Гиря продавит уровень в среднем сосуде гидравлической системы, при этом в крайних сосудах уровень керосина поднимется на некоторую дополнительную к начальному уровню высоту\Delta h .
В силу несжимаемости керосина, какой его объём отойдёт из среднего сосуда, такой же объём и поступит в крайние сосуды. Так как крайние сосуды одинаковы, то в каждый из них отойдёт половина объёма керосина, отошедшего из центрального сосуда. Объём в каждом сосуде пропорционален его высоте, поскольку сечение всех сосудов одинаковы. А это значит, что подъём уровня керосина в крайних сосудах будет вдвое меньше, чем опускание его уровня в центральном сосуде с гирей. Итак, уровень керосина в центральном сосуде опустится на2 \Delta h .
В целом, уровни керосина в крайних сосудах будут выше его опустившегося уровня в центральном сосуде на3 \Delta h .
Этот добавочный столб жидкости3 \Delta hбудет создавать такое же дополнительное давление, как и гиря, находящаяся на нижнем уровне, поскольку, в конечном счёте, вся система придёт в гидравлическое равновесие.
Давление добавочного столба жидкости : 3 \rho g \Delta h ,
Давление гири : \frac{mg}{S} ,
Значит: 3 \rho g \Delta h = \frac{mg}{S};
Значит: 3 \rho \Delta h = \frac{m}{S} формула [1] ;
Заметим, что\rho S \Delta h = \frac{m}{3}– это масса керосина, вымещенного в каждый из крайних сосудов.
А всего из центрального сосуда было вымещено\frac{2}{3} m– керосина.
Центр масс вымещенного из центрального сосуда керосина находился ниже начального уровня на\Delta h .
Центр масс вымещенного в крайние сосуды керосина находится выше начального уровня на\frac{ \Delta h }{2} .
Таким образом, в общей сложности вымещенный керосин\frac{2}{3} mподнялся на\frac{3}{2} \Delta h ,а значит, потенциальная энергия керосина увеличилась на\Delta U_K = \frac{2}{3} m g \cdot \frac{3}{2} \Delta h = m g \Delta h .
Потенциальная энергия опустившейся на2 \Delta h ,гири изменилась (уменьшилась) на\Delta U_\Gamma = - 2 m g \Delta h .
Общая механическая энергия в системе изменилась (уменьшилась) на величину общего изменения потенциальной энергии в системе:\Delta U = \Delta U_K + \Delta U_\Gamma = - m g \Delta h .
Это уменьшение общей механической энергии можно объяснить только превращением части механической энергии в тепловую, с промежуточным её превращением в кинетическую, когда гидравлическая система покачивалась и "побулькивала".
Итак:\Delta Q = | \Delta U | = m g \Delta h .
Перемножим последнее уравнение на формулу [1] и получим, что:
3 \rho \Delta h \Delta Q = m g \Delta h \cdot \frac{m}{S};
3 \rho \Delta Q = \frac{ m^2 g }{S};
\Delta Q = \frac{ m^2 g }{ 3 S \rho };
Подставим заданные значения, имея ввиду, что плотность керосина\rho \approx 800кг/м³ :
1. Какое из четырех слов обозначает физическое явление?
Б. Инерция
2. Какое из четырех слов обозначает единицу измерения физической величины?
А. Ватт
3. Какая единица является основной единицей силы в Международной системе?
Б. Ньютон
4. Какой из измерительных приборов вы бы выбрали для того, чтобы измерить длину классной комнаты с наибольшей точностью?
Б. Рулетку
5. Земля вращается вокруг своей оси за...
Б. 1 сутки
6. При нагревании тела расширяются. Чем является процесс расширения по отношению к процессу нагревания?
Б. Следствием
7. Легенда рассказывает, что Г. Галилей для изучения законов свободного падения тел отпускал разные шары с высокой наклонной башни. Как называются такие действия ученых?
Г. Опыты
8. В каком из трех состояний вещества при одной и той же температуре диффузия происходит медленнее?
А. В твердом
9. В каком состоянии вещества скорость беспорядочного движения его молекул увеличивается с повышением температуры?
Б. В газообразном и жидком, но не в твердом
10. Тело сохраняет свой объем, но изменяет форму. В каком состоянии находится вещество, из которого состоит тело?
А. В жидком
11. Тело объемом 10 см3 состоит из вещества плотностью 5 г/см3. Какова масса тела?
В. 50 г
12. С какой силой притягивается к Земле тело массой 2 кг?
В. 19,6 Н
13. Какое давление оказывает столб воды высотой 1м?
В. 9800 Па
14. Какую кинетическую энергию приобретает тело массой 40 кг, если оно движется со скоростью 20 м/с?
А. 8 кДж
15. Три тела одинакового объема полностью погружены в три различные жидкости. Первая
жидкость — масло, вторая — вода, третья — ртуть. В какой жидкости на тела действует большая архимедова сила?
Г. Во всех трех жидкостях на тела действует одинаковая архимедова сила
16. Под действием силы 20 Н тело перемещается на 4 м по направлению действия силы за 2 с. Какую работу совершила сила?
Гиря продавит уровень в среднем сосуде гидравлической системы, при этом в крайних сосудах уровень керосина поднимется на некоторую дополнительную к начальному уровню высоту\Delta h .
