Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Зайцев И.Л. Элементы высшей математики для техникумов учебник

.pdf
Скачиваний:
261
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.43 Mб
Скачать

310

П Р И Л О Ж ЕН И Я И Н Т ЕГР А Л А

[ГЛ. XII

постоянно, изменяясь скачком при переходе от одного отрезка Ах к следующему за ним. В таком случае ра­ бота силы давления на отрезке Ах будет приближенно равна

pS Ах,

(4)

где р — давление воздуха на единицу площади, а 5 — площадь поршня. Приняв во внимание, что

S Ах — Аѵ (по формуле объема цилиндра),

Р = ^ (из равенства (3)),

выражение (4) можно представить в виде

Складывая элементарные работы вида k-— , получим

приближенную работу силы давления воздуха при из­ менении его объема от ѵ0 до ои т. е.

»I

При

п —► оо

 

 

 

 

 

ив

 

 

0 |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ѵо

 

 

 

 

 

 

 

или согласно формуле (5) § 113

 

 

 

 

 

 

Р =

 

k —

= k

Г ——=

k\n V Ѵ'

=

 

 

 

 

 

 

V[

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

J

V

 

=

 

(In o, — In a0) =

 

In — •

 

(5)

Q

 

 

VO

 

 

k

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

Vo

 

 

Для определения множителя

 

 

примемкГ/м2.во внимание, что

в начальный момент

объем

 

воздуха

равен

0 , 1 м3

и

да­

вление его

нормальное,

т. е.

 

10 330

 

 

Подставляя

эти величины в равенство

(3), найдем:

 

 

 

 

 

 

 

 

k

=

10 330 -0,1 = 1033.

 

 

 

 

Заменив в

равенстве

 

(5)

k,

 

Uj

 

и

ѵ0

их значениями,

по­

лучим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кГм.

Р —

1033 • ln-jjy =

1033-ln

 

2

= 10 3 3 -0,693 « 7 1 6

 

 

 

 

 

 

§ П 9 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАБО ТА

 

СИЛЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

311

 

 

 

 

1. Сила в

6

кГ

 

 

 

Упражнения

 

 

 

 

8

 

см.

Какую

работу

 

 

 

 

 

 

растягивает

пружину на

 

 

 

 

она производит?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см,

2. Вычислить работу, производимую при сжатии пружины иа

 

4

 

если для сжатия ее на 1

см

нужна сила в 1

кГ.

 

 

 

 

 

 

кГ.

 

 

 

 

 

 

 

см?

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

Пружина

 

растягивается

на 6

см

под действием

силы

в 3

Какую

 

работу она

производит, растягивая ее на 10

 

 

 

 

 

 

 

см,

 

 

 

 

4.

 

Найти

работу, производимую

при сжатии пружины на 3

 

если

 

 

известно,

что

для

сжатия

 

ее

 

на

 

0,5

 

см

 

нужно

приложить

 

силу в

 

1

кГ.

 

 

кГ

 

 

 

 

 

 

 

 

см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см.

 

 

 

 

5. Сила в 6

достаточна, чтобы растянуть пружину на 2

 

Первоначальная длина пружины

14

см,

 

Какую работу нужно совер­

 

шить, чтобы растянуть ее до 20

см?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см?

 

 

 

 

6. Растягивая пружину на 4

 

 

 

произвели

 

работу

в

 

10

кГм.

 

Какая

 

работа будет произведена

при растяжении пружины на 10

 

 

 

 

 

7. Чтобы

растянуть некоторую

пружину

на

 

2

 

см,

нужно

про­

 

извести

 

работу

 

в

20

кГм.

Насколько

можно

растянуть

 

пружину,

 

затратив работу в 80

кГм?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см.

 

 

 

 

 

 

8. Пружина в спокойном состоянии имеет

длину

20

Груз

 

в

10

 

кГ

растягивает

ее

на

2,5

см.

Какую

работу

надо

совершить,

 

чтобы растянуть ее от длины в 25

см

 

до длины в 35

см?

