На столе стоит широкий цилиндрический сосуд
211. Полый медный шар (ρ = 8,93 г/см3) весит в воздухе 3 Н, а в воде (ρ’ = 11 /см3) – 2Н. Пренебрегая выталкивающей силой воздуха определите объем внутренней полости шара. 212. На столе стоит цилиндрический сосуд, наполненный водой до уровня H = 20 см от дна. Если в воду (ρ = 1 г/см3) опустить плавать тонкостенный никелевый стакан (ρ` = 8,8 г/см3), то уровень воды поднимается на h = 2,2 см. Определить уровень H1 воды в сосуде, если стакан утопить. 213. По трубе радиусом r = 1,5 см течет углекислый газ (ρ = 7,5 кг/м3) Определите скорость его течения, если за t = 20 мин через поперечное сечение трубы протекает m = 950 г газа. 214. В бочку заливается вода со скоростью 200 см3/с. На дне бочки образовалось отверстие площадью поперечного сечения 0,8 см2. Пренебрегая вязкостью воды, определить уровень воды в бочке. 215. В сосуд заливается вода со скоростью 0,5 л/с. Пренебрегая вязкостью воды, определите диаметр отверстия в сосуде, при котором вода поддерживалась бы в нем на постоянном уровне h = 20 см 216. Бак цилиндрической формы площадью основания 10 м2 и объемом 100 м3 заполнен водой. Пренебрегая вязкостью воды, определить время, необходимое для полного опустошения бака, если на дне бака образовалось круглое отверстие площадью 8 см2. 217. Сосуд в виде полусферы радиусом R = 10 см до краев наполнен водой. На дне сосуда имеется отверстие площадью поперечного сечения S = 4 мм2. Определите время, за которое через это отверстие выльется столько воды, чтобы ее уровень в сосуде понизился на 5 см. 218. Определить работу, которая затрачивается на преодоление трения при перемещении воды объемом V = 1,5 м3 в горизонтальной трубе от сечения с давлением p1 = 40 кПа до сечения с давлением p2 = 20 кПа. 219. В дне сосуда имеется отверстие диаметром d1. В сосуде вода поддерживается на постоянном уровне, равном h. Считая, что струя не разбрызгиваются, и, пренебрегая силами трения в жидкости, определить диаметр струи, вытекающей из сосуда на расстоянии h1 = 2h от его дна. 220. Площадь поршня, вставленного в горизонтально расположенный налитый водой цилиндр, S1 = 1,5 см2, а площадь отверстия S2 = 0,8 мм2. Пренебрегая трением и вязкостью, определить время t, за которое вытечет вода из цилиндра, если на поршень действовать постоянной силой F = 5 H, а ход поршня l = 5 см. Плотность воды ρ = 1000 кг/м3. 224. Для точного измерения малых разностей давления служат U-образные манометры, которые заполнены двумя различными жидкостями. В одном из них при использовании нитробензола (ρ = 1,203 г/см3) и воды (ρ’ = 1,000 г/см3) получили разность уровней Δh = 26 мм. Определите разность давлений. 225. По горизонтальной трубе в направлении, указанном на рисунке стрелкой, течет жидкость. Разность уровней Δh жидкости в манометрических трубках 1 и 2 одинакового диаметра составляет 8 см. Определить скорость течения жидкости по трубе. 226. По горизонтальной трубе переменного сечения течет вода. Площади поперечных сечений трубы на разных её участках соответственно равна S1 = 10 см2 и S2 = 20 см2. Разность уровней Δh воды в вертикальных трубках одинакового составляет 20 см. Определить объем воды, проходящей за 1 с через сечение трубы. 227. Определите, на какую высоту h поднимется вода в вертикальной трубе, впаянной в узкую часть горизонтальной трубы диаметром d2 = 3 см, если в широкой части трубы диаметром d1 = 9 см скорость газа v1 = 25 см/с. 228. Определите разность давлений в широком и узком (d1 = 9 см, d2 = 6 см) коленах горизонтальной трубы, если в широком колене воздух (ρ = 1,29 кг/м3) продувается со скоростью v1 = 6 м/с. 229. Вдоль оси горизонтальной трубки диаметром 3 см, по которой течет углекислый газ (ρ = 7,5 кг/м3), установлена трубка Пито. Пренебрегая вязкостью, определить объем газа, проходящего за 1 с через сечение трубы, если разность уровней в жидкостном манометре составляет Δh = 0,5 см. Плотность жидкости принять равной ρ` = 1000 кг/м3. 