Під дією сили 50Н дріт довжиной 2.5 м і площею поперечного перерізу 2.5×10 -6м² видовжилася нв 1 мм . Визначте модуль Юнга​

Дано: m = 0,3 кг   T0 = 320 K   3P0 (до) = P0 (после)   A - ?  ΔU - ?

Решение:

1) Целесообразно разделить задачу на два отрезка: изохорный процесс и изобарный.

Ясно, что при изохорном процессе работа не совершается и нам нужно рассматривать только изобарный процесс.

Получаем: A = P ΔV.

Преобразуем по Менделееву-Клапейрону: A = m R (T - T0) / M.

По условию, конечная температура равна начальной, т.е. T = 320 K. Начальная температура T0 - это конечная температура при изохорном процессе.

Так как процесс изохорный, то по закону Шарля получаем: 

3 P0 / T0 = P0 / T <=> 3T = T0 => T = T0 / 3 = 320 / 3 = 106,6 K

Теперь можем посчитать работу газа.

A = 3*10^-1 * 8,31 * 213,4 / 32*10^-3 = 16 625, 193 Дж

2) ΔU = 0, так как изменения температуры не происходит.

Используем известную закономерность - давление падает на 1мм.рт.ст.=133,3Па каждые 12 метров.

Разница давлений на дне и поверхности:

109 297 Па - 103 965 Па = 5 332 Па

Количество мм.рт.ст. в этой разнице:

5 332 : 133,3 = 40 (мм.рт.ст.)

Глубина шахты:

12 * 40 = 480 м

2)

Дано: Р = 760 мм  

рт ст = 101308 Па  

S = 2800 см2 = 0,28 м2

Несмотря на большое условие этой задачи, для ее решения нам необходима всего одна формула:

Р = F/S, F = РS = 101308 • 0,28 = 28366 Н = 28,4 кН

ответ: F= 28,4 кН

3)Вспомним, что такое давление:

p=F/S

Будем считать, что Земля имеет форму шара, а не геоида. Тогда найдём площадь поверхности:

S=4пR²

Пускай m - масса атмосферы. Давит она с силой mg. Тогда:

mg=pS

m= 4pпR²/g

Около 5 * 10^18 кг получается.

4)  Через каждые 12 м высоты давление изменяется на 1 мм рт ст

Общее изменение давления Δp=840/12=70 мм рт ст

Если на поверхности 760 мм рт ст тогда внизу шахты давление

760+70=830 мм рт ст

Если в паскалях, то 1 мм рт ст соответствует 133,3 Па

Значит 830*133,3=110639 Па