Пробирку высотой 50 см переворачивают вверх дном и погружают открытым концом в воду на половину высоты. При этом в пробирку затекает столбик воды высотой 5 см (см. рис). Атмосферное давление равно 100 кПа, плотность воды 1000 кг/м3, ускорение свободного падения 10 Н/кг. Найдите давление воздуха внутри пробирки. Ответ выразите в килопаскалях, округлите до целого числа. Ответ Найдите силу, с которой воздух давит изнутри на плоское дно пробирки, если её можно считать цилиндром с внутренним радиусом 1 см. Ответ выразите в ньютонах, округлите до целого числа. Ответ
Ответы
Ответ:
давление = 102 кПа
сила = 32 Н
Объяснение:
Столб воды, создающий избыточное давление в пробирке Н составляет:
Н = 50 - 25 - 5 = 20 см = 0,2 м
Давление, которое создает этот столб Р = р0*g*H , где р0 - плотность воды, g - ускорение свободного подения, Н - найденная выше высота столба воды. Подставляя данные в условии значения, получаем:
Р = 1000 кг/м3 * 10 м/с2 * 0,2 м = 2000 Н/м2 = 2 кПа
Полученную величину избыточного давления, надо дабавить к атмосферному давлению (Р атм), изначально бывшему в пробирке, таким образом, давление в пробирке, после погружения в воду, как показано на рис. 1, ( Р1) составит:
Р1 = Р атм + Р = 100 кПа + 2 кПа = 102 кПа
Сила, с которой воздух давит на дно пробирки (F) составляет:
F = P1 * S, где S - площадь дна пробирки.
S = пи* R^2, где R - радиус дна пробирки, пи = 3,14
Таким образом,
F = 102 000 Па * 3,14 * 0,01*0,01 = 3,14 * 10,2 = 32,028 Н = 32 Н