Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12518
2020-01-08 
К концу вертикальной водопроводной трубы при помощи короткого отрезка резиновой трубки прикреплена стальная насадка массой $M$. При каком расходе воды насадка будет горизонтальной? Площадь сечения насадки $S$, длина ее $l$. Трением пренебречь.
Решение:
Рассмотрим силы, действующие на горизонтальную насадку (см. рисунок). Это две силы $F$ давления воды в изгибах насадки, сила веса воды $\rho lSg$ и сила тяжести самой насадки $Mg$.
Для силы $F$ из второго закона Ньютона, записанного для массы воды $\Delta m$, которая движется со скоростью $v$, получаем
$F = \frac{ \Delta m}{ \Delta t} v \sqrt{2} = \frac{ \Delta m}{ \Delta t} \frac{ \Delta m}{ \Delta t} \frac{1}{ \rho S} \sqrt{2} = \frac{Q^{2} \sqrt{2} }{ \rho S}$,
где $Q = \frac{ \Delta m}{ \Delta t}$ - искомый расход воды.
При равновесии сумма моментов всех действующих на насадку сил относительно оси вращения, проходящей через точку А, равна нулю:
$(Mg + \rho lSg) \frac{l}{2} - \frac{F}{ \sqrt{2} }l = 0$.
Отсюда, с учетом выражения для $F$, получаем
$Q = \sqrt{ \rho Sg \frac{M + \rho lS}{2}}$.
К концу вертикальной водопроводной трубы при помощи короткого отрезка резиновой трубки прикреплена стальная насадка массой $M$. При каком расходе воды насадка будет горизонтальной? Площадь сечения насадки $S$, длина ее $l$. Трением пренебречь.
Решение:
Рассмотрим силы, действующие на горизонтальную насадку (см. рисунок). Это две силы $F$ давления воды в изгибах насадки, сила веса воды $\rho lSg$ и сила тяжести самой насадки $Mg$.
Для силы $F$ из второго закона Ньютона, записанного для массы воды $\Delta m$, которая движется со скоростью $v$, получаем
$F = \frac{ \Delta m}{ \Delta t} v \sqrt{2} = \frac{ \Delta m}{ \Delta t} \frac{ \Delta m}{ \Delta t} \frac{1}{ \rho S} \sqrt{2} = \frac{Q^{2} \sqrt{2} }{ \rho S}$,
где $Q = \frac{ \Delta m}{ \Delta t}$ - искомый расход воды.
При равновесии сумма моментов всех действующих на насадку сил относительно оси вращения, проходящей через точку А, равна нулю:
$(Mg + \rho lSg) \frac{l}{2} - \frac{F}{ \sqrt{2} }l = 0$.
Отсюда, с учетом выражения для $F$, получаем
$Q = \sqrt{ \rho Sg \frac{M + \rho lS}{2}}$.
