Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 10560
2019-05-21 
На рисунке изображен большой бак с водой, у которого сбоку внизу выведена длинная трубка с краном на конце. Оценить, на какое давление должен быть рассчитан кран, чтобы его не выбило потоком воды при быстром закрывании (рис.).
Решение:
Когда кран быстро закрывается, по воде в трубке бежит волна сжатия, останавливающая воду. Скорость этой волны равна скорости звука в воде $c$. Пусть $S$ - сечение трубки, тогда за время $\Delta t$ останавливается объем воды, равный $cS \Delta t$. Воде при этом передается импульс, равный по абсолютной величине импульсу этого объема до остановки, то есть $\Delta p = cS \Delta t \rho v$. Здесь $\rho$ - плотность воды, a $v$-скорость ее течения до остановки. Сила, действующая на кран, есть, очевидно, $F = \frac{ \Delta p}{ \Delta t} = Sc \rho v$, а давление $\frac{F}{s} = c \rho v$. Заметьте еще, что скорость вытекания воды при открытом кране $v$ может быть связана с высотой столба жидкости в баке.
На рисунке изображен большой бак с водой, у которого сбоку внизу выведена длинная трубка с краном на конце. Оценить, на какое давление должен быть рассчитан кран, чтобы его не выбило потоком воды при быстром закрывании (рис.).
Решение:
Когда кран быстро закрывается, по воде в трубке бежит волна сжатия, останавливающая воду. Скорость этой волны равна скорости звука в воде $c$. Пусть $S$ - сечение трубки, тогда за время $\Delta t$ останавливается объем воды, равный $cS \Delta t$. Воде при этом передается импульс, равный по абсолютной величине импульсу этого объема до остановки, то есть $\Delta p = cS \Delta t \rho v$. Здесь $\rho$ - плотность воды, a $v$-скорость ее течения до остановки. Сила, действующая на кран, есть, очевидно, $F = \frac{ \Delta p}{ \Delta t} = Sc \rho v$, а давление $\frac{F}{s} = c \rho v$. Заметьте еще, что скорость вытекания воды при открытом кране $v$ может быть связана с высотой столба жидкости в баке.