230. Через трубку сечением S1 = 100 см2 продувается воздух со скоростью 2 м3/мин. В трубке имеется короткий участок с меньшим поперечным сечением S2 = 20 см2. Определите: 1) скорость v1 воздуха в широкой части трубки, 2) разность уровней Δh воды, используемой в подсоединенном к данной системе манометре. Плотность воздуха ρ = 1,3 кг/м3, воды ρ’ = 1000 кг/м3 231. Пренебрегая вязкостью жидкости, определить скорость истечения жидкости из малого отверстия в стенке сосуда, если высота h уровня жидкости над отверстием составляет 1,5 м. 232. В боковой поверхности цилиндрического сосуда, стоящего на горизонтальной поверхности, имеется отверстие, поперечное сечение которого значительно меньше поперечного сечения самого сосуда. Отверстие расположено на расстоянии h1 = 49 см от уровня воды в сосуде, который поддерживается постоянным, и на расстоянии h2 = 25 см от дна сосуда. Пренебрегая вязкостью воды, определите расстояние по горизонтали от отверстия до места, куда попадает струя воды. 233. На столе стоит наполненный водой широкий цилиндрический сосуд высотой h = 40 см. Пренебрегая вязкостью, определите, на какой высоте от дна сосуда должно располагаться небольшое отверстие, чтобы расстояние по горизонтали от отверстия до места, куда попадает струя воды, было максимальным. 234. Для вытекания струи жидкости из сосуда с постоянной скоростью применяют устройство, приведенное на рисунке (сосуде Мариотта). Определить скорость истечения струи. 235. Площадь соприкосновения слоев текущей жидкости S = 10 см2, коэффициент динамической вязкости жидкости η = 10-3 Па с, а возникающая сила трения между слоями F = 0,1 мН. Определить градиент скорости. 236. Шарик всплывает с постоянной скоростью в жидкости, плотность которой в три раза больше плотности материала шарика. Определить отношение силы трения, действующей на всплывающий шарик, к его весу. 237. Смесь свинцовых дробинок (плотность ρ = 11,3 г/см3) диаметром 4 мм и 2 мм одновременно опускают в широкий сосуд глубиной h = 1,5 м с глицерином (плотность ρ = 1,26 г/см3, динамическая вязкость η = 1,48 Па*с). Определить, насколько больше времени потребуется дробинам меньшего размера, чтобы достичь дна сосуда. 238. В широком сосуде, наполненном глицерином (плотность ρ = 1,26 г/см3, динамическая вязкость η = 1,48 Па * с), падает свинцовый шарик (плотность ρ = 11,3 г/см3). Считая, что при числе Рейнольдса Re <= 0,5 выполняется закон Стокса (при вычислении Re в качестве характерного размера берется диаметр шарика), определите предельный диаметр шарика. 239. Стальной шарик (плотность ρ = 9 г/см3) диаметром d = 0,8 см падает с постоянной скоростью в касторовом масле (плотность ρ` = 0,96 г/см3, динамическая вязкость η = 0,99 Па*с). Учитывая, что критическое значение числа Рейнольдса Reкр = 0,5, определить характер движения масла, обусловленный падением в нем шарика. 240. Пробковый шарик (плотность ρ = 0,2 г/см3) диаметром d = 6 мм всплывает в сосуде, наполненном касторовым маслом (плотность ρ` = 0,96 г/см3), с постоянной скоростью v = 1,5 см/с. Определить для касторового масла: 1) динамическую вязкость η; 2) кинетическую вязкость ν. 241. В боковую поверхность сосуда вставлен горизонтальный капилляр с внутренним диаметром d = 2 мм и длиной l = 1,2 см. Через капилляр вытекает касторовое масло (плотность ρ = 0,96 г/см3, динамическая вязкость η = 0,99 Па * с), уровень которого в сосуде поддерживается постоянным на высоте h = 30 см выше капилляра. Определите время, которое требуется для протекания через капилляр 10 см3 масла. 