Alexander Nikolaev
Знаток
(288)
3 недели назад
**Дано:**
* $x_1 = 2$ см — растяжение пружины под действием веса пустого сосуда;
* $x_2 = 7$ см — растяжение пружины под действием веса сосуда с водой;
* $x_3 = 6$ см — растяжение пружины под действием веса сосуда с бензином;
* $V = 1$ л = $0,001$ м³ — объём воды и бензина;
* $ρ_в = 1000$ кг/м³ — плотность воды;
* $ρ_б = 700$ кг/м³ — плотность бензина.
**Найти:** массу пустого сосуда $m$.
**Решение:**
На пружину действует сила тяжести, которая зависит от массы тела:
$F = mg$,
где $g$ — ускорение свободного падения.
При этом пружина деформируется, и её деформация пропорциональна силе тяжести:
$x = kF$,
где $k$ — коэффициент жёсткости пружины.
В нашем случае $F$ — это сила тяжести сосуда с жидкостью, а $x$ — деформация пружины под его весом. Тогда можно записать:
1) для пустого сосуда:
$mg = kx_1$, откуда $m = \frac{kx_1}{g}$;
2) для сосуда с водой:
$(m + m_в)g = kx_2$, где $m_в$ — масса налитой в сосуд воды, откуда
$m = \frac{kx_2 - m_вг}{g} = \frac{k \cdot 7 - ρ_вVg}{g}$, так как $m_в = ρ_вV$;
3) для сосуда с бензином:
$(m + m_б)g = kx_3$, где $m_б$ — масса налитого в сосуд бензина, откуда
$m = \frac{kx_3 - m_бg}{g} = \frac{k \cdot 6 - ρ_бVg}{g}$, так как $m_б = ρ_бV$.
Вычитая из второго уравнения первое, получим:
$\frac{k \cdot 7 - ρ_вVg}{g
налили 1 литр воды, и пружина растянулась на 7 см. После этого воду
заменили на бензин, и пружина растянулась на 6 см. Определите массу
пустого сосуда.
Дополнительная информация:
* Плотность воды - 1000 кг/м³
* Плотность бензина - 700 кг/м³
* Ускорение свободного падения - 10 м/с²