Задача по физике, тема мост Уитсона ниже ответы, нужно подробное решение

2) Импульс тела определяется как: p=mv, m-масса тела, v-его скорость.

Посчитаем массу автомобиля, когда бак полностью заполнен водой:

m=M+ρV, ρ-плотность воды (1000 кг/м³), V- объем бака.

m=4000 кг +  1000 кг/м³*4 м³ = 8000 кг = 8 т.

а) Переведем скорость в СИ: 18 км/ч = 18*1000/3600 = 5 м/с.

p=mv = 8000 кг * 5 м/с = 40 000 кг*м/с.

б) Переведем скорость в СИ: 54 км/ч = 54*1000/3600 = 15 м/с.

p=mv = 4000 кг * 15 м/с = 60 000 кг*м/с.

3) Запишем изменение импульса для шарика:

Δp=p₁-p₀ - здесь Δp, p₀, p₁ - вектора.

Где начальный импульс  p₀=+mv₀, p₁=-mv₀.

|Δp| = mv₀-(-mv₀)=2mv₀=2*0.02 кг*5 м/с = 0,2 кг*м/с.

Сила через изменение импульса за время Δt:

F = |Δp|/Δt = 0,2 кг*м/с/0.1 c = 2 Н.

Будем рассматривать процесс со стороны воздуха, находящегося в трубке. Сразу отметим, что этот процесс можно считать изотермическим.

Найдем давление воздуха в трубке в первом случае. К атмосферному давлению добавляется давление столба ртути (этот столб пытается как бы стечь вниз, тем самым он сдавливает воздух). То есть давление воздуха в первом случае: , где - высота столба ртути. Во втором же случае наоборот - столбец старается выйти наружу, тем самым ослабляя давление на воздух, поэтому , где - новая высота столба ртути. В первом случае воздух занимал объем , где - площадь поперечного сечения трубки, а - длина трубки. Для второго случая: ;

Было отмечено, что процесс можно считать изотермическим. Поэтому справедливо соотношение: ; Подставляя наши результаты, получаем: ; Раскрыв скобки, приходим к квадратному уравнению: ; Давление - можно считать в миллиметрах ртутного столба. Поэтому удобно домножить уравнение на : ; Теперь все можно заменить на миллиметры ртутного столба: ; Решая, получаем высоту , равную приблизительно метров или см.

ответ: см