Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 9960
2018-11-09 
К водопроводному крану с помощью резиновой трубки прикреплена стеклянная трубка длиной 1 м и сечением $0,3 см^{2}$, загнутая на конце под прямым углом (рис.). Определить угол, на который отклонится трубка от вертикали, если скорость истечения воды равна 2 м/с, а масса трубки составляет 80 г. Упругостью резиновой трубки можно пренебречь.
Решение:
Введем обозначения, как показано на рис. Определим силу отдачи $F$, отклоняющую трубку в направлении, противоположном направлению истечения воды. Объем воды, вытекающей за время $\Delta t$, равен
$\Delta V = Sv \Delta t$,
где $v$ - скорость воды, $S$ - площадь поперечного сечения потока.
Этот объем воды имеет импульс
$\Delta P = Sv \Delta t \rho v$,
где $\rho$ - плотность воды. Но известно, что
$\Delta P = F \Delta t$,
следовательно,
$F = S v^{2} \rho$.
Вес трубки с водой равен
$Q = (M_{тр} + Sl \rho ) g$,
где $M_{тр}$ - масса трубки, $l$ - ее длина.
В состоянии равновесия моменты сил $F$ и $Q$ относительно точки О должны быть равны:
$Fk = P \frac{l}{2}$,
где $P = Q \sin \alpha$.
Подставляя вместо $P$ и $Q$ полученные выражения, находим
$\sin \alpha = \frac{2Sv^{2} }{(M_{тр} + Sl \rho ) g}$.
В числовом выражении $\sin \alpha = 0,2224$ и $\alpha = 12,85^{ \circ}$.
К водопроводному крану с помощью резиновой трубки прикреплена стеклянная трубка длиной 1 м и сечением $0,3 см^{2}$, загнутая на конце под прямым углом (рис.). Определить угол, на который отклонится трубка от вертикали, если скорость истечения воды равна 2 м/с, а масса трубки составляет 80 г. Упругостью резиновой трубки можно пренебречь.
Решение:
Введем обозначения, как показано на рис. Определим силу отдачи $F$, отклоняющую трубку в направлении, противоположном направлению истечения воды. Объем воды, вытекающей за время $\Delta t$, равен
$\Delta V = Sv \Delta t$,
где $v$ - скорость воды, $S$ - площадь поперечного сечения потока.
Этот объем воды имеет импульс
$\Delta P = Sv \Delta t \rho v$,
где $\rho$ - плотность воды. Но известно, что
$\Delta P = F \Delta t$,
следовательно,
$F = S v^{2} \rho$.
Вес трубки с водой равен
$Q = (M_{тр} + Sl \rho ) g$,
где $M_{тр}$ - масса трубки, $l$ - ее длина.
В состоянии равновесия моменты сил $F$ и $Q$ относительно точки О должны быть равны:
$Fk = P \frac{l}{2}$,
где $P = Q \sin \alpha$.
Подставляя вместо $P$ и $Q$ полученные выражения, находим
$\sin \alpha = \frac{2Sv^{2} }{(M_{тр} + Sl \rho ) g}$.
В числовом выражении $\sin \alpha = 0,2224$ и $\alpha = 12,85^{ \circ}$.
