Поршни на стержне
7/10Поршень массой \(M_1 = 3{,}3\) кг и площадью \(S_1 = 11\) см\(^2\) жёстко соединён невесомым стержнем длиной \(L = 79\) см с поршнем массой \(M_2 = 8{,}9\) кг и площадью \(S_2 = 50\) см\(^2\). Поршни без трения могут скользить в закреплённом сосуде, составленном из двух горизонтальных труб соответствующего диаметра. Изначально они находятся в равновесии на одинаковом расстоянии от места соединения труб (см. рисунок). Пространство между поршнями заполнено идеальным газом, снаружи находится идеальный газ под давлением \(P_0 = 113\) кПа. Поршни сместили вправо на расстояние \(X = 0{,}4\) см. Считайте, что в процессе колебаний температура внутри и снаружи сосуда одинакова и постоянна. Определите:
давление \(P\) газа в пространстве между поршнями до их смещения;
величину возвращающей силы \(F\), действующей на поршни сразу после смещения;
на сколько процентов мы ошибёмся в вычислении \(F\), если будем считать её прямо пропорциональной смещению \(X\);
период колебаний поршней \(T\) после смещения (в гармоническом приближении).

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаГаз между поршнями сжимается и расширяется при смещении; возвращающая сила равна разности давлений на поршни, умноженной на их площади.
Ответ1) \(P = 113 \pm 0{,}2\) кПа; 2) \(F = 2{,}8347 \pm 0{,}011\) Н; 3) \(\delta = 0{,}6479 \pm 0{,}011\) %; 4) \(T = 0{,}8217 \pm 0{,}011\) с.
Похожие задачи
- «Золотая середина» СПбГУ 2010/11, 10 кл.
- «Золотая середина» СПбГУ 2010/11, 11 кл.
- Два цилиндра с общей тягой СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Поршень в горизонтальном сосуде поставили вертикально Курчатов 2013/14, 11 кл.
- Поршень в сосуде с газом «Шаг в будущее» 2014/15, 11 кл.
- Поршень в цилиндре с ускорением «Бельчонок» 2015/16, 11 кл.