Άντληση νερού και ισορροπία

Το έμβολο του σχήματος εφαρμόζει αεροστεγώς στα εσωτερικά τοιχώματα ενός κατακόρυφου κυλινδρικού σωλήνα, που είναι ανοικτός και στα δύο του άκρα και μπορεί να κινείται μέσα σε αυτόν χωρίς τριβές. Στην αρχή ισορροπεί στη θέση που φαίνεται στο σχήμα (α), με τη βοήθεια ενός σχοινιού στην άλλη άκρη του οποίου έχουμε κρεμάσει ένα σώμα Σ μάζας m. Αρχικά συγκρατούμε το σώμα για να μην κινηθεί προς τα κάτω. Ο σωλήνας είναι ημιβυθισμένος μέσα σε ένα δοχείο που περιέχει νερό όγκου 2L. Αφήνουμε σιγά – σιγά το σώμα Σ να κατέβει, με αποτέλεσμα το έμβολο να ανέβει και να εισέλθει νερό μέσα στο σωλήνα.

Στο σχήμα (β) το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας. Το νερό που βρίσκεται στο σωλήνα, πάνω από την ελεύθερη στάθμη του νερού του δοχείου και μέχρι το ύψος h έχει όγκο 1L. Δίνεται η πυκνότητα του νερού ρ = 10³ kg/m³.

Αν η μάζα του εμβόλου και του σχοινιού είναι αμελητέες και τριβές στις βοηθητικές τροχαλίες δεν υπάρχουν, τότε η  μάζα m του σώματος Σ είναι:

           α. 1 kg,               β. 0,5 kg,            γ. 2 kg

Να επιλέξτε το σωστό και να αιτιολογείστε την επιλογή σας.

Απάντηση: