Найти в Дзене

ЕГЭ-2024 по физике. Задача 24 (2). Цилиндр с клапаном

Полное условие задачи: Краткое условие задачи: Решение задачи: Клапан откроется, когда избыточная сила F давления воздуха на клапан изнутри цилиндра сравняется с силой давления стержня на этот клапан. Если превышение давления воздуха в цилиндре над атмосферным ∆р, а площадь клапана s, то: Сила действия стержня на клапан равна: где m, L и lсоответственно масса груза, длина стержня и длина его участка АВ. Итак, должно выполняться условие: Дополнительное давление воздуха определяется увеличением массы воздуха в цилиндре. Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева имеем: где μ — молярная масса воздуха. Поэтому условие открытия клапана имеет вид: или: Если насос закачивает каждую секунду w кг воздуха, то массу, равную изменению массы он закачает в цилиндр за время: Откуда имеем: Следовательно, клапан откроется в момент, когда выполнится равенство: Подставляем численные данные и находим ответ: Ответ: 0,5 м.

Полное условие задачи:

-2

Краткое условие задачи:

-3

Решение задачи:

Клапан откроется, когда избыточная сила F давления воздуха на клапан изнутри цилиндра сравняется с силой давления стержня на этот клапан. Если превышение давления воздуха в цилиндре над атмосферным ∆р, а площадь клапана s, то:

-4

Сила действия стержня на клапан равна:

-5

где m, L и lсоответственно масса груза, длина стержня и длина его участка АВ.

Итак, должно выполняться условие:

-6

Дополнительное давление воздуха определяется увеличением массы воздуха в цилиндре. Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева имеем:

-7

где μ — молярная масса воздуха. Поэтому условие открытия клапана имеет вид:

-8

или:

-9

Если насос закачивает каждую секунду w кг воздуха, то массу, равную изменению массы он закачает в цилиндр за время:

-10

Откуда имеем:

-11

Следовательно, клапан откроется в момент, когда выполнится равенство:

-12

Подставляем численные данные и находим ответ:

-13

Ответ: 0,5 м.