Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4608
2017-10-29 
К водопроводному крану с помощью резиновой трубки присоединена стеклянная трубка длиной 1 м с внутренним поперечным сечением 0,3 $см^{2}$. Трубка изогнута снизу (рис. а). Определить, на какой угол отклонится трубка, если из нее вытекает вода со скоростью 2 м/сек, а масса трубки 80 г.
Решение:
Вытекающая из отверстия струя жидкости действует на трубку с силой $F$ (рис. б) и отклоняет ее па угол $\alpha$. Вес трубки с находящейся в пей жидкостью разложится на силу $N$, стремящуюся вернуть трубку в положение равновесия, и силу $T$, ускоряющую движение жидкости. Равновесие наступит тогда, когда моменты сил $F$ и $N$ относительно точки О будут равны:
$Fl = N \frac{l}{2}$,
откуда
$F = \frac{N}{2}$.
Из $\Delta NCP$ вытекает, что сила $N = P \sin \alpha$. Тогда
$F = \frac{P \sin \alpha}{2}$ и $\sin \alpha = \frac{2F}{P}$.
Если из трубки за время $t$ вытекает количество воды т, то, согласно второму закону Ньютона, $Ft = mv$.
Так как
$m = \rho vt S$
(где $\rho$ — плотность воды), то
$Ft = \rho vtS v$.
Откуда
$F = \rho v^{2}S$.
Вес трубки с жидкостью равен
$P = P_{тр} + P_{ж} = m_{тр}g + \rho glS$.
Подставляя значения $F$ и $P$ в уравнение $\sin \alpha = \frac{2F}{P}$, получим
$\sin \alpha = \frac{2 \rho v^{2}S}{m_{тр}g + \rho glS}$.
После подстановки численных значений
$\sin \alpha = \frac{2 \cdot 1000 кг/м^{2} \cdot 4 м^{2}/сек^{2} \cdot 3 \cdot 10^{-5} м^{2}}{0,08 кг \cdot 9,8 м/сек^{2} + 1000 кг/м^{2} \cdot 9,8 м/сек^{2} \cdot 1 м \cdot 3 \cdot 10^{-5} м^{2}} = 0,222; \alpha = 12^{ \circ} 50^{ \prime}$.
К водопроводному крану с помощью резиновой трубки присоединена стеклянная трубка длиной 1 м с внутренним поперечным сечением 0,3 $см^{2}$. Трубка изогнута снизу (рис. а). Определить, на какой угол отклонится трубка, если из нее вытекает вода со скоростью 2 м/сек, а масса трубки 80 г.
Решение:
Вытекающая из отверстия струя жидкости действует на трубку с силой $F$ (рис. б) и отклоняет ее па угол $\alpha$. Вес трубки с находящейся в пей жидкостью разложится на силу $N$, стремящуюся вернуть трубку в положение равновесия, и силу $T$, ускоряющую движение жидкости. Равновесие наступит тогда, когда моменты сил $F$ и $N$ относительно точки О будут равны:
$Fl = N \frac{l}{2}$,
откуда
$F = \frac{N}{2}$.
Из $\Delta NCP$ вытекает, что сила $N = P \sin \alpha$. Тогда
$F = \frac{P \sin \alpha}{2}$ и $\sin \alpha = \frac{2F}{P}$.
Если из трубки за время $t$ вытекает количество воды т, то, согласно второму закону Ньютона, $Ft = mv$.
Так как
$m = \rho vt S$
(где $\rho$ — плотность воды), то
$Ft = \rho vtS v$.
Откуда
$F = \rho v^{2}S$.
Вес трубки с жидкостью равен
$P = P_{тр} + P_{ж} = m_{тр}g + \rho glS$.
Подставляя значения $F$ и $P$ в уравнение $\sin \alpha = \frac{2F}{P}$, получим
$\sin \alpha = \frac{2 \rho v^{2}S}{m_{тр}g + \rho glS}$.
После подстановки численных значений
$\sin \alpha = \frac{2 \cdot 1000 кг/м^{2} \cdot 4 м^{2}/сек^{2} \cdot 3 \cdot 10^{-5} м^{2}}{0,08 кг \cdot 9,8 м/сек^{2} + 1000 кг/м^{2} \cdot 9,8 м/сек^{2} \cdot 1 м \cdot 3 \cdot 10^{-5} м^{2}} = 0,222; \alpha = 12^{ \circ} 50^{ \prime}$.
