Прошу, пожалуйста, помогите с задачей по физике.На стальном тросе длиной 10

Прошу, пожалуйста, помогите с задачей по физике.
На стальном тросе длиной 10 м и поперечником сечения 2 см со дна озера умеренно поднимают мраморную колонну массой 5,4 т. Определите удлинение троса (в миллиметрах). Деформацию считайте упругой; плотность воды - 1000 кг/м; плотность мрамора - 2700 кг/м; модуль упругости стали - 200 ГПа; ускорение свободного падения - 10 м/с. Ответ: 5,4.

Задать свой вопрос
1 ответ

Дано:

 l_0 = 10  м

 d = 2 см  = 0,02 м

 m = 5,4 т  = 5400 кг

 \rho_B = 1000  кг/м

 \rho_M = 2700  кг/м

 E = 200 ГПа  = 200 \cdotp 10^9  Па

 g = 10  м/с

======================

Отыскать: \Delta l - ?

======================

Решение. На мраморную колонну действую три силы: сила тяжести  \vecF_T  , архимедова сила  \vecF_A и сила упругости  \vecF_Y\varPi P .

Сила упругости и архимедова сила ориентированы перпендикулярно ввысь, а сила тяжести - перпендикулярно вниз. Тогда из условия равновесия:

 \vecF_Y\varPi P + \vecF_A = \vecF_T ,

отсюда  \vecF_Y\varPi P = \vecF_T - \vecF_A , где  \vecF_T = m\vecg , а  \vecF_A = \rho_B gV , при объёме одинаковом  V = \fracm\rho_M  .

Как следует,  F_Y\varPi P = mg + \frac\rho_B gm\rho_M = \fracmg(\rho_M - \rho_B)\rho_M  .

Определим силу упругости через механическое напряжение:

 F_Y\varPi P = \sigma S = \fracE\varepsilon \pi D^24 = \fracE\Delta l \pi D^24l_0

Приравняем приобретенные значения силы упругости:

 \fracmg(\rho_M - \rho_B)\rho_M = \fracE\Delta l \pi D^24l_0

Отсюда  \Delta l = \frac4l_0mg(\rho_M - \rho_B)E \pi D^2\rho_M

Определим значение разыскиваемой величины:

 \Delta l = \frac4 \cdotp 10 \cdotp 5400 \cdotp 10 \cdotp (2700 - 1000)200 \cdotp 10^9 \cdotp 3,14 \cdotp 0,02^2 \cdotp 2700   = \frac3,672 \cdotp 10^96,7824 \cdotp 10^11 \thickapprox 0,0054 м  = 5,4  мм

Ответ: 5,4.

Стефания Таблер
Спасибо тебе громадное!
Рушниченко Вова
А почему площадь одинакова пи*D/4? Ведь у нас цилиндр, а у него иная формула.
Полина Голухина
Потому что в формуле S - это площадь поперечного сечения, а в цилиндра такая площадь в виде круга, потому S = R = D/4.
Вадим Дарахчиев
Понятно. Спасибо.
Даниил Макашев
Не за что!
, оставишь ответ?
Имя:*
E-Mail:


Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.
Зарегистрироваться
Создайте собственную учетную запить!

Пройти регистрацию
Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Войти на сайт