 

 

 

I

 

 

 

 

 

9. Чтобы растянуть металлический стержень от длины

до

 

I + X,

 

необходимо затратить силу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

k

— постоянная

 

величина.

 

Вычислить

 

работу, произведенную

 

силой при удлинении стержня от длины / до

 

1\.

 

т

 

 

 

см?

 

 

 

 

 

 

10. Рессора прогибается под нагрузкой 1,5

на

1

см.

Какую

 

работу нужно затратить для деформации рессоры на 3

 

 

 

(Сила

 

деформации пропорциональна величине деформации.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Два

электрических

заряда

е, =

+100

 

электростатических

 

единиц

 

 

и

е2 =

+50

 

электростатических

единиц закреплены

непо­

 

движно

 

на расстоянии

10

см

 

один

от

другого. Какую

работу

со­

 

вершитF,сила

отталкивания

зарядов,

если

заряд е2 освободить и он,

 

перемещаясь,

удалится

на

расстояние 50

см

от

е,?

 

(Сила

отталки­

 

вания

 

 

 

 

действующая

на

перемещающийся

 

заряд

 

е2,

определяется

 

по закону

Кулона

 

 

 

 

с

__

 

е 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

еІ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

г

— расстояние между зарядами.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

В

цилиндре

заключен атмосферный воздух, объем которого

 

равен

 

0,3

м3.

Цилиндр помещен в среду меньшей плотности, бла­

 

годаря чему воздух расширяется, выталкивая поршень. Вычислить

 

работу, произведенную воздухом при расширении

 

его

до

объема

 

0,9

м3.

 

(Температура

 

воздуха

поддерживается

постоянной.)

 

 

 

 

 

 

 

 

13. В цилиндрическом сосуде заключено 0,1

м3

атмосферного

 

воздуха, температура

которого

и

поддерживается

постоянной. Воздух

 

в

этом

 

сосуде

 

расширяется

 

 

выталкивает

поршень.

До

какого

 

312

П Р И Л О Ж ЕН И Я И Н Т ЕГР А Л А

[ГЛ. XII

 

объема воздух расширится, если произведенная им работа равна 2600 кГм?

14.В цилиндре с подвижным поршнем заключен атмосферный воздух. Объем цилиндра равен 0,2 лі3. Поршнем воздух сжимается до объема 0,06 м3. Найти работу, произведенную силон давления воздуха, если температура воздуха поддерживается постоянной.

15.В цилиндрическом сосуде с объемом ѵ0 — 0,1 м3 заключен атмосферный воздух, который подвергается сжатию вдвиганием

поршня. Какую работу необходимо затратить, чтобы сжать воздух в сосуде до объема оі = 0,04 .я3, если температура воздуха поддер­

живается постоянной?

в некоторой среде прямолинейно

по закону

 

16. Тело движется

5 =

t2.

Сопротивление

среды пропорционально квадрату

скорости

 

движения. Найти работу, производимую сопротивлением среды при передвижении тела от х = 0 до s = а.

§ 120. Работа, совершаемая при поднятии груза. Из физики известно,- что при поднятии груза на некоторую высоту совершается работа, равная произведению веса, выраженного в килограммах, на высоту подъема, выраженную в метрах. При этом сама работа измеряется в кило­ граммометрах. Решим несколько

задач.

З а д а ч а 1. Из цилиндрического бака нужно выкачать воду, напол­

няющую бак

до края. RКакая=

 

рабо­

та при этомН

совершается,м?

еслим,ра-

риус основания

бака

0 , 6

а

высота его

=

3

 

подня­

Р е ш е н и е .

Если бы мы

ли на некоторую высоту бак вместе с водой, то работу, необходимую для этого, нашли бы легко простым умножением веса

груза на высоту подъема. Но работа, совершаемая при выкачивании жидкости, определяется сложней, так как жидкость в этом случае поднимается не вся сразу, а по частям, слоями, причем высота подъема у разных слоев жидкости разная.

Для решения задачи разобьем цилиндр плоскостями, параллельными его основанию, на тонкие слои (рис, 139), Выделив один из них на глубине

ООі = у

§ 120]

РАБОТА, СО ВЕРШ АЕМ АЯ П Р И П О Д Н Я ТИ И ГРУЗА " 313

и обозначив его толщину и объем соответственно через Ау и Ди, получим:

At) = nR2Ay м3.

