. 1), закреплённую на бруске и заполненную водой (слабовязкой несжимаемой жидкостью). Расстояние между вертикальными достаточно высокими коленами трубки значительно больше её диаметра, оба её конца открыты в атмосферу. В состоянии покоя уровни воды в коленах трубки находятся на одинаковой высоте от поверхности бруска (см. рис. 1).
Принцип работы прибора прост: при движении бруска в положительном направлении оси уровни воды в коленах акселерометра изменяются: в одном из них вода поднимается на определенную высоту , а в другом – опускается на такую же величину.
1. «Равномерное движение» Брусок движется достаточно большое время в положительном направлении оси с постоянной скоростью . Нарисуйте схематически положение уровней воды в каждом из колен акселерометра при таком движении и найдите, на какую величину изменится уровень воды в каждом из них по отношению к состоянию покоя.
2. «Равноускоренное движение» Брусок движется достаточно большое время в положительном направлении оси с постоянным ускорением . Нарисуйте схематически положение уровней воды в каждом из колен акселерометра при таком движении и найдите, на какую величину изменится уровень воды в левом вертикальном колене по отношению к состоянию покоя. Постройте схематический график зависимости от ускорения .
Ускорения могут настолько большими, что одно из колен может оказаться пустым.
3. «Плохой стеклодув» Неопытный мастер изготовил «бракованный» акселерометр, у которого одно вертикальное колено исчезло, а горизонтальное колено длины оказалось запаянным с одного конца (рис. 2).
3.1 Найдите давление воды в месте изгиба трубки (точка 1, см. рис. 2) и давление у её запаянного конца (точка 2) при движении «бракованного» акселерометра в положительном направлении оси с ускорением ? Атмосферное давление .
3.2 Чему будут равны эти давления, если ускорение направлено в противоположную сторону.
3.3 Пусть м, м. Оцените при каком ускорении (укажите и направление этого ускорения) вода сможет вылететь из трубки. Атмосферное давление нормальное, температура – комнатная.