گاما رو نصب کن!

{{ number }}
اعلان ها
اعلان جدیدی وجود ندارد!
کاربر جدید

جستجو

پربازدیدها: #{{ tag.title }}

میتونی لایو بذاری!

در لولۀ U شکل زیر مقداری گاز کامل در شاخۀ سمت چپ زیر پیستون متحرک به جرم 2kg قرار دارد و مجموعه درحال تعادل است، اگر در دمای ثابت یک وزنۀ دیگر به جرم 0/5 کیلوگرم روی پیستون قرار دهیم سطح آزاد مایع در شاخۀ سمت راست چند سانتی‌متر بالا می‌رود؟ (${{P}_{0}}={{10}^{5}}Pa,g=10\frac{N}{kg}$ و مساحت مقطع لوله در سراسر طول آن یکسان و برابر $2c{{m}^{2}}$ است.)

1 ) 

75

2 ) 

25

3 ) 

50

4 ) 

100

پاسخ تشریحی :
نمایش پاسخ

فشار گاز را در حالت اول و دوم به‌دست می‌آوریم:

$\begin{align}
  & {{P}_{1}}=\frac{mg}{A}+{{P}_{0}}\xrightarrow[A=2c{{m}^{2}}=2\times {{10}^{-4}}{{m}^{2}}]{m=2kg,g=10\frac{N}{kg},{{P}_{0}}={{10}^{5}}Pa} \\ 
 & {{P}_{1}}=\frac{2\times 10}{2\times {{10}^{-4}}}+{{10}^{5}}=2\times {{10}^{5}}Pa \\ 
 & {{P}_{2}}=\frac{{m}'g}{A}+{{P}_{0}}\xrightarrow[A=2c{{m}^{2}},{{P}_{0}}={{10}^{5}}Pa]{{m}'=2+0/5=2/5kg,g=10\frac{N}{kg}} \\ 
 & {{P}_{2}}=\frac{25}{2\times {{10}^{-4}}}+{{10}^{5}}=2/25\times {{10}^{5}}Pa \\ 
\end{align}$

اگر مایع در شاخۀ سمت چپ به اندازۀ x پایین برود در شاخۀ سمت راست به اندازۀ x بالا می‌رود، اگر فاصلۀ سطح آزاد دو مایع در حالت اول برابر با h باشد در حالت دوم برابر با h + 2x است.

$\begin{align}
  & {{P}_{1}}={{P}_{0}}+\rho gh \\ 
 & {{P}_{2}}={{P}_{0}}+\rho g(h+2x) \\ 
\end{align}$

$\begin{align}
  & \Rightarrow {{P}_{2}}-{{P}_{1}}=\rho g\times 2x\xrightarrow[g=10\frac{N}{kg},{{P}_{2}}=2/25\times {{10}^{5}}Pa,{{P}_{1}}=2\times {{10}^{5}}Pa]{\rho =2/5\frac{g}{c{{m}^{3}}}=2500\frac{kg}{{{m}^{3}}}} \\ 
 & 0/25\times {{10}^{5}}=2500\times 10\times 2x\Rightarrow x=\frac{1}{2}m=50cm \\ 
\end{align}$

نکته: می‌توان بدون محاسبۀ ${{P}_{1}}$ و ${{P}_{2}}$ سؤال را سریع‌تر حل نمود:

$\begin{align}
  & {{P}_{1}}=\frac{mg}{A}+{{P}_{0}} \\ 
 & {{P}_{2}}=\frac{{m}'g}{A}+{{P}_{0}} \\ 
 & \Rightarrow {{P}_{2}}-{{P}_{1}}=\frac{({m}'-m)g}{A}=\rho g2x \\ 
 & \Rightarrow \frac{0/5\times 10}{2\times {{10}^{-4}}}=2500\times 10\times 2\times x\Rightarrow x=\frac{1}{2}m \\ 
\end{align}$

تحلیل ویدئویی تست

عباس خیرخواه