В боковой поверхности сосуда с водой, стоящего на горизонтальной поверхности, имеется малое отверстие. Высота неизменного уровня воды над этим отверстием составляет 36 см, а расстояние от отверстия до дна сосуда – 144 см. Найти дальность горизонтального полета струи.
Для решения данной задачи воспользуемся уравнением Бернулли, которое описывает закон сохранения энергии для несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли имеет вид:
P1 + ρgh1 + 1/2 ρv1^2 = P2 + ρgh2 + 1/2 ρv2^2,
где P1 и P2 - давления на верхней поверхности жидкости и на выходе из отверстия, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h1 и h2 - высоты над поверхностью воды на верхней поверхности и на выходе из отверстия, v1 и v2 - скорости потока на верхней поверхности и на выходе из отверстия.
Так как давление на открытой поверхности воды равно атмосферному давлению, то P1 и P2 отпадут из уравнения. Скорость выхода из отверстия найдем из уравнения Торричелли: v = sqrt(2gh1), где h1 = 36 см.
Подставляем известные значения: v = sqrt(2 9.8 36) = 24 м/с.
Теперь по формуле для горизонтального хода тела можно определить дальность горизонтального полета струи:
S = v * t, где t - время полета струи. Для его нахождения воспользуемся формулой для вертикального подъема и падения тела:
h2 = h1 + 1/2 g t^2, t = sqrt((2 (h2 - h1)) / g) = sqrt((2 1.44) / 9.8) ≈ 0.54 с.
Теперь можем найти дальность горизонтального полета струи:
Для решения данной задачи воспользуемся уравнением Бернулли, которое описывает закон сохранения энергии для несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли имеет вид:
P1 + ρgh1 + 1/2 ρv1^2 = P2 + ρgh2 + 1/2 ρv2^2,
где P1 и P2 - давления на верхней поверхности жидкости и на выходе из отверстия, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h1 и h2 - высоты над поверхностью воды на верхней поверхности и на выходе из отверстия, v1 и v2 - скорости потока на верхней поверхности и на выходе из отверстия.
Так как давление на открытой поверхности воды равно атмосферному давлению, то P1 и P2 отпадут из уравнения. Скорость выхода из отверстия найдем из уравнения Торричелли: v = sqrt(2gh1), где h1 = 36 см.
Подставляем известные значения:
v = sqrt(2 9.8 36) = 24 м/с.
Теперь по формуле для горизонтального хода тела можно определить дальность горизонтального полета струи:
S = v * t,
где t - время полета струи. Для его нахождения воспользуемся формулой для вертикального подъема и падения тела:
h2 = h1 + 1/2 g t^2,
t = sqrt((2 (h2 - h1)) / g) = sqrt((2 1.44) / 9.8) ≈ 0.54 с.
Теперь можем найти дальность горизонтального полета струи:
S = 24 * 0.54 ≈ 12.96 м.