Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.Для измерения модуля ускорения бруска, движущегося по горизонтальной поверхности вдоль оси
Принцип работы прибора прост: при движении бруска в положительном направлении оси
1. «Равномерное движение» Брусок движется достаточно большое время в положительном направлении оси
2. «Равноускоренное движение» Брусок движется достаточно большое время в положительном направлении оси
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
3.1 Найдите давление
Нарисуй «бракованную» трубку в разрезе и отметь столб воды; подумай, какие изменения давления возникают из‑за вертикальной глубины и из‑за продольного ускорения вправо.
Запиши уравнения для градиента давления: по вертикали связь с весом столба жидкости (общий вид
- Выбери опорную точку в месте изгиба (точка 1) и вырази давление там через атмосферное давление и вертикальную глубину столба.
- Интегрируй уравнение для горизонтального градиента давления вдоль запаянного горизонтального колена от точки 1 до точки 2, учитывая длину
и направление ускорения. - Учти знаки при сложении вкладов от вертикального и горизонтального градиентов.
- Вырази
и из полученной системы уравнений.
3.1 В точке 1 давление атмосферное плюс гидростатическое:
В точке 2
3.2 Чему будут равны эти давления, если ускорение направлено в противоположную сторону.
Подумай, что изменится, если ускорение развернуть в противоположную сторону — какой знак получит вклад от горизонтального ускорения в распределении давления?
Снова используй гидростатическое соотношение в ускоренном поле: изменение давления вдоль жидкости равно плотности, умноженной на компоненту эффективного ускорения вдоль этого направления.
- Запиши прежние выражения для
и , но поменяй знак горизонтальной компоненты эффективного ускорения (то есть знак члена, содержащего ). - Проследи, что
гидростатически не зависит от горизонтального ускорения, а получает знак-обратный вклад от . - Вырази новые
и из полученных соотношений.
3.2 При изменении направления ускорения достаточно поменять знак в формуле (5)
3.3 Пусть
Подумай, при каком условии столб воды «разорвётся» и вода вылетит из трубки — какое давление в крайней точке должно достичь критического значения?
Поставь условие разрыва как равенство давления у запаянного конца нулю (или давлению насыщенного пара) и используй найденную формулу для
- Возьми выражение для
с учётом направления ускорения, при котором давление в конце уменьшается, и приравняй его к нулю (или к давлению насыщенного пара). - Подставь численные данные
и в полученное уравнение (не выполняя окончательных выкладок). - Вырази требуемое ускорение
из этого уравнения и определи направление ускорения по знаку полученного выражения.
3.3 При отрицательном направлении ускорения столб воды может разорваться. Это значит, что вода закипит. Так как при комнатной температуре давление насыщенных паров значительно меньше атмосферного, то можно считать, что столб воды разорвется, если в его крайней точке давление станет равным нулю. Тогда из уравнения (6) следует (для оценки можно пренебречь и гидростатическим давлением)
Возможны и такие оценочные рассуждения: в поле тяжести земли разрывается под действием собственного веса столб воды высотой в 10 м, чтобы разорвался столб воды высотой в 1 м ускорение должно быть в 10 раз больше ускорения свободного падения.
Похожие задачи
Архимедова разминка
Данная задача состоит из двух не связанных между собой задач.
Задача 1.1 Шар на дне сосуда.
На дне сосуда, заполненного водой, покоится шар радиуса …
Задача 10-1
Задание 10-1. «Калейдоскоп»*
У Р Б П ≈3/5 Т4
Задача 11-4
Горизонтальная лента транспортера движется горизонтально так, что ее ускорение периодически изменяется с течением времени как показано на графике ( …
У Р Б П ≈3/5 Т1
Разминка
Это задание состоит из 3 не связанных между собой задач.
Задача 1.1 «Дутые аттракционы»
Детские надувные аттракционы (например, «Воздушный замок») …
У Р Б П ≈3/5 Т1
Потери энергии
Двигатель тянет горизонтальную ленту транспортера с постоянной скоростью
Укол
В данном задании вам необходимо исследовать движение поршня шприца, заполненного водой.
Приборы и оборудование: шприц одноразовый 1 мл, штатив с …