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当u形管以加速度a向右运动时,可以讲U形管中的液体分为3个部分,左管、右管中的液体受到管壁的作用力产生向右的加速度,水平部分,受到左管和右管中的液体压力差,产生向右的加速度。如图所示。
我们设几个过度的物理量,液体的密度ρ,U形管的横截面积S,右管到底部高度H,则
F右=PS=ρgHS,F左=PS=ρg(H+h)S,
合力F=F左-F右=ρg(H+h)S-ρgHS=ρghS
水平管中液体质量m=ρV=ρLS
根据牛顿第二定律
a=F/m=ρghS/ρLS=gh/L,整理
gh=aL。高度差h=aL/g
可引入惯性力F=-Ma分析:
可取均匀u形管的水平部分为研究对象,受力分析如图
取加速度a的方向为正方向,由于系统为非惯性系,该段所受惯性力
F惯性力=—Ma…………………………①
对该段有
F左—F右—F惯性力=0………………②
其中F左、F右为该段左右两面所受的压力
F左=ρghS………………………………③
F右=ρg(h+Δh)S……………………④
其中M为该段的质量
M=ρLS…………………………………⑤
由①②③④⑤解得高度差
Δh=aL/g
注:其实这道题只要细加分析即可解决,“空白の才の法则”用的量纲法也可很快解决这道选择题,灵活选取更好。
希望能帮到你。 加油!