242. В боковую поверхность цилиндрического сосуда D вставлен капилляр с внутренним диаметром d и длиной l. В сосуд налита жидкость с динамической вязкостью η. Определить зависимость скорости и понижение уровня жидкости в сосуде от высоты h этого уровня над капилляром. 243. В боковую поверхность цилиндрического сосуда, установленного на столе, вставлен на высоте h1 = 10 см от его дна капилляр с внутренним диаметром d = 2 мм и длиной l = 1 см. В сосуде поддерживается постоянный уровень машинного масла (плотность ρ = 0,9 г/см3, динамическая вязкость η = 0,1 Па * с) на высоте h2 = 70 см выше капилляра. Определите расстояние по горизонтали от конца капилляра до места, куда попадает струя масла. 244. Определить наибольшую скорость, которую может приобрести свободно падающий в воздухе (ρ = 1,29 кг/м3) свинцовый шарик (ρ` = 11,3 г/см3) массой m = 12 г. Коэффициент сопротивления Cx принять равным 0,5. 245. Парашют (m1 = 32 кг) пилот (m2 = 65 кг) в раскрытом состоянии имеет форму полусферы диаметром d = 12 м, обладая коэффициентом сопротивления Cx = 1,3. Определить максимальную скорость, развиваемую пилотом, при плотности воздуха 1,29 кг/м3. 246. Автомобиль с площадью миделя (наибольшая площадь сечения в направлении, перпендикулярном скорости) S = 2,2 м2, коэффициентом лобового сопротивления Сх = 0,4 и максимальной мощностью P = 45 кВт может на горизонтальных участках дороги развивать скорость до 140 км/ч. При реконструкции автомобиля уменьшают площадь миделя до S1 = 2 м2, оставляя Сх прежним. Принимая силу трения о поверхность дороги постоянной, определить, какую максимальную мощность должен иметь автомобиль, чтобы он развивал на горизонтальных участках дороги скорость до 160 км/ч. Плотность воздуха принять равной 1,29 кг/м3. 247. Объясните, зависит ли разность давлений на нижнюю и верхнюю поверхность крыла самолета от высоты его подъема. |
Источник
Задача по физике – 6329
Труба радиуса $r$ заполнена пористой средой плотности $rho_{1}$. Невесомый поршень, на который действует сила $vec{F}$, вдвигаясь в трубу, уплотняет среду до плотности $rho_{2}$. С какой скоростью движется поршень, если уплотнение происходит скачком, т. е. по среде с некоторой скоростью перемещается поверхность $S$, по одну сторону от которой плотность среды равна $rho_{1}$, а по другую – равна $rho_{2}$? В начальный момент поверхность $S$ совпадает с поршнем.
Подробнее
Задача по физике – 6405
Идеальная жидкость течет по плоской трубе одинакового сечения, расположенной в горизонтальной плоскости и изогнутой, как показано на рис. (вид сверху). Поток стационарный. Одинаковы ли давления и скорости жидкости в точках 1 и 2? Какой вид имеют линии тока?
Подробнее
Задача по физике – 6406
Две манометрические трубки установлены на горизонтальной трубе переменного сечения в местах, где сечения трубы равны $S_{1}$ и $S_{2}$ (рис.). По трубе течет вода. Найти объем воды, протекающей в единицу времени через сечение трубы, если разность уровней воды в манометрических трубках равна $Delta h$.
Подробнее
Задача по физике – 6407
Трубка Пито (рис.) установлена по оси газопровода, площадь внутреннего сечения которого равна $S$. Пренебрегая вязкостью, найти объем газа, проходящего через сечение трубы в единицу времени, если разность уровней в жидкостном манометре равна $Delta h$, а плотности жидкости и газа – соответственно $rho_{0}$ и $rho$.
Подробнее
Задача по физике – 6408
Широкий сосуд с небольшим отверстием в дне наполнен водой и керосином. Пренебрегая вязкостью, найти скорость вытекающей воды, если толщина слоя воды $h_{1} = 30 см$, а слоя керосина $h_{2} = 20 см$.
