2017-08-04
Поршень массой $m$ находится в равновесии посередине герметично закрытого цилиндра (см. рисунок). В каждой половине цилиндра находится $\nu$ молей газа, имеющего абсолютную температуру $T$. Определите период $\tau$ малых колебаний поршня, считая, что температура газа при колебаниях остается неизменной. Трением можно пренебречь.
Решение:
При малых смещениях $x$ поршня от положения равновесия (когда $x \ll l$) уравнение $ma = F = - S \Delta p$ (где $S$ — площадь поршня, $\Delta p$ — разница давлений газа по обе стороны от поршня) приводится к виду $a = - \omega_{0}^{2} x$. А это — стандартное уравнение гармонических колебаний.
Ответ: $\tau = \pi l \sqrt{ \frac{2m}{ \nu RT}}$.