Edits to “Условие”, “Решение”

astrosander edited
revision #13756 parent #13748 ← older newer →
@@ -1,8 +1,8 @@
### Условие
$4.1.23.$ Закрытый цилиндр радиуса $R$, заполненный на три четверти своего объема жидкостью плотности $\rho$, вращается в невесомости вместе с жидкостью с угловой скоростью $\omega$ вокруг своей оси. Как меняется давление в жидкости в зависимости от расстояния до стенок цилиндра?
−![К задаче $4.1.23$|236x192, 30%](../../img/4.1.23/Figure.png)
+![К задаче $4.1.23$|442x426, 40%](../../img/4.1.23/4.1.23.png)
### Решение
@@ -17,18 +17,21 @@Решение
Найдем расстояние от оси вращения до поверхности воды $r_{0}$. Весь объём цилиндра составляет $V_{ц}=\pi R^{2}H$, где $H$ - высота цилиндра. Объём пустого пространства $V_{п}=\pi r_{0}^{2}H$. По условию задачи объём, заполненный жидкостью $V_{ж}=\frac{3}{4}V_{ц}$.
$$V_{ц}-V_{п}=V_{ж}$$
+
$$\pi R^{2}H-\pi r_{0}^{2}H=\frac{3}{4}\pi R^{2}H$$
−$$R^{2}-r_{0}^{2}=\frac{3}{4}R^{2}$$
−$$r_{0}=\frac{R}{2}$$
+$$R^{2}-r_{0}^{2}=\frac{3}{4}R^{2}\Rightarrow r_{0}=\frac{R}{2}$$
+
Теперь мы сможем проинтегрировать дифференциальное уравнение для давления с начальным условием, что давление на поверхности жидкости равно 0: $P(r_{0})=0$
$$\int_{P(r_{0})}^{P(r)}dP=\rho \omega^{2}\int_{r_{0}}^{r_{0}+r}rdr$$
+
$$P(r)=\frac{\rho \omega^{2}}{2}\left[ \left( r_{0}+r \right)^{2}-r_{0}^{2} \right]$$
Так изменяется давление в зависимости от расстояния до оси вращения, но нас просят найти зависимость давления от расстояния до боковой стенки цилиндра $x$. Это расстояние связано с $r$:
$$R-(r_{0}+r)=x$$
+
$$r=R-r_{0}-x$$
Подставим $r$ в уравнение для давления:
unchanged lines 10