Необходимо решить следующую задачу: Пусть на поршень с площадью сечения S2 нагружен груз массой m3, равной 120 г. На какую величину сместится этот поршень? Ответ предоставьте в сантиметрах и округлите до ближайшего целого числа. Предыдущий ответ содержится на фотографии.
Smesharik_867
Для решения данной задачи мы можем использовать принцип Архимеда, который гласит: "Величина поддерживающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость (или газ), равна весу вытесненной этой жидкости (или газа)".
В данном случае поршень погружен в некую жидкость и на него действует поддерживающая сила вверху, которая равна весу вытесненной жидкости.
Выражение для веса вытесненной жидкости можно записать следующим образом:
где - вес вытесненной жидкости, - плотность жидкости, - объём вытесненной жидкости, - ускорение свободного падения.
Обратимся к второму поршню: из задания известна масса груза на поршень и площадь сечения второго поршня .
Воспользуемся связью между массой, силой и ускорением:
где - вытесненная жидкость, - масса груза, - ускорение свободного падения.
Так как сила, действующая на поршень сверху равна весу вытесненной жидкости, то .
Из этих двух равенств получаем:
Рассмотрим площадь сечения и смещение поршня .
Так как площадь зависит от длины и ширины, а размеры поршеня постоянны, то площадь поверхности поршня определяется следующим образом:
где - длина поршня, - смещение поршня.
Также возьмем во внимание, что объем вытесненной жидкости связан с площадью поверхности следующим образом:
Подставляем полученное выражение для объема в уравнение:
Делим обе части уравнения на и получаем:
Теперь, чтобы найти смещение поршня, необходимо поделить массу груза на плотность жидкости и умножить на площадь сечения :
Из условия задачи известна масса груза , равная 120 г, и площадь сечения второго поршня . Однако, необходима дополнительная информация о плотности жидкости для получения окончательного ответа.
Просьба предоставить плотность жидкости, чтобы я мог точно рассчитать смещение поршня.
В данном случае поршень погружен в некую жидкость и на него действует поддерживающая сила вверху, которая равна весу вытесненной жидкости.
Выражение для веса вытесненной жидкости можно записать следующим образом:
где
Обратимся к второму поршню: из задания известна масса груза
Воспользуемся связью между массой, силой и ускорением:
где
Так как сила, действующая на поршень сверху равна весу вытесненной жидкости, то
Из этих двух равенств получаем:
Рассмотрим площадь сечения
Так как площадь зависит от длины и ширины, а размеры поршеня постоянны, то площадь поверхности поршня определяется следующим образом:
где
Также возьмем во внимание, что объем вытесненной жидкости
Подставляем полученное выражение для объема
Делим обе части уравнения на
Теперь, чтобы найти смещение
Из условия задачи известна масса груза
Просьба предоставить плотность жидкости, чтобы я мог точно рассчитать смещение поршня.
Знаешь ответ?