В сосуде, вертикальное сечение которого изображено на рисунке, находятся в равновесии два невесомых поршня, соединенные невесомой нерастяжимой нитью. Пространство между поршнями заполнено жидкостью, плотность которой кг/м
. Найти силу натяжения нити
, если площади поршней
м
и
м
, а длина нити
м. Трением поршней о стенки сосуда пренебречь, ускорение свободного падения
м/с
.
Сделаем рисунок с изображением сил.
Здесь и
– сила давления воды на поршни,
и
– сила давления атмосферы на поршни,
– сила натяжения нити.
Запишем второй закон Ньютона с учётом, что поршни невесомые и система находится в равновесии
Сила давления равна
где – давление,
– площадь поршня.
Спроецируем вторые законы Ньютона на вертикальную ось :
При этом , тогда
Вычитая из второго первое, получим
Подставим числа из условия