Решение до правки #11934 от , автор astrosander. Это не текущая версия.

Условие

2.2.28∗. На тележке установлен цилиндрический сосуд с площадью сечения , наполненный жидкостью плотности . От сосуда параллельно полу отходит длинная и тонкая горизонтальная трубка, небольшой отрезок которой вблизи конца загнут по вертикали вниз. Расстояние от оси сосуда до отверстия трубки равно . Уровень жидкости в сосуде опускается с ускорением . Какой горизонтальной силой можно удержать тележку на месте?

 К задаче 2.2.28

Решение

Поместим точку ноль горизонтальной оси под цилиндром. Запишем функцию изменения положения точки центра масс системы от времени: где – масса жидкости, вылившейся из сосуда на расстоянии , а – полная масса жидкости.

где – уровень жидкости в сосуде, считая от верхней точки (т.е. ). Подставим одно в другое и получим: или где – ускорение центра масс системы. Мы видим, что центр масс системы движется по оси равноускоренно. Значит, его скорость меняется со временем по закону

Теперь мы можем сказать, как зависит от времени импульс системы: Воспользуемся вторым законом Ньютона в импульсной форме, чтобы определить силу, в результате действия которой меняется импульс системы (единственная такая сила, действующая по оси – это искомая сила реакции опоры). Наконец, подставив выражение для , получим:

Ответ