Một xilanh nằm ngang kín hai đầu, có thể tích

24/28

Một xilanh nằm ngang kín hai đầu, có thể tích \({\rm{V}} = 1,2\) lít và chứa không khí ở áp suất \({{\rm{p}}_0} = {10^5}\) \({\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}\). Xilanh được chia thành 2 phần bằng nhau bởi pittông mỏng khối lượng \({\rm{m}} = 100\;{\rm{g}}\) đặt thẳng đứng. Chiều dài xi lanh \(21 = 0,4\;{\rm{m}}\). Xilanh được quay với vận tốc góc \(\omega \) quanh trục thẳng đứng ở giữa xilanh. Tính \(\omega ({\rm{rad}}/{\rm{s}})\) nếu pittông nằm cách trục quay đoạn \({\rm{r}} = 0,1\;{\rm{m}}\) khí có cân bằng tương đối.

Giải thích

Một xilanh nằm ngang kín hai đầu, có thể tích (ảnh 1)

Đẳng nhiệt \(pV = \) const \( \Rightarrow {10^5} \cdot 0,2 = {p_1} \cdot 0,3 = {p_2} \cdot 0,1\)

\( \Rightarrow {p_1} = \frac{2}{3} \cdot {10^5}\;{\rm{Pa}}\) và \({p_2} = 2 \cdot {10^5}\;{\rm{Pa}}\)

Tiết diện xilanh là \(S = \frac{V}{l} = \frac{{1,{{2.10}^{ - 3}}}}{{0,4}} = {3.10^{ - 3}}\left( {\;{{\rm{m}}^2}} \right)\)

\({F_2} - {F_1} = ma \Rightarrow \left( {{p_2} - {p_1}} \right)S = m{\omega ^2}r \Rightarrow \left( {2 \cdot {{10}^5} - \frac{2}{3} \cdot {{10}^5}} \right) \cdot 3 \cdot {10^{ - 3}} = 0,1 \cdot {\omega ^2} \cdot 0,1 \Rightarrow \omega = 200{\rm{rad}}/{\rm{s}}\)