Вес воды AQ в найденном объеме будет:

AQ = лR2Ау т,

так как 1 иг3 воды весит Гг. Выразим AQ в килограммах:

A Q = 1000лR2Ay кГ.

Чтобы выкачать воду, находящуюся в рассматри­ ваемом слое, его нужно поднять до края бака, т. е. на высоту

0\0 — у-

Работа АР, совершаемая при этом, выразится так:

АР = AQ • 0 ,0 = 1000лР2у Ау кГм.

(1)

При последовательном поднятии до края бака каж­ дого слоя, начиная с первого и кончая последним, со­ вершается в каждом случае работа, определяемая ра­ венством ( 1 ); при этом величина у имеет для каждого слоя свое значение в границах от 0 до Н. Работа же, необходимая для поднятия всей воды, выразится

в виде

я

Z W 0 0 n R 2yAy.

Но полученная величина работы — только прибли­ женная. Чтобы найти искомую работу, будем неогра­ ниченно увеличивать число делений цилиндра плоско­ стями; тогда вся работа

 

 

 

lim

2 W 0 0 n R 2yAy,

 

 

 

 

Р =

я

 

 

 

 

 

 

 

&у->0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

или согласно формуле (5) § 113Н

 

 

 

 

Ң2

Р = Jя lQ00nR2y dy

=

ІОООлР

2 \

=

ІОООлР

2

 

О

 

о

 

 

2

— 5Q0nR2Ha.

314

П Р И Л О Ж ЕН И Я И Н Т ЕГР А Л А

(ГЛ. XII

 

 

Заменив R и Я их значениями, найдем:

Р = 500я • 0 ,6 2 • З2 = 1620я кГм.

З а д а ч а 2. Резервуар конической формы, располо­ женный вершиной на поверхности земли и имеющий высоту Я 3 м и радиус основа­

Лния R = 90 см, наполнен водой. Ка­ кую работу нужно произвести, что­ бы выкачать из него всю воду?

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е . Как

и в первой за­

 

 

 

 

даче,

разобьем

конус

на

тонкие

 

 

 

 

слои и каждый0 \ — уиз них примем за

 

 

 

 

цилиндр. 0Выделим

один

из

них на

 

 

 

 

глубине

 

 

(рис.

140).

Обо­

 

 

 

 

значив

толщину

выделенного

слоя

 

 

 

 

иу

его

объем

соответственно

через

 

°г

 

А

и Ди, напишем:

 

2

А

у

м3.

 

( )

 

Рис.

140.

 

 

 

Аи =

я •0 [ß

 

 

 

 

2

 

 

у,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 20 tB

Выразим

0 {В

через

 

из подобия треугольников

и

ОгОА

имеем:

0 В

О^О

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

~

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О Т — 0 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-§£r ( ° 20 -

0 0 l) =

4 ( H - i , ) .

 

0 , B = - g j r - 0 *0, =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заменив в равенстве (2) 0\В найденным значением, получим:

Ди = я jjz (Я — у)2 At/ м3.

Вес воды АQ в объеме Ди будет:

Работа

АР, AQ = 1000

(Я -

у)2 Ау

кГ.

совершаемая при

поднятии воды весом

в A

Q кГ

на высоту

0\0 — у,

 

 

 

 

 

 

 

выразится так:

 

-jp; у{Н

 

у)2 Ау кГм.

 

АР

= AQ • С^О = ЮООя

 

 

 

 

 

§ 1201

РАБОТА, СО В ЕРШ А ЕМ А Я П Р И П О Д Н Я Т И И ГРУЗА

315

 

Работа же, необходимая для поднятия всей воды, бу­ дет приближенно равна

н

lOOOjt- § т у { Н — у )2Ду .

