2017-11-06
Из питьевого фонтанчика струя воды бьет вертикально вверх. Площадь поперечного сечения трубки фонтанчика $S_{0}$. Определить площадь сечения струи воды на половине максимальной высоты ее подъема.
Решение:
Вода, вытекающая из сопла фонтанчика, движется далее под действием силы тяжести, и движение любого элемента этой струи описывается теми же законами, что и движение брошенного вверх тела.
Пусть $h$ - высота фонтана. Тогда скорость истечения струи $v_{0} = \sqrt{2gh}$. Скорость струи на половине высоты $v_{1} = \sqrt{gh}$. Количество воды, протекающее через любое сечение струи за некоторое время, должно быть одинаковым. Объем жидкости, протекающий через сечение струи или трубки за время $\Delta t$:
$V = vS \Delta t$.
Поэтому можно написать:
$v_{0} S_{0} \Delta t = v_{1}S_{1} \Delta t, v_{0}S_{0} = v_{1}S_{1}, \sqrt{2gh} S_{0} = \sqrt{gh} S_{1}$,
откуда
$S_{1} = \frac{ \sqrt{2gh}}{ \sqrt{gh}} S_{0} = \sqrt{2}S_{0}$.