Ένα μεγάλο κυλινδρικό δοχείο περιέχει νερό σε βάθος Η, ενώ κοντά στον πυθμένα του είναι συνδεδεμένος οριζόντιος σωλήνας Α. Στον σωλήνα αυτό έχει συνδεθεί δεύτερος κατακόρυφος σωλήνας Β.
Παρακάτω δίνονται τρεις εκδοχές, θεωρώντας το νερό ιδανικό ρευστό:
Εκδοχή 1η :
Ο σωλήνας Α φράσσεται με τάπα, ενώ ο Β είναι ανοικτός, όπως στο παραπάνω σχήμα.
i) Για το ύψος του νερού στο σωλήνα Β ισχύει:
α) h<Η, β) h=Η, γ) h>Η
ii) Ανοίγουμε την τάπα και αποκαθίσταται μόνιμη και στρωτή ροή. Για το νέο ύψος του νερού στο σωλήνα Β ισχύει:
α) h=Η, β) h<Η, γ) h=0
Εκδοχή 2η :
Ο σωλήνας Α φράσσεται με τάπα, ενώ ο Β είναι κλειστός και γεμάτος με νερό μέχρι ύψος h=2m, ενώ h>Η.
i) Για την τιμή της πίεσης στο κάτω μέρος του σωλήνα Β, σημείο Κ ισχύει:
α) pΚ=ρgh , β) pΚ=ρgΗ, γ) pΚ=pατμ+ ρgh, δ) pΚ=pατμ+ ρgΗ
ii) Ανοίγουμε την τάπα και αποκαθίσταται μόνιμη και στρωτή ροή. Για το νέο ύψος του νερού στο σωλήνα Β ισχύει:
α) h1 =h, β) h1 =Η, γ) h1 < Η, δ) h1=0.
Εκδοχή 3η :
Ο σωλήνας Α φράσσεται με τάπα, ενώ ο Β είναι κλειστός έχοντας εγκλωβισμένη κάποια ποσότητα αέρα ενώ το νερό έχει ανέλθη κατά h=Η.
i) Για την τιμή της πίεσης στο κάτω μέρος του σωλήνα Β, σημείο Κ ισχύει:
α) pΚ=ρgh , β) pΚ=pατμ+ ρgh, γ) pΚ > pατμ+ ρgΗ
ii) Ανοίγουμε την τάπα και αποκαθίσταται μόνιμη και στρωτή ροή. Για το νέο ύψος του νερού στο σωλήνα Β ισχύει:
α) h1 =h, β) h1 < Η, γ) h1=0.
Δίνονται pατμ=105Ν/m2, η πυκνότητα του νερού ρ=1.000kg/m3 και g=10m/s2.
ή
Τρεις εκδοχές σε παρόμοια φαινόμενα.
Τρεις εκδοχές σε παρόμοια φαινόμενα
![]()
Καλη Χρονια !
Διονυση τρεις πολυ ενδιαφερουσες εκδοχες μας παρουσιαζεις!
Θα ηθελα να επικεντρωθώ λιγο στην 2η εκδοχη .
Αρχικα στην κατασταση ισορροπιας δεν πρεπει να κανει καποιος το λαθος να επιλεξει το (α)
δηλ Pκ=ρgh διοτι δεν ξερουμε τι γινεται στο β δηλαδη αν το υγρο συμπιεζεται απο το πανω καπακι ή απλα ερχεται σε επαφη !
Σιγουρο ειναι, στην κατασταση ισορροπιας οτι Pλ=Ρκ => Ρatm+ρgH=Pβ+ρgh —-> (δ σωστο)
Απο αυτην την σχεση και με δεδομενο οτι h>H εχουμε οτι Ρβ=Ρatm – ρg(h-H) (1) δηλ. Ρβ < Ρatm
Στην συνεχεια ,οταν εχουμε ροη , οπως πολυ σωστα αναλυεις στο κ εχουμε Ρ'κ = Ρatm.
Εστω τωρα οτι η σταθμη δεν κατεβει στο σωληνακι τοτε Ρ'κ = Ρ'β + ρgh επομενως
Ρ'β= Ρatm – ρgh (2)
Απο την (1) και (2) ==> Ρβ = Ρ'β + ρgΗ > Ρ'β
δηλαδη σε μια τετοια περιπτωση η πιεση στο β θα εχει ελαττωθει σε σχεση με αυτη που ειχαμε αρχικα, που σημαινει οτι το υγρο θα δεχεται μικροτερη πιεση απο το πανω καπακι του σωληνα. Κατι το οποιο μπορει να συμβει !
Φυσικα , οπως αναλυεις και εσυ , αν πεσει η σταθμη αυτομάτως η Ρ'β=0 οποτε για να εχουμε Ρ'κ = Ρatm
απαιτειται h1=10 m οποτε οδηγουμαστε στο ατοπο που αναφερεις !
Με το σχολιο μου απλα ηθελα να εξηγησω λιγο παραπανω το το συμβαινει στο β στο σημειο δηλαδη επαφης του υγρου με το πανω καπακι του σωληνα .
Καλησπέρα Κώστα και σε ευχαριστώ για το σχόλιο και την εναλλακτική οδό.
Όταν ξεκίνησα να το γράφω, πήγα με την υπόθεση ότι δεν κατεβαίνει. Αλλά:
Θυμήθηκα την ανάρτηση: έστω ότι συμβαίνει, άρα συμβαίνει!
και προτίμησα την εις άτοπο απαγωγή…
Ωραία δουλειά.
Ψηφίζω την 2.
Καλησπέρα Γιάννη.
Ευχαριστώ.
Και οι 3 υπέροχες με καλύτερη τη 2 βέβαια. Πολύ καλό και το σχόλιο του Κώστα.
Καλημέρα Γιάννη.
Σε ευχαριστώ για το σχόλιο.
Καλησπερα Διονύση και χρόνια πολλά. Πολύ όμορφες και οι τεις εκδοχές, που μπορούν να ξεκαθαρίσουν, εφόσον γίνουν πακέτο σε έναν μαθητή, αρκετά πράγματα στα των ρευστών.
Καλημέρα και καλή χρονιά Νεκτάριε.
Σε ευχαριστώ για το σχολιασμό και τον καλό σου λόγο.
Και αυτό το θέμα υπέροχο, Διονύση, θα μπορούσε και να προηγηθεί της ανάρτησης με την τάπα και τον εγκλωβισμένο αέρα.
Τρεις περιπτώσεις, η καθεμιά με την ιδιαιτερότητά της, ένα διδακτικότατο πακέτο.
Μου ήταν απρόσμενη η απάντηση με απαγωγή σε άτοπο στη δεύτερη εκδοχή, αλλά μου άρεσε. Θα τη θυμάμαι.
Καλημέρα και από εδώ Ελευθερία και χαίρομαι που σου άρεσε.
Όπως έγραψα παραπάνω και στον Κώστα, την εις άτοπο απαγωγή, την χρησιμοποίησα για να ενισχύσω την μαθηματική ισχύ της απόδειξης.