Олимпиада по физике №1 Бочка заполнена жидкостью до уровня H = 2.5 м, на глубине h = 120 см имеется горизонтальный вывод с площадью поперечного сечения S = 1 см2, закрытый пробкой. Масса пробки т = 30 г. Плотность жидкости p = 500 кг/м3, g = 10 Н/кг, атмосферное давление Рo = 109 Па. g h m Определите силу тяжести, действующую на пробку. Ответ выразите в ньютонах, округлите до десятых. Число Определите силу, с которой атмосфера действует на пробку. Ответ выразите в ньютонах, округлите до целых. Число Определите силу, с которой жидкость действует на пробку. Ответ выразите в ньютонах, округлите до десятых. Число Определите силу трения, удерживающую пробку в покое. Ответ выразите в ньютонах, округлите до десятых. Число
Сила, с которой атмосфера действует на пробку (F₂): Атмосферное давление действует на поверхность пробки. Рассчитаем площадь и силу: [ F_2 = P_o \cdot S ] Где:
Сила, с которой жидкость действует на пробку (F₃): Сила, с которой жидкость действует на пробку, рассчитывается аналогично, но нужно учитывать давление на глубине (h): [ P_h = P_o + \rho \cdot g \cdot h ] Где:
Сила трения, удерживающая пробку в покое (F₄): Сила трения равна разности силы, с которой жидкость действует на пробку, и силы, с которой атмосфера действует на пробку: [ F_4 = F_3 - F_2 ] Подставим найденные значения: [ F_4 = 11.5 \, \text{Н} - 11 \, \text{Н} = 0.5 \, \text{Н} ] Округляем до десятых: (F_4 = 0.5 \, \text{Н}).
Итак, получаем следующие результаты:
Сила тяжести на пробку: (0.3 \, \text{Н})Сила атмосферы на пробку: (11 \, \text{Н})Сила жидкости на пробку: (11.5 \, \text{Н})Сила трения: (0.5 \, \text{Н})
Для решения задачи по физике начнем с определения каждой из требуемых сил.
Сила тяжести, действующая на пробку (F₁):
(m = 30 \, \text{г} = 0.03 \, \text{кг}) (переведем граммы в килограммы),(g = 10 \, \text{Н/кг}).Сила тяжести определяется по формуле:
[
F_1 = m \cdot g
]
Где:
Подставим значения:
[
F_1 = 0.03 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{Н/кг} = 0.3 \, \text{Н}
]
Округляем до десятых: (F_1 = 0.3 \, \text{Н}).
Сила, с которой атмосфера действует на пробку (F₂):
(P_o = 109000 \, \text{Па}),(S = 1 \, \text{см}^2 = 1 \times 10^{-4} \, \text{м}^2) (переведем см² в м²).Атмосферное давление действует на поверхность пробки. Рассчитаем площадь и силу:
[
F_2 = P_o \cdot S
]
Где:
Подставим значения:
[
F_2 = 109000 \, \text{Па} \cdot 1 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 = 10.9 \, \text{Н}
]
Округляем до целых: (F_2 = 11 \, \text{Н}).
Сила, с которой жидкость действует на пробку (F₃):
(\rho = 500 \, \text{кг/м}^3),(h = 120 \, \text{см} = 1.2 \, \text{м}).Сила, с которой жидкость действует на пробку, рассчитывается аналогично, но нужно учитывать давление на глубине (h):
[
P_h = P_o + \rho \cdot g \cdot h
]
Где:
Сначала рассчитаем давление на глубине:
[
P_h = 109000 \, \text{Па} + 500 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \cdot 1.2 \, \text{м} = 109000 \, \text{Па} + 6000 \, \text{Па} = 115000 \, \text{Па}
]
Теперь найдем силу:
[
F_3 = P_h \cdot S = 115000 \, \text{Па} \cdot 1 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 = 11.5 \, \text{Н}
]
Округляем до десятых: (F_3 = 11.5 \, \text{Н}).
Сила трения, удерживающая пробку в покое (F₄):
Сила трения равна разности силы, с которой жидкость действует на пробку, и силы, с которой атмосфера действует на пробку:
[
F_4 = F_3 - F_2
]
Подставим найденные значения:
[
F_4 = 11.5 \, \text{Н} - 11 \, \text{Н} = 0.5 \, \text{Н}
]
Округляем до десятых: (F_4 = 0.5 \, \text{Н}).
Итак, получаем следующие результаты:
Сила тяжести на пробку: (0.3 \, \text{Н})Сила атмосферы на пробку: (11 \, \text{Н})Сила жидкости на пробку: (11.5 \, \text{Н})Сила трения: (0.5 \, \text{Н})