Какова сила, необходимая для подъема поршня насоса вверх, чтобы поднять воду на высоту h = 5 м? Площадь поперечного

  • 60
Какова сила, необходимая для подъема поршня насоса вверх, чтобы поднять воду на высоту h = 5 м? Площадь поперечного сечения трубки насоса составляет 4 см2, атмосферное давление равно 760 мм ртутного столба, плотность воды - р 1 г/см, а ускорение свободного падения - 10 Н/кг.
Лия_6285
49
Давайте рассмотрим задачу о подъеме поршня насоса, чтобы поднять воду на высоту 5 м. Мы хотим вычислить силу, необходимую для этого подъема.

Первым шагом будет определить работу, которую нужно совершить для подъема воды. Работа определяется формулой:

\[W = F \cdot d\]

где W - работа, F - сила, необходимая для подъема поршня, а d - расстояние подъема.

В нашем случае, работа W равна силе F, умноженной на высоту подъема d (5 м). Таким образом, у нас есть:

\[W = F \cdot 5 \text{ (м)}\]

Теперь нам нужно найти силу F. Для этого мы воспользуемся формулой для давления:

\[P = \frac{F}{A}\]

где P - давление, F - сила и A - площадь поперечного сечения трубки насоса.

Мы можем переписать эту формулу, чтобы найти силу F:

\[F = P \cdot A\]

Теперь мы знаем, что F равно произведению давления P на площадь поперечного сечения A:

\[F = P \cdot A = (P_2 - P_1) \cdot A\]

где P2 - давление на верхней стороне поршня (атмосферное давление + давление воды) и P1 - атмосферное давление.

Теперь мы можем выразить P2 и P1:

\[P2 = P1 + \text{давление воды}\]
\[P1 = \text{атмосферное давление}\]

Давление воды, необходимое для подъема насоса, можно определить, используя формулу для гидростатического давления:

\[P_{\text{воды}} = \rho \cdot g \cdot h\]

где \(\rho\) - плотность воды, g - ускорение свободного падения и h - высота подъема.

Теперь мы можем выразить F:

\[F = (P1 + P_{\text{воды}}) \cdot A\]

Substitute the values given in the problem:
\[\text{Площадь сечения трубки насоса, } A = 4 \text{ см}^2 = 4 \cdot 10^{-4} \text{ м}^2\]
\[\text{Атмосферное давление, } P1 = 760 \text{ мм ртутного столба} = 760 \cdot \frac{13.6}{10} \text{ Па}\]
\[\text{Плотность воды, } \rho = 1 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ кг/м}^3\]
\[\text{Ускорение свободного падения, } g = 10 \text{ Н/кг}\]

Теперь мы можем вычислить P2 и P1:

\[P2 = P1 + P_{\text{воды}} = P1 + (\rho \cdot g \cdot h)\]

Подставляя значения, получаем:

\[P2 = (760 \cdot \frac{13.6}{10}) + (1000 \cdot 10 \cdot 5)\]

Now we can calculate F:

\[F = P2 \cdot A\]

Подставляем значения:

\[F = ((760 \cdot \frac{13.6}{10}) + (1000 \cdot 10 \cdot 5)) \cdot (4 \cdot 10^{-4})\]

Теперь осталось только выполнить вычисления и найти ответ.