na tarasie stoi beczka do której może spływać woda z pionowej rynny. Beczka częściowo wypełniona jest wodą, a woda spływająca dopełnia beczkę. W dowolnej chwili masa beczki z wodą wynika z ilości wody w beczce i masy beczki.
a)
wyjaśnij w oparciu o zasady dynamiki newtona dlaczego siła nacisku beczki na taras jest większa od aktualnego ciężaru beczki z wodą
(II i III zasada)
b) oblicz przybliżoną wartość siły zwiększającej nacisk beczki na taras ponad ciężar w sytuacji gdy do beczki spływa woda w tempie 6litrów/min, wpadając z prędkością 8m/s. przyjmij gęstośc wody 1kg/l
(powinno wyjść 0,8N ale nie wiem jak do tego dojść)
Z gestości wody wynika, że 1 l wody ma masę 1 kg.
Wydatek spływającej wody: q = Δm/Δt = 6 kg/min = 6 kg/60 s = 0.1 kg/s
a) Spływająca woda zatrzymuje się (hamuje) w beczce, więc ruch jej jest opóźniony, a wartość opóźnienia wynosi:
a = Δv/Δt = (v - 0)/Δt = v/Δt
Z II zasady dynamiki wynika, że działa na tę spływającą wodę o masi Δm siła:
F = Δm*a = Δm*v/Δt = (Δm/Δt)*v = q*v
Z III zasady dynamiki natomiast wynika, że jeśli na spływającą wodę działa siła F, to na beczkę działa taka sama siła, ale skierowana w dół.
Siła ta dodaje się do ciężaru baeczki z wodą - dlatego siła nacisku na taras jest większa od tego ciężaru.
b) dodatkowa siła zwiększająca nacisk: F = q*v = 0.1kg/s*8m/s = 0.8 N