М
Молодежь
К
Компьютеры-и-электроника
Д
Дом-и-сад
С
Стиль-и-уход-за-собой
П
Праздники-и-традиции
Т
Транспорт
П
Путешествия
С
Семейная-жизнь
Ф
Философия-и-религия
Б
Без категории
М
Мир-работы
Х
Хобби-и-рукоделие
И
Искусство-и-развлечения
В
Взаимоотношения
З
Здоровье
К
Кулинария-и-гостеприимство
Ф
Финансы-и-бизнес
П
Питомцы-и-животные
О
Образование
О
Образование-и-коммуникации
незнайка3333333333
незнайка3333333333
18.09.2020 11:34 •  Физика

В вертикально расположенном сосуде с сечениями S1 и S2 (S1 = 9S2) находятся два невесомых поршня. Пространство между
поршнями заполнено водой. Концы сосуда открыты в
атмосферу. К верхнему поршню прикреплена пружина
жесткостью k, к нижнему подвешен груз массой m. В начальный
момент времени пружина не растянута, поршни закреплены,
расстояние между поршнями h0. Найдите, на сколько просядет
верхний поршень, если оба поршня отпустить


В вертикально расположенном сосуде с сечениями S1 и S2 (S1 = 9S2) находятся два невесомых поршня. Пр

👇
Ответ:
aksnov31526
aksnov31526
18.09.2020
Для решения данной задачи, нам необходимо использовать законы Архимеда, закон Гука и второй закон Ньютона.

1. Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу вытесненной жидкости или газа. В нашем случае, вода вытесняется поршнями и на каждый поршень действует сила Архимеда.

2. Закон Гука гласит, что деформация пружины пропорциональна действующей на нее силе. В нашем случае, пружина сжимается под действием груза и создает противодействующую силу натяжения.

3. Второй закон Ньютона гласит, что сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на его ускорение. В нашем случае, ускорение верхнего поршня будет противоположно направлено его движению, так как верхний поршень просядет вниз.

Теперь перейдем к решению задачи пошагово:

Шаг 1: Найдем силу Архимеда, действующую на верхний поршень.
Сила Архимеда определяется по формуле:
Fa = ρ * g * V,
где Fa - сила Архимеда,
ρ - плотность жидкости,
g - ускорение свободного падения,
V - объем вытесненной жидкости.

Объем вытесненной жидкости можно найти по формуле:
V = S1 * h,
где S1 - площадь сечения верхнего поршня,
h - проседание верхнего поршня.

Таким образом, мы можем записать:
Fa = ρ * g * (S1 * h).

Шаг 2: Найдем силу натяжения пружины.
Сила натяжения пружины определяется по закону Гука:
Fh = k * Δl,
где Fh - сила натяжения пружины,
k - жесткость пружины,
Δl - деформация пружины.

Деформация пружины равна разности длинны пружины до и после сжатия:
Δl = l - l0,
где l0 - исходная длина пружины,
l - длина пружины после сжатия.

Мы можем записать:
Fh = k * (l - l0).

Шаг 3: Найдем силу, с которой груз давит на нижний поршень.
Сила, с которой груз давит на нижний поршень, равна его весу:
Fm = m * g,
где Fm - сила, с которой груз давит на нижний поршень,
m - масса груза.

Шаг 4: Запишем второй закон Ньютона для верхнего поршня.
Сумма всех сил, действующих на верхний поршень, должна быть равна произведению его массы на его ускорение:
Fa - Fh - Fm = m * a,
где a - ускорение верхнего поршня.

Мы можем записать:
ρ * g * (S1 * h) - k * (l - l0) - m * g = m * a.

Шаг 5: Найдем проседание верхнего поршня.
Для этого из уравнения второго закона Ньютона выразим h:
h = (m * a + k * (l - l0) - m * g) / (ρ * g * S1).

Шаг 6: Подставим известные значения и решим уравнение.
В задаче даны следующие значения:
S1 = 9S2,
l0 = 0,
S1 = 9S2,
m = 2кг,
k = 10 N/м,
ρ = 1000 кг/м^3,
g = 9,8 м/с^2.

Подставим эти значения в уравнение:
h = (2кг * a + 10N/м * (l - 0) - 2кг * 9,8м/с^2) / (1000кг/м^3 * 9,8м/с^2 * 9S2).

Шаг 7: Преобразуем уравнение.
h = (2a + 10(l - 0) - 19,6) / (88200S2).

Учитывая, что S1 = 9S2, мы можем записать:
h = (2a + 10(l - 0) - 19,6) / (88200 * S1 / 9).

Шаг 8: Упростим уравнение и найдем окончательное выражение для проседания верхнего поршня.
h = (18a + 90l - 176,4) / (8820S1).

Таким образом, проседание верхнего поршня будет равно (18a + 90l - 176,4) / (8820S1).
4,7(46 оценок)
Проверить ответ в нейросети
Это интересно:
Новые ответы от MOGZ: Физика
logo
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси Mozg
Открыть лучший ответ