Задача по механике №48

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 ρ = 103  кг/м3  . Найти силу натяжения нити T  , если площади поршней S1 = 0,1  м2  и S2 = 0,05  м2  , а длина нити l = 0,5  м. Трением поршней о стенки сосуда пренебречь, ускорение свободного падения g = 10  м/с2  .

PIC

Сделаем рисунок с изображением сил.

PIC

Здесь F1  и F2  – сила давления воды на поршни, F атм1  и Fатм2  – сила давления атмосферы на поршни, T  – сила натяжения нити.
Запишем второй закон Ньютона с учётом, что поршни невесомые и система находится в равновесии

F⃗атм1+ ⃗T + ⃗F1 =0

F⃗атм2+ ⃗T + ⃗F2 =0

Сила давления равна

F = pS,

где p  – давление, S  – площадь поршня.
Спроецируем вторые законы Ньютона на вертикальную ось y  :

T + pатмS1 = p1S1

T + pатмS2 = p2S2

При этом p2− p1 = ρgl  , тогда

T S1 +pатм = p1

T- +pатм = p2 S2

Вычитая из второго первое, получим

 T   T                ρgl S2 − S1 = ρgl ⇒ T = (-1--1)-                     S-− S-                      2   1

Подставим числа из условия

T = 1000( кг/м3⋅10-Н/кг⋅0),5 м = 500 Н         ---1-- − --1---         0,05 м2  0,1 м2
Оцените статью
Я решу все!