详细讲解物理题

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/07/02 12:52:55
两个底面积都是S的圆桶,用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平地面上,两筒内均装有密度为ρ的液体,阀门关闭时两筒内液面高度分别为H1和H2.现将连接两筒的阀门打开,在两筒液面高度变为相同的过程中,重力做了多少功?

首先,我们把两个罐子,一个管子,系统能量有动能和势能。在过程首末,液体宏观速度均为0.可视为动能首末相同。
相当于把一个厚度为1/2(H1-H2),底面积为S,密度为ρ的液层从高筒移到低筒,重力做功为
W = F * S = mg * s = ρVg * {1/2(H1-H2)} =
ρgs* {1/2(H1-H2)} * {1/2(H1-H2)}

其实很简单的,这样理解:在这个过程中,相当于把水面高的一部分移动到了水面低的那个桶里,最后两个桶水面一样高。在这个过程,容易知道,被移动水的高度为:1/2(H1-H2),这部分水的也重心下降了:1/2(H1-H2),被移动这部分水受到重力为:G=1/2(H1-H2)Sρg,所以重力做功为:W=G1/2(H1-H2),待入G即可

E=mgh
液面下降的部份重力做正功,mg(|h1-h2|/2)
液面上升的部份重力做负功,mg(|h1-h2|/2)
因为连通后液面会趋同到同一水平面,所以其高度会变成H1和H2的中间值
正功负功相加后重力做功就为0