Question

Чтобы сдвинуть с места пробку, застрявшую в горлышке колбы, надо приложить силу 20 Н. Предлагается «вытолкнуть» пробку, увеличивая давление воздуха в колбе путем нагревания. Удастся ли сделать это, если площадь пробки 3 см2, а колба лопается, когда давление внутри неё достигает 1,5 атм?

Answer 1

Дано P1=1 атм P2=1,5 атм S=3 см^2 Fтр=20 Н F-?

F=P*S=(P2-P1)*S=0,5*10^5*3*10^-4=15 Н

так как 15 Н <20 Н то это значит что извлечь пробку путем увеличения давления не получится

Answer 2

Конечно, рассмотрим ситуацию более подробно.

Сила, необходимая для сдвига пробки из горлышка колбы, зависит от трения между пробкой и стенками, а также от давления, создаваемого воздухом внутри колбы. В данном случае говорится о необходимости приложить силу 20 Н для перемещения пробки.

Сначала установим, какое давление нужно создать внутри колбы для того, чтобы оказать силу 20 Н на пробку площадью 3 см². Используем формулу давления:

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

Где: \( P \) - давление, \( F \) - сила, \( A \) - площадь.

Подставляем известные значения:

\[ P = \frac{20 \, \text{Н}}{3 \, \text{см}^2} = \frac{20 \, \text{Н}}{0.0003 \, \text{м}^2} = 66666.67 \, \text{Па} \]

Теперь у нас есть необходимое давление, которое нужно создать внутри колбы. Однако, у нас есть ограничение: колба лопается, когда давление внутри достигает 1,5 атмосфер.

1 атмосфера равна приблизительно 101325 Па. Поэтому, чтобы найти значение в паскалях для 1,5 атмосфер, умножим значение атмосфер на количество Па в одной атмосфере:

\[ 1.5 \, \text{атм} \times 101325 \, \text{Па/атм} = 151987.5 \, \text{Па} \]

Таким образом, если колба лопается при давлении 1,5 атмосфер, а это соответствует приблизительно 151987.5 Па, а нам необходимо создать давление 66666.67 Па, то увеличение давления воздуха до необходимого уровня приведет к лопанию колбы, так как требуемое давление превышает предельное значение 1,5 атмосфер. Такой способ увеличения давления не подходит в данной ситуации.