Каково время введения раствора, если поршень горизонтально расположенного шприца имеет площадь s = 1,5 см2, отверстие в игле шприца имеет площадь s2 = 0,8 мм2, ход поршня составляет l = 5 см, на поршень действует постоянная сила f = 5 Н, а плотность раствора ρ = 1 г/см3?
Сверкающий_Джинн
Чтобы вычислить время введения раствора, мы можем воспользоваться законом Паскаля и формулой для вычисления объема жидкости, пройдущего через иглу за единицу времени.
Закон Паскаля гласит, что давление в жидкости передается одинаково во всех направлениях. Таким образом, давление, создаваемое силой, действующей на поршень, будет передаваться и на раствор в шприце.
Давление, создаваемое силой на поршень, можно вычислить с помощью формулы:
\[P = \dfrac{F}{S},\]
где P - давление, F - сила, S - площадь поршня. Подставляя известные значения, получаем:
\[P = \dfrac{5\ Н}{1,5\ см^2}.\]
Так как давление передается одинаково во всех точках жидкости, давление на раствор в шприце будет таким же, как на поршень.
С помощью этой информации, мы можем использовать формулу для объемного расхода жидкости через отверстие иглы:
\[Q = v \cdot S_2,\]
где Q - объемный расход, v - скорость потока жидкости, S2 - площадь отверстия иглы. Подставляя известные значения, получаем:
\[Q = v \cdot 0,8 мм^2.\]
Так как мы ищем время введения раствора, мы можем использовать формулу для вычисления объема жидкости, прошедшего через иглу за единицу времени:
\[V = Q \cdot t,\]
где V - объем жидкости, прошедший через иглу, t - время. Подставляя известные значения, получаем:
\[V = 1\ см^3.\]
Теперь мы можем объединить все полученные формулы и выразить время:
\[1\ см^3 = v \cdot 0,8 мм^2 \cdot t.\]
Переводим площадь отверстия иглы в сантиметры квадратные:
\[1\ см^3 = v \cdot 0,08 см^2 \cdot t.\]
Разделим обе части уравнения на \(0,08\ см^2\):
\[t = \dfrac{1\ см^3}{v \cdot 0,08 см^2}.\]
Для вычисления значения скорости потока жидкости v, нам понадобится также учесть плотность раствора. Мы знаем, что плотность раствора равна:
\[\rho = \dfrac{m}{V},\]
где m - масса раствора, V - его объем. Подставляя известные значения, получаем:
\[1 г/см^3 = \dfrac{m}{1\ см^3},\]
\[m = 1\ г.\]
Для вычисления массы r мы можем использовать формулу:
\[m = \rho \cdot V,\]
\[1\ г = 1 г/см^3 \cdot V,\]
\[V = 1\ см^3.\]
Теперь мы можем найти скорость потока жидкости v, используя формулу:
\[v = \dfrac{l}{t}.\]
Подставляя известные значения, получаем:
\[v = \dfrac{5\ см}{t}.\]
Таким образом, мы имеем следующую систему уравнений:
\[t = \dfrac{1\ см^3}{v \cdot 0,08 см^2},\]
\[v = \dfrac{5\ см}{t}.\]
Подставим уравнение для v в первое уравнение:
\[t = \dfrac{1\ см^3}{\left(\dfrac{5\ см}{t}\right) \cdot 0,08 см^2},\]
\[t = \dfrac{25\ см^3}{0,08 см^2},\]
\[t = 312,5\ секунд.\]
Таким образом, время введения раствора составляет 312,5 секунды.
Закон Паскаля гласит, что давление в жидкости передается одинаково во всех направлениях. Таким образом, давление, создаваемое силой, действующей на поршень, будет передаваться и на раствор в шприце.
Давление, создаваемое силой на поршень, можно вычислить с помощью формулы:
\[P = \dfrac{F}{S},\]
где P - давление, F - сила, S - площадь поршня. Подставляя известные значения, получаем:
\[P = \dfrac{5\ Н}{1,5\ см^2}.\]
Так как давление передается одинаково во всех точках жидкости, давление на раствор в шприце будет таким же, как на поршень.
С помощью этой информации, мы можем использовать формулу для объемного расхода жидкости через отверстие иглы:
\[Q = v \cdot S_2,\]
где Q - объемный расход, v - скорость потока жидкости, S2 - площадь отверстия иглы. Подставляя известные значения, получаем:
\[Q = v \cdot 0,8 мм^2.\]
Так как мы ищем время введения раствора, мы можем использовать формулу для вычисления объема жидкости, прошедшего через иглу за единицу времени:
\[V = Q \cdot t,\]
где V - объем жидкости, прошедший через иглу, t - время. Подставляя известные значения, получаем:
\[V = 1\ см^3.\]
Теперь мы можем объединить все полученные формулы и выразить время:
\[1\ см^3 = v \cdot 0,8 мм^2 \cdot t.\]
Переводим площадь отверстия иглы в сантиметры квадратные:
\[1\ см^3 = v \cdot 0,08 см^2 \cdot t.\]
Разделим обе части уравнения на \(0,08\ см^2\):
\[t = \dfrac{1\ см^3}{v \cdot 0,08 см^2}.\]
Для вычисления значения скорости потока жидкости v, нам понадобится также учесть плотность раствора. Мы знаем, что плотность раствора равна:
\[\rho = \dfrac{m}{V},\]
где m - масса раствора, V - его объем. Подставляя известные значения, получаем:
\[1 г/см^3 = \dfrac{m}{1\ см^3},\]
\[m = 1\ г.\]
Для вычисления массы r мы можем использовать формулу:
\[m = \rho \cdot V,\]
\[1\ г = 1 г/см^3 \cdot V,\]
\[V = 1\ см^3.\]
Теперь мы можем найти скорость потока жидкости v, используя формулу:
\[v = \dfrac{l}{t}.\]
Подставляя известные значения, получаем:
\[v = \dfrac{5\ см}{t}.\]
Таким образом, мы имеем следующую систему уравнений:
\[t = \dfrac{1\ см^3}{v \cdot 0,08 см^2},\]
\[v = \dfrac{5\ см}{t}.\]
Подставим уравнение для v в первое уравнение:
\[t = \dfrac{1\ см^3}{\left(\dfrac{5\ см}{t}\right) \cdot 0,08 см^2},\]
\[t = \dfrac{25\ см^3}{0,08 см^2},\]
\[t = 312,5\ секунд.\]
Таким образом, время введения раствора составляет 312,5 секунды.
Знаешь ответ?