В силу несжимаемости керосина, какой его объём отойдёт из среднего сосуда, такой же объём и поступит в крайние сосуды. Так как крайние сосуды одинаковы, то в каждый из них отойдёт половина объёма керосина, отошедшего из центрального сосуда. Объём в каждом сосуде пропорционален его высоте, поскольку сечение всех сосудов одинаковы. А это значит, что подъём уровня керосина в крайних сосудах будет вдвое меньше, чем опускание его уровня в центральном сосуде с гирей. Итак, уровень керосина в центральном сосуде опустится на2 \Delta h .
В целом, уровни керосина в крайних сосудах будут выше его опустившегося уровня в центральном сосуде на3 \Delta h .
Этот добавочный столб жидкости3 \Delta hбудет создавать такое же дополнительное давление, как и гиря, находящаяся на нижнем уровне, поскольку, в конечном счёте, вся система придёт в гидравлическое равновесие.
Давление добавочного столба жидкости : 3 \rho g \Delta h ,
Давление гири : \frac{mg}{S} ,
Значит: 3 \rho g \Delta h = \frac{mg}{S};
Значит: 3 \rho \Delta h = \frac{m}{S} формула [1] ;
Заметим, что\rho S \Delta h = \frac{m}{3}– это масса керосина, вымещенного в каждый из крайних сосудов.
А всего из центрального сосуда было вымещено\frac{2}{3} m– керосина.
Центр масс вымещенного из центрального сосуда керосина находился ниже начального уровня на\Delta h .
Центр масс вымещенного в крайние сосуды керосина находится выше начального уровня на\frac{ \Delta h }{2} .
Таким образом, в общей сложности вымещенный керосин\frac{2}{3} mподнялся на\frac{3}{2} \Delta h ,а значит, потенциальная энергия керосина увеличилась на\Delta U_K = \frac{2}{3} m g \cdot \frac{3}{2} \Delta h = m g \Delta h .
Потенциальная энергия опустившейся на2 \Delta h ,гири изменилась (уменьшилась) на\Delta U_\Gamma = - 2 m g \Delta h .
Общая механическая энергия в системе изменилась (уменьшилась) на величину общего изменения потенциальной энергии в системе:\Delta U = \Delta U_K + \Delta U_\Gamma = - m g \Delta h .
Это уменьшение общей механической энергии можно объяснить только превращением части механической энергии в тепловую, с промежуточным её превращением в кинетическую, когда гидравлическая система покачивалась и "побулькивала".
Итак:\Delta Q = | \Delta U | = m g \Delta h .
Перемножим последнее уравнение на формулу [1] и получим, что:
3 \rho \Delta h \Delta Q = m g \Delta h \cdot \frac{m}{S};
3 \rho \Delta Q = \frac{ m^2 g }{S};
\Delta Q = \frac{ m^2 g }{ 3 S \rho };
Подставим заданные значения, имея ввиду, что плотность керосина\rho \approx 800кг/м³ :
\Delta Q \approx \frac{ 4^2 \cdot 9.8 }{ 3 \cdot 0.02 \cdot 800 }Дж= \frac{ 16 \cdot 9.8 }{ 3 \cdot 16 }Дж= \frac{ 9.8 }{ 3 }Дж\approx 3.3Дж ;
О т в е т :\Delta Q \approx 3.3Дж .
Объяснение:
1. Какое из четырех слов обозначает физическое явление?
Б. Инерция
2. Какое из четырех слов обозначает единицу измерения физической величины?
А. Ватт
3. Какая единица является основной единицей силы в Международной системе?
Б. Ньютон
4. Какой из измерительных приборов вы бы выбрали для того, чтобы измерить длину классной комнаты с наибольшей точностью?
Б. Рулетку
5. Земля вращается вокруг своей оси за...
Б. 1 сутки
6. При нагревании тела расширяются. Чем является процесс расширения по отношению к процессу нагревания?
Б. Следствием
7. Легенда рассказывает, что Г. Галилей для изучения законов свободного падения тел отпускал разные шары с высокой наклонной башни. Как называются такие действия ученых?
Г. Опыты
8. В каком из трех состояний вещества при одной и той же температуре диффузия происходит медленнее?
А. В твердом
9. В каком состоянии вещества скорость беспорядочного движения его молекул увеличивается с повышением температуры?
Б. В газообразном и жидком, но не в твердом
10. Тело сохраняет свой объем, но изменяет форму. В каком состоянии находится вещество, из которого состоит тело?
А. В жидком
11. Тело объемом 10 см3 состоит из вещества плотностью 5 г/см3. Какова масса тела?
В. 50 г
12. С какой силой притягивается к Земле тело массой 2 кг?
В. 19,6 Н
13. Какое давление оказывает столб воды высотой 1м?
В. 9800 Па
14. Какую кинетическую энергию приобретает тело массой 40 кг, если оно движется со скоростью 20 м/с?
А. 8 кДж
15. Три тела одинакового объема полностью погружены в три различные жидкости. Первая
жидкость — масло, вторая — вода, третья — ртуть. В какой жидкости на тела действует большая архимедова сила?
Г. Во всех трех жидкостях на тела действует одинаковая архимедова сила
16. Под действием силы 20 Н тело перемещается на 4 м по направлению действия силы за 2 с. Какую работу совершила сила?
В. 80 Дж