о

Если неограниченно увеличивать число делений ко­ нуса, то искомая работа

н

Р = lim У . 1 0 0 0 л - ^ у ( Н - у ) 2Ау

или согласно формуле (5) § 113

/1

1ОООя

 

 

 

у {Н y)2dy =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P = j

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л

Ji­

 

 

(Н2у

2 Ни3

V' \

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0 0 0

 

 

ff2

 

 

2Ну2

,

 

 

у3) dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= .o o o » J l ( Ä

 

з

 

 

4 ;

о

 

 

250яЯ2Я 2.

ЮООяЯ2

 

 

 

Я 4

 

 

2Я 4 ,

Я 4

ЮООяЯ2

 

 

(

 

 

 

Я 4

я

 

'I\

 

 

 

 

 

Rз3 + 4 ;

Я

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

их

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или после замены

 

 

и Я

значениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л

 

 

250я • 0,92.- З2

г п - с

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

607,он

кГм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

= -------- ^-------=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Бак с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упражнения

 

 

см

X

80

 

см

и высотой,

прямоугольным основанием 50

 

 

 

 

 

равной

60

см,

 

наполнен

 

водой.

Какую работу нужно

совершить,

чтобы выкачать всю воду из бака?.

 

 

 

 

 

 

 

 

D —

 

 

см

 

2. Цилиндрический сосуд с диаметром основания

50

и

высотой

Я =

70

 

см

 

наполнен

водой. Какую

работу

 

нужно

произ­

вести, чтобы выкачать всю воду из сосуда?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R — 2 м

3. Вычислить работу, необходимую для того, чтобы выкачать

керосин,

наполняющий

цистерну

с

радиусом

 

основания

 

 

 

 

 

 

 

и высотой Я =

 

3

м.

 

(Удельный вес керосина

d

=

0,8.)

 

м

 

 

 

 

4. Какую работу нужно затратить, чтобы поднять всю воду из

цилиндрической

 

 

цистерны с диаметром 2 л

 

и

глубиной 4

 

 

на

вы­

соту 15

м

над верхним краем цистерны?

 

 

 

 

 

 

сечения

 

Г/см3,

5. Канат

длиной

50

м,

площадью поперечного

2

см2

изготовленный

 

 

 

из

 

материала,

плотность

 

 

которого

6,4

 

 

 

 

316

П Р И Л О Ж ЕН И Я И Н Т ЕГР А Л А

[ГЛ. XII

 

 

извлекается из шахты на поверхность земли. Определить работу, ко­ торая при этом совершается.

 

6. Резервуар конической формы с вершиной, обращенной книзу,

наполнен

водой. Какую работу нужно

совершить,

 

чтобы

 

выкачать

из него всю воду, если радиус основания

 

конуса

 

R

 

=

50

см,

а

 

вы-'

сота

Н

 

=

 

1 лі?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MR

 

7. Какую работу нужно произвести, чтобы насыпать кучу песку

конической формы, радиус основания которой 1,2

 

 

 

а

 

высота

 

1

 

(Удельный

 

вес песка 2

Г/см3;

песок

поднимается

 

 

с

 

поверхности

земли.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

конуса,

 

наполнен

 

8. Резервуар, имеющий форму усеченногоR

 

 

водой. Какую

работу нужно

 

произвести,

чтобы выкачать

 

из

 

резер­

вуара всю воду, если радиусы его

оснований

 

=

2

м

и

 

г

=

 

1

м,

а высота

Н

=

3 лі?

 

I =

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Из

шахты глубины

100

надо

 

поднять

 

клеть

 

весом

Q =

1000

кГ,

которая висит

 

 

на

 

канате,

 

намотанном

 

на

 

барабан.

Вычислить

 

работу, необходимую

 

для

поднятия

клети,

 

если

 

 

вес

одного погонного метра каната

 

q — 2 кГ.

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

м.

 

 

 

 

ла,

10. Найти работу, необходимую для выкачивания воды из кот­

имеющего

форму полушара,

 

радиус

которого

 

 

=

3

 

 

 

Н

 

 

 

11. Котел имеет форму параболоида

вращения

 

 

глубиной

 

=

= 0,5

м

и с радиусом основания

 

R

= 0,4

м.

