BelPhO 1996, Заключителен етап, 9–11 клас — Задача 11-5
Белорусская республиканская олимпиада по физике (Витебск, 1996 г.)
Условие
Два металлических стержня равного поперечного сечения изготовлены из материалов одинаковой теплопроводности, но разных коэффициентов теплового расширения. Длины стержней в тающем льде и кипящей воде соответственно и , и . Соединим стержни торцами и поместим конец первого в таящий лед, а конец второго в кипящую воду. Определите длину системы в этом состоянии. Температура плавления льда , температура кипения воды .
Отговори
Где , и , — из формул (1)–(3) решения.
Решение
Так как теплопроводности стержней одинаковы, то температура вдоль стержней будет изменяться по линейному закону. Температура точки соединения стержней может быть найдена из соотношения
при выводе, которого считается, что удлинения стержней малы. Теперь не трудно вычислить средние температуры стержней
Удлинения стержней пропорциональны изменению температуры причем коэффициенты пропорциональности следует выразить через приведенные в условии данные
Окончательно, получим искомую длину
где все параметры этого выражения известны.
Оригинал в Архива: 1996problems.pdf · официални решения: 1996solutions.pdf