Подробнее
Задача по физике – 6409
На столе стоит широкий цилиндрический сосуд высотой 50 см. Сосуд наполнен водой. Пренебрегая вязкостью, найти, на какой высоте от дна сосуда следует сделать небольшое отверстие, чтобы струя из него била в поверхность стола на максимальное расстояние $l_{макс}$ от сосуда. Чему равно $l_{макс}$?
Подробнее
Задача по физике – 6410
Изогнутую трубку опустили в поток воды, как показано на рис. Скорость потока относительно трубки $v = 2,5 м/с$. Закрытый верхний конец трубки имеет небольшое отверстие и находится на высоте $h_{0} = 12 см$. На какую высоту $h$ будет подниматься струя воды, вытекающая из отверстия?
Подробнее
Задача по физике – 6411
На горизонтальном дне широкого сосуда с идеальной жидкостью имеется круглое отверстие радиуса $R_{1}$, а над ним укреплен круглый закрытый цилиндр радиуса $R_{2} > R_{1}$ (рис.). Зазор между цилиндром и дном сосуда очень мал, плотность жидкости $rho$. Найти статическое давление жидкости в зазоре как функцию расстояния $r$ от оси отверстия и цилиндра, если высота жидкости равна $h$.
Подробнее
Задача по физике – 6412
Какую работу необходимо совершить, чтобы, действуя постоянной силой на поршень (рис.), выдавить из горизонтально расположенного цилиндра всю воду за время $t$? Объем воды в цилиндре равен $V$, площадь сечения отверстия – $S$, причем $S$ значительно меньше площади поршня. Трение и вязкость пренебрежимо малы.
Подробнее
Задача по физике – 6413
Цилиндрический сосуд высоты $h$ и площадью основания $S$ наполнен водой. В дне сосуда открыли отверстие с площадью $s ll S$. Пренебрегая вязкостью воды, определить, через сколько времени вся вода вытечет из сосуда.
Подробнее
Задача по физике – 6418
Льдина высотой $H = 0,5 м$, имеющая форму параллелепипеда, плавает в реке. Льдину погружают в воду на небольшую глубину и отпускают. Определите частоту колебаний $nu$ льдины, если известно, что плотность воды $rho_{в} = 10^{3} кг/м^{3}$, плотность льда $rho_{л} = 900 кг/м^{3}$. Силами сопротивления при колебаниях пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 6434
П-образная трубка запаяна с одного из концов, а ее горизонтальная часть длиной $L$ заполнена ртутью. Высота вертикальных участков $H$. С какой угловой скоростью нужно вращать трубку вокруг открытого вертикального участка, чтобы в запаянном участке ртуть поднялась до половины его высоты. Начальное давление в запаянном участке равно атмосферному давлению $p_{0}$.
Подробнее
Задача по физике – 6438
Стеклянный шар объемом $V$ и плотностью $rho_{0}$ находится в сосуде с водой, плотность которой $rho$. Шар полностью погружен в воду. Острый угол между стенкой конического сосуда с гладкими стенками и горизонтом равен $alpha$. Сосуд движется с постоянным ускорением $vec{a}$, направленным под острым углом $gamma$ к вертикали. Найдите силы давления шара на дно и стенку сосуда. При каком соотношении между параметрами $V, rho_{0}, rho, alpha, gamma$ шар не будет отрываться от дна при любых значениях $a > 0$?
Подробнее
Задача по физике – 6457
Через небольшую пробоину в днище судна, находящейся на глубине $h$, бьет струя воды. Один человек не в состоянии преодолеть силу давления струи, чтобы закрыть отверстие доской. Однако, когда с помощью другого человека доска была наложена, человек оказался в состоянии удерживать доску. Почему?
Подробнее
Задача по физике – 6479
Почему надутый газом баллон, раз начавши подниматься, поднимется лишь до определенной высоты. В то же время подводная лодка, раз начавши опускаться, всегда опустится до самого дна моря, если в ней не произойдет никаких изменений. Каким образом лодка все же сможет удерживаться на определенной глубине под уровнем воды?
Подробнее
Источник
1.338. На столе стоит цилиндрический сосуд высоты H, наполненный доверху водой. Пренебрегая вязкостью воды, определить высоту h, на которой нужно сделать в сосуде небольшое отверстие, чтобы вытекающая из него струя попадала на стол на наибольшем удалении от сосуда.
1.339. Цилиндрический сосуд высоты h=0,500 м и радиуса R=10,0 см наполнен доверху водой. В дне сосуда открывается отверстие радиуса r=1,00 мм. Пренебрегая вязкостью воды, определить: а) время τ, за которое вся вода вытечет из сосуда, б) скорость v перемещения уровня воды в сосуде в зависимости от времени.
1.340. Шприц, применяемый для заправки смазкой шарнирных соединений автомобиля, заполнили для промывки керосином. Радиус поршня шприца R=2,00 см, ход поршня l = 25,0 см. Радиус выходного отверстия шприца r = 2,00 мм. Пренебрегая вязкостью керосина и трением поршня о стенки, определить время τ, за которое будет вытеснен керосин из шприца, если давить на поршень с постоянной силой F = 5,00 Н. Плотность керосина ρ принять равной 0,800 г/см3.
1.341. С мостика, переброшенного через канал, по которому течет вода, опущена узкая изогнутая трубка, обращенная открытым концом навстречу течению (рис. 1.51). Вода в трубке поднимается на высоту h=150 мм над уровнем воды в канале. Определить скорость v течения воды.
1.342. Устройство, называемое трубкой Пито-Прандтля, состоит из двух узких коаксиальных трубок (рис. 1.52). Внутренняя трубка открыта на нижнем конце, внешняя имеет боковые отверстия. Верхние концы трубок подключены к дифференциальному манометру (т. е. манометру, показывающему разность давлений Δр). С помощью этого устройства можно измерять скорость жидкости (или газа). Для этого его погружают в жидкость, обратив открытым концом навстречу потоку, и отсчитывают Δр. При погружении трубки в поток жидкости с плотностью ρ=1,10*103 кг/м3 была обнаружена разность давлений Δp=4,95*103 Па. Найти скорость v течения жидкости.
1.343. По горизонтальной трубе радиуса R=12,5 мм течет вода. Поток воды через сечение трубы Q=3,00*10-5 м3/с. Определить: а) характер течения, б) перепад давления на единицу длины трубы dp/dl. Вязкость воды принять равной η=1,00*10-3 Па*с.
1.344. Два одинаковых цилиндрических бака соединены узкой трубкой с краном посредине (рис. 1.53). Радиус баков R=20,0 см, радиус трубки r=1,00 мм. Длина трубки l=1,00 м. Проходное отверстие крана совпадает с сечением трубки. В один из баков налита вода до высоты h=50,0 см, второй бак вначале пустой. В момент t=0 кран открывают. Определить: а) характер течения воды в трубке в первые секунды, б) время τ, по истечении которого разность уровней воды в баках уменьшается в е раз. Вязкость воды принять равной η=1,00*10-3 Па*с.
1.345. Над нагретым участком поверхности Земли установился стационарный поток воздуха, направленный вертикально вверх и имеющий скорость u=20,0 см/с. В потоке находится шаровидная пылинка, которая движется вверх с установившейся скоростью v=4,0 см/с. Плотность пылинки ρ=5,00*103 кг/м3, плотность воздуха ρ0=1,29 кг/м3. Вязкость воздуха η=1,72*10-5 Па*с. а) Определить радиус пылинки r. б) Убедиться в том, что обтекание пылинки воздухом имеет ламинарный характер. Примечание. Для шарика критическое значение числа Рейнольдса Re (т. е. значение, при котором ламинарное обтекание шарика переходит в турбулентное) равно 0,250, если в качестве характерного размера принять радиус шарика.
1.346. В высокий широкий сосуд налит глицерин (плотность ρ0=1,21*103 кг/м3, вязкость η=0,350 Па*с). В глицерин погружают вдалеке от стенок сосуда и отпускают без толчка шарик радиуса r=1,00 мм. Плотность шарика ρ=10,0*103 кг/м3. Первоначальная высота шарика над дном сосуда h=0,500 м. а) Определить, можно ли силу сопротивления движению шарика вычислять по формуле Стокса (см. примечание к задаче 1.345). б) Найти зависимость пути s, пройденного шариком, от времени t. в) Найти время τ, за которое шарик достигнет дна сосуда. г) Определить время t, по истечении которого скорость шарика будет отличаться от предельного значения v0, не более чем на 1 %.
Источник