Найти

работу,

которую

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нужно затратить на выкачивание во­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ды

 

из наполненного

 

доверху

 

котла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

121. Давление жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0

 

З а д а ч а

 

1.

 

Прямоуголь­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наясмпластинка

 

 

с

 

размерами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ду

 

 

X 30с,и погружена в во­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так,

 

что

меньшая

 

сторона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ее лежит на поверхности воды,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

большая

 

занимает

 

 

верти­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кальное

 

положение.

 

Найти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

давление водыA B C Dна

пластинку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

 

Пусть

 

данная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластинка

 

 

 

 

 

 

 

 

расположе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на,

 

как

указано

 

 

на

рис.

 

141,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

MN

— поверхность

 

 

 

во­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ды. Если бы эта пластинка находилась в го­ ризонтальном положении, то давление воды на нее было бы равно весу столба жидкости, имеющего осно­ ванием данную пластинку, а высотой — глубину ее рас­ положения от поверхности жидкости. Но по такому закону нельзя рассчитать давление воды иа вертикаль­ ную площадку, так как давление на единицу площади изменяется с глубиной.

121]

Д А В Л Е Н И Е Ж И Д К О С ТИ

817

Для решения задачи разобьем пластинку на боль­ шое число полосок, параллельных AD. Выделив одну из них, например abed, на глубине

ВЬ — у

и обозначив ширину ее через Ау, а площадь .через As,

найдем

 

 

 

A s — ad •ab =

20 Ау

см2.

 

 

ВЬ

(1)

Горизонтальная площадка

1

см2

на глубине

 

 

 

испы­

тывает

 

удавление, равное весу столба воды, имеющего

основание в

1

см2

и

высоту

ВЬ

=

у,

т. е.

давление,

равное

 

(высота — в

сантиметрах,

давление — в

грам­

мах).

1законусм2

 

Паскаля давление жидкости передаетсяabed

во

По

 

все

 

стороны с одинаковой силой; поэтому давление

ее

на

 

abed вертикально

расположенной полоски

 

будет

приближенно

тоже

у.

Давление

же

АР

на всю

полоску

 

выразится так:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As

 

AP = yAs,

 

 

 

 

 

 

 

или после замены

согласно равенству

(1)

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АР =

20уАу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находя таким же образом давление воды на каж­ дую из полосок, составляющих пластинку ABCD, мы получим в каждом случае величину этого давления, определяемую равенством (2 ), в котором у имеет зна­ чение, соответствующее глубине расположения той или иной полоски. Давление же воды на всю пластинку A B CD будет приближенно равно

30

2 20у Ау.

о

Будем неограниченно увеличивать число делений пла стинки ABCD-, тогда искомая величина давления

Р =

lim

30

2 0 у А у =

50

y d y =

20-t

30

 

У

-

)

20

 

Ді/-»-0'“

*

 

 

 

= 10 - 302 = 9000 Г = 9 кГ*

3J 8

 

 

 

 

 

 

 

П Р И Л О Ж ЕН И Я

И Н Т ЕГР А Л А

 

 

 

 

 

[ГЛ. XII

З а д а ч а 2.

Пластинка в

виде прямоугольного тре­

угольника

А В С

с

катетами

AB

 

= 1 2

 

см

и

А С — 9 см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

опущена в ртуть так, что катетВ

A B

занимает

верти­

кальное

 

положение, а

 

вершина

 

 

 

 

находится

на 3

 

ниже уровня ртути. Найти давление ртути на эту

пла­

М

 

 

Л

 

 

 

 

А/

 

стинку

 

(удельный

 

вес

 

ртути

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13,6

Г/см»).

 

 

 

 

 

Расположение

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластинки

1

указано

на

рис.

 

142,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

где

MN

— уровень

ртути.

 

Как и

 

 

 

\ с

 

 

 

 

 

 

 

 

1 а

 

 

\ d

 

 

 

 

в задаче

 

 

,

 

разобьем

пластинку

 

-------

 

 

 

 

А В С

на

 

большое число

полосок,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

параллельных

 

АС,

каждую

 

из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

которых примем заabed,прямоуголь­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ник. Выделим одну из этих по­

 

 

Рис.

