Klub 44F - zadania II 2018»Zadanie 653
o zadaniu...
- Zadanie pochodzi z artykułu Klub 44F - zadania II 2018
- Publikacja w Delcie: luty 2018
- Publikacja elektroniczna: 1 lutego 2018
- Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (112 KB)
Do wąskiego, prostopadłościennego naczynia nalano pewną ilość cieczy. Następnie naczynie zaczęto obracać wokół pionowej osi symetrii. Przy pewnej prędkości kątowej odsłonięta została
-ta część powierzchni dna. Jak zmieniła się w wyniku tego siła parcia na dno i wąskie ścianki boczne (w porównaniu z przypadkiem nieruchomego naczynia)? Ciecz nie wylewa się z naczynia. Napięcie powierzchniowe można zaniedbać.


a rozmiary podstawy naczynia przez
i
Zgodnie z treścią zadania
możemy więc przyjąć, że powierzchnia cieczy w obracającym się naczyniu ma kształt jak na rysunku.
na jej powierzchni w obracającym się naczyniu. Działa na niego siła ciężkości
i siła reakcji
ze strony pozostałej cieczy, prostopadła do jej powierzchni. Wypadkowa tych dwóch sił jest siłą dośrodkową o wartości
gdzie
jest prędkością kątową, a
odległością elementu cieczy od osi obrotu. Styczna do powierzchni cieczy w badanym punkcie nachylona jest do poziomu pod kątem
i spełnione są związki:
opisuje kształt powierzchni cieczy. Stąd
a stałą
możemy wyznaczyć z warunków brzegowych. Gdy
zatem
Ponieważ ciecz jest nieściśliwa i jej objętość stała, możemy wyznaczyć prędkość kątową obracającego się naczynia, przyrównując objętość cieczy w połówce naczynia spoczywającego i obracającego się:
gdzie
jest gęstością cieczy. Szukany stosunek parć na ściankę boczną w obracającym się i nieruchomym naczyniu równy jest
otrzymujemy 