Для начала посчитаем объемы отсеков, заполненных газом до и после переворотов, учитывая объем ртути: L1=0.6 м, L2=0.3 м После переворотов: L1'=0.54 м, L2'=0.36 м Так как площадь сосуда постоянна, а для расчетов будем использовать закон Бойля-Мэриота, то площадь сечения сосуда сократится, запишем систему из двух уравнений Бойля-Мэриота для первого и для второго отсеков: 1)0.3po=0.54p' 2)0.6po=0.36(p'+pgh) если состав трубки пребывает в спокойствии, то давление верхнего отсека равно давлению нижнего, исходя из простого равенства сил, тогда давление в нижнем отсеке равно сумме давлений верхнего отсека и столбика ртути. Разделим уравнения друг на друга и найдем таким образом p': 0.72p'=0.36pgh p'=20 400Па Тогда из первого уравнения несложно получить: po=0.54*20400/0.3=36720Па
При движении тела по окружности на тело действует центростремительное ускорение определяемое выражением а = V^2/R. Здесь V – круговая (линейная) скорость тела, R – радиус окружности (расстояние от центра Земли до спутника R = Rз+1700000м) . В нашем случае центростремительным ускорением является ускорение свободного падения на высоте 1700 км. Ускорение свободного падения на поверхности Земли можно найти по формуле gз = G*Mз/Rз^2. Здесь Rз – радиус Земли. Ускорение свободного падения на высоте 1700 км найдем по формуле gв = G*Mз/(Rз+1700000)^2. Теперь можно найти как будет отличаться ускорение gв от gз. gз/gв =(Rз+1700)^2/ Rз^2 Отсюда gв = gз* Rз^2/(Rз+1700000)^2. Таким образом из самой первой формулы найдем, что V^2 = gв*R. Подставив значение gв имеем, что V^2 = gз* Rз^2/(Rз+1700000) и V = корню квадратному из gз* Rз^2/(Rз+1700000) = 9,81*6371000^2/(6371000+1700000) = 7023,9 м/с
Q=4200*2*20=168000Дж=168КДж