Φύλλο Εργασίας: Από το ρευστό σε ισορροπία, στο επιταχυνόμενο ρευστό

Ο σωλήνας του σχήματος (α), συγκρατείται σε κατακόρυφη θέση, ενώ περιέχει ιδανικό και ασυμπίεστο υγρό, πυκνότητας ρ=1.000kg/m3. Ο σωλήνας κλείνει με έμβολο βάρους W=2Ν, το οποίο μπορεί να κινείται χωρίς τριβές. Η διατομή του σωλήνα είναι Α=10cm2 και το ύψος της στήλης του υγρού h1=40cm. Δίνεται patm=105Ν/m2 και g=10m/s2.

Α. Ποιο το βάρος της στήλης του υγρού; Μπορεί το έμβολο να ισορροπεί χωρίς την επίδραση εξωτερικού αιτίου; Ποια η τιμή της πίεσης, στο σημείο Β, ακριβώς πάνω από το έμβολο και ποια στο σημείο Γ, στο πυθμένα του δοχείου;
Β. Ασκούμε στο έμβολο κατακόρυφη προς τα πάνω δύναμη μέτρου F=10Ν, σχήμα (β). Ποιο το μέτρο της δύναμης που ασκεί το υγρό στο έμβολο; Ποια η τιμή της πίεσης, στο σημείο Β, ακριβώς πάνω από το έμβολο και ποια στο σημείο Γ, στο πυθμένα του δοχείου;
Γ. Αν το ύψος της στήλης του υγρού ήταν h2=20cm, σχήμα (γ), ποιο το βάρος της στήλης του υγρού; Αν στο έμβολο ασκούμε την ίδια κατακόρυφη προς τα πάνω δύναμη μέτρου F=10Ν, ποιο είναι το μέτρο της δύναμης που ασκεί το υγρό στο έμβολο; Ποια η τιμή της πίεσης, στο σημείο Β, ακριβώς πάνω από το έμβολο και ποια στο σημείο Γ, στο πυθμένα του δοχείου;
Δ. Αν το ύψος της στήλης του υγρού ήταν h3=60cm, σχήμα (δ), ποιο το βάρος της στήλης του υγρού; Αν στο έμβολο ασκούμε την ίδια κατακόρυφη προς τα πάνω δύναμη μέτρου F=10Ν, ποιο είναι το μέτρο της δύναμης που ασκεί το υγρό στο έμβολο; Ποια η τιμή της πίεσης, στο σημείο Β, ακριβώς πάνω από το έμβολο και ποια στο σημείο Γ, στο πυθμένα του δοχείου;
Ε. Ο σωλήνας με υγρό ύψους στήλης h1=40cm, επιταχύνεται από το χέρι μας κατακόρυφα προς τα πάνω, με σταθερή επιτάχυνση μέτρου α=2m/s2 , ενώ δεν ασκούμε πλέον δύναμη στο έμβολο. Αν το βάρος του σωλήνα θεωρηθεί αμελητέο, να βρεθεί η συνάρτηση που εκφράζει την πίεση του υγρού κατά μήκος του σωλήνα σε σχέση με το ύψος x της στήλης του υγρού; Ποια η τιμή της πίεσης, στο σημείο Β, ακριβώς πάνω από το έμβολο και ποια στο σημείο Γ, στο πυθμένα του δοχείου;

ΦΕ Εκφωνήσεις Απαντήσεις