Демина Н. Ф., Омарова Ж. М. Физикадан олимпиадалық есептерді шығару әдістемесі
-9-ШЫ СЫНЫП ЕСЕПТЕРІН ШЫҒАРУ ӘДІСІ
жүктеу/скачать 1,08 Mb.
|
Демина Н. Ф., Омарова Ж. М. Физикадан олимпиадалы есептерді шы (1)
7-9-ШЫ СЫНЫП ЕСЕПТЕРІН ШЫҒАРУ ӘДІСІ«Гидростатика» бөлімі бойынша есептерді шығарудың ерекше әдістері 1. Суы бар ашық ыдысқа ашық стақан батырылады: бір рет түбімен жоғары қарай, ал келесісі түбімен астыға (сурет 21) бір тереңдікке батырылады. Осы екі жағдайда, стақанды батырған кезде, қайсысында көп жұмыс атқарылды. (Су ыдыстан ағып кетпейді, және түбімен төменге батырылған стақанға су құйылмайды.)
Шешімі: Стақан суға батырылған кезде, стақанның суға батуымен оны батыру үшін түсірілген күші жоғарылайды, өйткені кері итеруші күш арта бастайды. Алайда екі жағдайда қарастырылған күш бірдей емес: бірінші жағдайда стақан ішіндегі ауа сығылады және су ішінара стақанға кіреді. Осылайша, бірінші жағдайда стақандардың суға бірдей батырылған кездегі сығылған көлемі аз, демек көтергіш күші және оған тен кұш те аз, стақанды батыруға арналған күштің жұмысы бірдей түсірілген биіктікте аз болғаны. 2. Поршеннің салмағы P = 30 Н,радиусы r = 1 см жұқа қабырғалы түтікке тесігі бар R = 4 см радиусы дөңгелек дискке салынған.Поршень тығыз және үйкеліссіз стақанға кіруі мүмкін және алғашында стақанның төменгі жағында жатады. Поршень қандай Н биіктікке көтеріледі, егер трубкаға m=700 г суды құйса? Шешімі:
Барлық су поршеньді толтырмайды, оның жарты бөлігі түтікте қалады және қысым күшін тудырады, поршень салмағын теңестіріп.Осы негізінде, жазып алуға болады: Нәтижесінде, поршень биіктікке көтеріледі Түбінің ауданы 100 см2 болатын цилиндрлік ыдысқа сұйықтық құйылады, тығыздығы 1,2 г/см3. Оның ішінде массасы 300 г болатын мұз түйіршігі жүзіп жүр. Мұз салдарынан ыдыс түбі қаншалықты қысымды сезеді? Мұз ерігенде ыдыс түбіне түсірілген қысым қалай өзгереді? S=100 см2= 10-2 м2;
Шешімі: Мұздың жүзу шарты FАрх=mмg. Архимед заңы бойынша кері итеруші күш FАрх=ρgV', мұндағы V' – суға батқан бөлігінің көлемі. Егер мұз ыдыста болмаған жағдайда, онда сұйықтықтың деңгейі мынаған тең болар еді h1 және V'=S(h-h1). Түбіне түсірілген қысым мынаған тең болар еді P1=ратм+ρgh1. Мұз барда түбіне түсірілетін қысым P1=ратм+ρgh. Қысым айырмашылығы ∆р1=P2-P1=ρg(h-h1)=ρgV'/S= FАрх/S=mмg/S= =. Мұз еріген кезде, соның нәтижесіндегі су сұйықтық бетінде таралады (h1 тереңдікте болады) қалындығы ∆h тегіс қабаты. Енді түбіне түсірілген қысым р'=ратм+ρgh1+ρсg∆h. Анықтау бойынша, тығыздығы ρс=mм/Vс=mм/(S∆h). Бұдан ρс∆h=mм/S. Сондықтан, р'=ратм+ρgh1+mмg/S. Қажетті қысым айырмасы ∆р2=р'-р2=ратм+ρgh1+ mмg/S-ратм-ρgh=р1+ mмg/S-р2= mмg/S-(р2-р1)=0. Су көлемінің азаюына қарамастан, мұз еріген кезде, түбіне түсірілген жалпы қысымы өзгерген жоқ (мұз көлемімен салыстырғандағы). Тығыздығы ρ1 және ρ2 екі араласпайтын сұйықтықтар ыдыста бар, бұл сұйықтықтар қабатының қалыңдығы тиісінше h1 және h2 тең. Ыдысқа сұйықтық бетінен кішкене аққыш зат түсіреді. Сұйықтық бетінен ыдысқа сумақайлық кішентай денені түсіреді, жылдамдағы нөлге тенелген кезде, дене түбіне түседі. Дененің жасалынған материал қалындығы қандай? Шешімі. Энергияның сақталу заңынан: Е2-Е1=А, мүнда А – сыртқы күш жұмысы. Берілген есепте Е2=0 (Жердің потенциалды энергия тартылысы түбінен саналады), сондықтан mg(h1-h2)=FA1h1+FA2h2, мұда FА1,2 – денеге әсерін тигізетін Архимед күші. Нәтижесінде
Ортасынан қалқанмен бөлінген h=1 м деңгейіне дейін сумен толтырылған бассейн ауданы S=100 м2. Бассейнді 1/3 бөлікке бөлетіндей етіп қалқанды жәймен жылжытып отырады. Су қалқаннан өтпейтін болса, қандай жұмыс жасау кере? Шешімі. Ауырлық күшінің жұмысы потенциалдық жүйесінің энергиясына шығынына тең А'=–∆Ер. ∆Ер=Ер2-Ер0, мұндағы Ер2 – соңғы күйдегі судың потенциалдық энергиясы; Ер0 – бастапқы күйдегі судың потенциалдық энергиясы. Потенциалдық энергиясын шыққаннан бастап бассейнінің төменгі деңгейіне түсуіне дейінгі уақыт, Ер2 үшіносыны аламыз: (Потенциалдық энергиясының белгілеуін алғаннан кейін бассейнің екі жағында су массасы бірдей екенің ескереміз. Бұдан жұмысқа мынаны аламыз А= –А'= жүктеу/скачать 1,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|