Труба со ртутью

Question

Труба имеет площадь внутреннего сечения $S_0=36$ см$^2$. Её ставят вертикально, в нижний конец вровень с краем задвигают цилиндрический поршень массой $M=2{,}5$ кг и закрепляют его там. Затем трубу аккуратно опускают нижним концом в сосуд, заполненный ртутью. Площадь внутреннего сечения сосуда $S=2170$ см$^2$. После этого поршень освобождают. Плотность поршня меньше плотности ртути, он может скользить внутри трубы без трения и в конце концов устанавливается в равновесии (рис. 1). Атмосферное давление $P_0=101{,}9$ кПа. Определите:

Расстояние $h_0$ от нижней поверхности поршня до уровня ртути в сосуде.

Поршень медленно, равномерно поднимают. Вычислите:

Силу $F_1$, с которой надо удерживать поршень, когда его подняли на $H_1=60{,}4$ см (рис. 2).
Разность уровней ртути в трубе и в сосуде $h_2$, когда поршень подняли на $H_2=136{,}9$ см.
Максимально возможное изменение $L_{\max}$ уровня ртути в сосуде за счёт подъёма поршня.

В процессе движения поршня труба остаётся неподвижной, уровень ртути не опускается ниже её нижнего конца. Плотность ртути равна $13{,}55$ г/см$^3$. Ускорение свободного падения примите равным $9{,}8$ м/с$^2$. Ответы вводите с точностью до десятых.

Accepted Answer

1) $h_0 = 5{,}124 \pm 0{,}21$ см; 2) $F_1 = 293{,}601 \pm 0{,}21$ Н; 3) $h_2 = 76{,}734 \pm 0{,}21$ см; 4) $L_{\max} = 13{,}587 \pm 0{,}21$ мм.

Труба со ртутью

Похожие задачи