НОФ 2019, IV кръг, контролно 10 × 3 точки — Задача 10

Национална олимпиада по физика, IV кръг (подбор), 2019 — контролна работа (k30)

Условие

а) Съд е пълен с хелий при температура $T = 300\ \mathrm{K}$. В съда е пробит отвор с площ $S = 1\ \mathrm{mm^2}$. Какво трябва да бъде налягането на газа в съда, така че дебитът на газа, който изтича през отвора да бъде $\omega = 1\ \mathrm{g/h}$? Приемете, че газът изтича във вакуум и налягането на хелия в съда не се променя съществено по време на изтичането.

б) Диск с радиус $r = 1\ \mathrm{cm}$ се движи в хелий, перпендикулярно на своята равнина със скорост $u = 10\ \mathrm{m/s}$. Температурата на хелия е $T = 300\ \mathrm{K}$, а налягането му $p = 1\ \mathrm{kPa}$. Намерете силата на съпротивление, която действа на диска.

Приемете, че универсалната газова константа е $R = 8{,}3\ \mathrm{J/mol.K}$, а моларната маса на хелия е $\mu = 4\ \mathrm{g/mol}$.

Решение

Полезни константи

скорост на светлината във вакуум $c = 3.10^{8}\ \mathrm{m/s}$

константа на Планк $h = 6{,}63.10^{-34}\ \mathrm{J.s}$, елементарен заряд $q_0 = 1{,}6.10^{-19}\ \mathrm{C}$

маса на електрона $m = 9{,}1.10^{-31}\ \mathrm{kg}$, маса на протона $M = 1836m$

електрична константа $\varepsilon_0 = 8{,}85.10^{-12}\ \mathrm{F/m}$, $1\ \mathrm{eV} = 1{,}6.10^{-19}\ \mathrm{J}$

---

Оригинал в Архива: k30_zad.pdf