142.

 

 

 

 

 

лосок,

например

 

 

 

на

глу­

 

 

ВЬ

 

 

 

бине

Db.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

abed

 

 

 

 

у,

 

 

 

 

 

 

 

AS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначив

через

у,

а

ширину

полоски

 

че­

рез

А найдем

ее

площадь

 

 

 

 

 

квадратных

санти­

метрах) :

 

закону

 

 

 

AS =

bcAy.

 

 

ртути

 

 

 

 

 

 

(3)

Согласно

 

Паскаля давление

на площадку

1 см2,

расположенную на глубине у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Db

=

ВЬ + DB

=

 

 

+ 3,

 

 

 

 

 

 

 

равно приближенно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а давление

 

 

 

13,606 = 13,6(0 +

 

3),

 

 

 

 

 

так:

 

АР на

всю

 

полоску

 

abed выразится

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АР =13,6(г/ +

 

3) A S,

 

 

 

 

 

 

 

 

или согласно равенству

 

(3):

 

 

 

 

 

 

 

 

Ьс {у

 

 

 

у.

 

 

 

АР —

13,6(0 +

3) ■

Ьс ■ Ау

=

 

13,6 •

 

 

+

3) А

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

Ьс

 

 

 

 

 

 

 

Выразим

 

длину

полоски

 

через

у,

 

для этого

рассмот­

рим

треугольнйки

А В С

 

ЬВс\

 

 

из

 

их

подобия

 

 

следует

 

 

Ьси

 

ВЬ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АС

 

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИЛИ

be Ѵ_

9

12 »

§ 121]

Д А В Л Е Н И Е

Ж И Д К О С Т И

319

откуда

Ьс= І 2

0

 

3

 

 

,

9

 

=

 

 

 

 

 

Т S'-

 

Теперь равенство (4) перепишется так:

(5)

№ = 13,6 •

у (у +

3) Ду =

10,2 (у2+ 3у) Ду.

Давление (в граммах) на каждую из остальных поло­ сок будет определяться равенством (5), в котором у принимает значения в границах от 0 до 12. Суммируя все эти давления, мы получим величину давления на пластинку АВС, приближенно равную

При

 

 

 

2о

1 0 , 2 (у2+

Зу) Дг/.

делений

пла­

неограниченном

увеличении числа

стинки

А В С

искомая

величина12

давления

на нее

будет

 

12

равна

 

У

10,2(? /2 +

Зг/)Д^ =

 

10,2 (у2 +

Зу) d y =

 

Р =

lim

 

 

 

 

 

 

=

10,2 (576 +

 

216) =

1 0 , 2

•792 = 8078,4Г ~ 8,08 кГ.

 

 

1. Найти

давление

 

Упражнения

 

 

 

 

 

 

 

 

воды,

наполняющей аквариум, на одну из

его стенок, имеющую длину 60

см

и высоту 20

см.

аквариума,

напол­

 

 

2.

 

Найти

давление

воды на

 

боковые

стенки

ненного

водой

до

высоты

0,5

 

м,

если

дно

имеет

размеры

1,2

м

X

1.3

м.

 

 

 

 

 

м

 

 

м,

 

 

 

 

 

 

ную

3. Найти давление воды на вертикально стоящую прямоуголь­

пластинку с

размерами 3

 

 

X

2

 

если

ее

большая

сторона

вертикальна, а меньшая на 1,5

м

ниже поверхности воды.

 

отвер­

 

 

4.

 

В боковой

стенке резервуара имеется

прямоугольное

стие

с

размерами 60

см

.X 40

см.

С какой силой вода прижимает

клапан,

закрывающий

отверстие, если

большая

сторона прямоуголь­

ника горизонтальна и расположена

на 2

м

ниже поверхности воды?

 

 

5.

 

Пластинка

в виде ромба со стороной 5

см

и одной

из диаго­

налей

 

8

см

 

погружена

вертикально

в

воду. Найти давление воды

на эту пластинку,

если:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

сторона ее лежит иа поверхности воды;

 

 

 

 

I

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