Задачи › Сосуды с поршнями, газ и пружина

Поршни на стержне

  1. Поршни на стержне

    Интернет-олимпиада 2019/20, 11 кл.
    7/10

    Поршень 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:

    1. давление \(P\) газа в пространстве между поршнями до их смещения;

    2. величину возвращающей силы \(F\), действующей на поршни сразу после смещения;

    3. на сколько процентов мы ошибёмся в вычислении \(F\), если будем считать её прямо пропорциональной смещению \(X\);

    4. период колебаний поршней \(T\) после смещения (в гармоническом приближении).

    Ответы вводите с точностью до сотых. Считайте, что число \(\pi = 3{,}1416\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Газ между поршнями сжимается и расширяется при смещении; возвращающая сила равна разности давлений на поршни, умноженной на их площади.

    Ответ

    1) \(P = 113 \pm 0{,}2\) кПа;  2) \(F = 2{,}8347 \pm 0{,}011\) Н;  3) \(\delta = 0{,}6479 \pm 0{,}011\) %;  4) \(T = 0{,}8217 \pm 0{,}011\) с.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи