F-ускорение
( баллов) Черников Ю. А. F-образную трубку целиком заполнили ртутью, как показано на рисунке. Длина каждого колена трубки равна , где — атмосферное давление, — плотность ртути, — ускорение свободного падения. Трубку начинают двигать горизонтально с плавно возрастающим ускорением (см. рисунок). Площадь сечения трубки мала ( ). Давлением паров ртути можно пренебречь.
а) ( балла) Определите объём вылившейся из трубки ртути, когда ускорение станет равным . Чему равно давление ртути на левом конце горизонтальной части трубки в этот момент времени?
б) ( балла) Рассчитайте суммарный объём воздуха в трубке при ускорении, равном . Приведите схематический рисунок распределения ртути в трубке.
в) ( балла) Ответьте на вопросы пункта б) для случая .
Ответ. а) , ; б) ; в) .
Найден вылившийся объем: .
Найдено давление на левом конце трубки: .
Рассчитан суммарный объём воздуха в трубке: .
В описании схемы явно указано наличие разрыва в столбике ртути.
Приведена верная схема расположения ртути в трубке с указанием необходимых величин.
В решении явно записано условие отрыва ртути от левой стенки сосуда.
В решении явно указано, что в правом углу соседствуют воздух и ртуть.
Указано, что при ускорении в горизонтальном колене оказался запертым воздух длиной .
Указано, что столб ртути сместился на из условия о равенстве давления атмосферному в месте соединения левого колена и горизонтальной части трубки. ИЛИ. Указано, что столб ртути сместился на из условия о равенстве давления в запертом столбе воздуха: .
Сделан вывод о противоречивости разных подходов к подсчету смещения столба в горизонтальной части трубки в модели неразрывного столба ртути.
Указано, что столб ртути в правой части горизонтальной трубки будет разбит на отдельные капли, разделенные воздухом.
Найдено значение объёма воздуха в трубке.
Приведена верная схема расположения ртути в трубке.