НЕСФ 2015, 7. клас — Задача 3. Флуиди в действие
Национално есенно състезание по физика 2015, тема за 7. клас · 14 ноември 2015 г. · 10 т.
Указание за оценяване
Във всяка задача за сгрешен числен отговор еднократно се отнемат по 0,2 т.
Условие
Двете части на задачата са независими!
Част 1. (2 т.)
Бутилка с нестандартна форма е напълнена догоре с вода - фиг. 3. Сечението на гърлото е S, а площта на дъното е 200 S. Поставяме тапата и я натискаме със сила = 10 N. Намерете натиска върху дъното на бутилката. Хидростатичното налягане, създадено от водата, както и нейната свиваемост, се пренебрегват.

Част 2.
Хидравличната машина на фиг. 4 има четири бутала – номерирани от 1 до 4, с площи съответно = 0,4 m, = 0,3 m, = 0,2 m и = 0,1 m. Масата на буталата се пренебрегва.

а) Ако натиснем бутало (1) и то се премести на разстояние h = 0,3 m, с колко и накъде ще се преместят другите бутала? (4 точки) [4 т.]
б) Върху бутало (1) поставяме тежест, която натиска със сила = 10 N. Намерете какви сили трябва да приложим върху другите бутала, така че те всички да застанат на едно и също ниво (хоризонталната пунктирна линия)? (4 точки) [4 т.]
Решение
Част 1
При натискане на тапата, в течността се създава налягане, което се предава еднакво във всички посоки (принцип на Паскал).
Големината на това налягане е . [1 т]
Върху цялата площ на дъното действа същото налягане, т.е. натискът върху дъното е (при условие, че пренебрегнем хидростатичното налягане на водата!). [1 т]
Част 2
(а) След придвижване на буталото на разстояние , изместената от него течност има обем . [1 т]
Другите бутала ще се преместят нагоре и ще бъдат на една и съща височина . [1 т]
Общият обем на навлязлата в другите три колена течност е равен на , т.е. , откъдето намираме . [2 т]
(б) Натискът върху бутало (1) създава налягане , което се предава еднакво във всички посоки, а големината му е . Това налягане оказва натиск върху бутало (2), като . [1 т]
Аналогично върху бутало (3) има натиск . [1 т]
Върху бутало (4) натискът е . [1 т]
За да се върнат в началното си положение, върху останалите бутала трябва да се приложат сили съответно , и (със същата посока като ). [1 т]
Оригинал в Архива: esenni_2015_7problems.pdf · официални решения: esenni_2015_7solutions.pdf