Задачи › Гармонические колебания

Ареометр в жидком гелии

  1. Ареометр в жидком гелии

    ВсОШ 2002/03, 10 кл.
    5/10

    В высоком цилиндрическом сосуде радиуса \(R = 4\) см с жидким гелием при температуре, близкой к абсолютному нулю (так что гелий является сверхтекучим и трением можно пренебречь), вертикально плавает ареометр — пластмассовый цилиндр радиуса \(r = 3{,}9\) см и массой \(m = 500\) г. В результате малых колебаний ареометра уровень гелия в сосуде тоже колеблется, причем амплитуда этих колебаний \(x = 1\) мм. Найдите максимальную скорость \(v\) уровня поверхности гелия при этих колебаниях. Считайте, что капиллярными эффектами можно пренебречь, а плотность гелия \(\rho = 122\) кг/м\(^3\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Свяжите смещение ареометра со смещением уровня через сохранение объёма жидкости в узком зазоре. Возвращающая сила — изменение силы Архимеда; масса гелия мала, поэтому период определяется массой ареометра, а \(v_{\max} = \omega x\).

    Ответ

    \(v = rx\sqrt{\dfrac{\pi\rho g}{m}} = 3{,}5\) мм/с

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи