при стрельбе из этой пушки дым пороха толкает пулю массой 8 кг вперед с силой 1200кн. тогда пуля вылетит из пушки со скоростью 1000 м/с. какова длина пушки?
Дано: = 360 м = 760 мм.рт.ст. = 101325 Па 1 мм.рт.ст. = 133.3 Па
Найти:
Решение: Суммарное давление на глубине будет равно сумме давления на поверхности и гидростатического давления: Гидростатическое давление или давление столба жидкости (газа) определяется как где - плотность жидкости (газа), - глубина, м/с² - ускорение свободного падения. Плотность воздуха зависит от температуры и меняется от 1,2 кг/м³ до 1,29 кг/м³ при изменении температуры от 0 до 20°С. Возьмем среднее значение кг/м³. Теперь можем рассчитать гидростатическое давление на глубине шахты Па Тогда суммарное давление равно Па. Или если выразить давление в мм.рт.ст. получим мм.рт.ст.
пусть условия на этом уровне нормальные (P = 10^5 Па, T = 273 K)
запишем первый закон Ньютона:
Fa + mg + F = 0, где Fa - Архимедова сила, F - искомая сила натяжения
в проекции на некоторую ось, направленную в сторону Fa:
Fa - mg - F = 0
2) пусть высота подъема шара - максимальная, тогда силы, действующие на него, скомпенсированы (аналогично):
Fa - mg = 0
пусть на h(max) плотность воздуха равна p'(в) = p(в) / 2.
составим систему уравнений:
p(в) g V = F + mg
p'(в) g V = mg
вычитаем из первого уравнения второе
gV (p(в) - p'(в)) = F
F = p(в) g V / 2.
3) по уравнению Менделеева-Клапейрона (пусть воздух - идеальный газ):
P V = m R T / M
делим на объем обе части
P = p R T / M => p = P M / R T.
молярная масса воздуха M = 29*10^-3 кг/моль
F = P M g V / 2 R T
F = 10^5 * 29 * 6 / 2 * 8,31 * 273,
F = 3 834,913 H ≈ 3,8 кН