В горизонтальную трубку с площадью сечения 20 см2 налита вода, и с одного конца входит поршень. Какова сила, с которой струя воды выталкивается из отверстия на другом конце трубки, если площадь отверстия составляет 5 мм2, а на поршень действует сила 4 кг?

Физика 11 класс Гидростатика и гидродинамика физика 11 класс гидростатика сила поршня давление жидкости площадь сечения выталкивающая сила струя воды трубка с водой закон Паскаля физические задачи Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Паскаля и формулу для расчета силы, действующей на струю воды, выталкиваемую из отверстия. Давайте разберем шаги решения.

Шаг 1: Преобразование единиц измерения

• Сначала преобразуем площади в квадратные метры:
• Площадь сечения трубки: 20 см² = 20 / 10000 = 0.002 м²
• Площадь отверстия: 5 мм² = 5 / 1000000 = 0.000005 м²

Шаг 2: Определение силы, действующей на поршень

• На поршень действует сила 4 кг. Переведем это в ньютоны:
• Сила (в ньютонах) = масса (кг) × g (ускорение свободного падения, примерно 9.81 м/с²).
• Сила = 4 кг × 9.81 м/с² = 39.24 Н.

Шаг 3: Применение закона Паскаля

• Согласно закону Паскаля, давление в жидкости передается равномерно во всех направлениях.
• Давление (P) на поршень можно найти по формуле: P = F / S, где F – сила, а S – площадь.
• Подставим значения:
• P = 39.24 Н / 0.002 м² = 19620 Па (Паскаль).

Шаг 4: Определение силы струи воды

• Теперь найдем силу, с которой струя воды выталкивается из отверстия:
• Эта сила также можно найти через давление и площадь отверстия:
• F = P × S, где S – площадь отверстия.
• Подставим значения:
• F = 19620 Па × 0.000005 м² = 0.0981 Н.

Ответ: Сила, с которой струя воды выталкивается из отверстия, составляет 0.0981 Н.