НОФ 2021, II кръг (областен), 9. клас — Задача 3. Хидравлична везна

Областен кръг на олимпиадата по физика 2021, тема за трета състезателна група (9 клас) · 20 февруари 2021 г. · 10 т.

Условие

За да измерите масата на даден предмет с равнораменна везна, е нужно да разполагате с комплект от няколко теглилки с известна маса. Често пъти обаче е налична само една теглилка. Един начин да се определи масата на предмета в този случай е с устройство, наречено хидравлична везна, показано на фиг. 3. Хидравличната везна се състои от U – образна тръба с площ на напречното сечение $S = 1{,}5\ \mathrm{cm}^3$, пълна с вода с плътност $\rho = 1000\ \mathrm{kg/m^3}$. В двете вертикални части на тръбата са поставени еднакви бутала, които може да се движат свободно по тръбата. Към буталата са закрепени две еднакви блюда, които първоначално са неподвижни. На блюдата едновременно се поставят теглилка с маса $m_1 = 20\ \mathrm{g}$ и предмет с неизвестна маса $m_2$. След като везната се уравновеси, блюдото с теглилката се намира на височина $x = 3\ \mathrm{cm}$ над началното си положение.

Приемете, че $g = 10\ \mathrm{m/s^2}$.

а) Определете масата m₂ на предмета върху дясното блюдо. [6 т.]

б) С колко джаула се променя общата потенциална енергия на телата върху блюдата и на водата в тръбата от началния момент до момента, в който везната се уравновеси. Обяснете накратко (с две – три изречения) какви енергетични превръщания настъпват през това време. [4 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF2_2021_9problems.pdf · официални решения: NOF2_2021_9solutions.pdf