Задача по физике Закон сохранения энергии Аквариум имеет форму куба со стороной 50 и разделен вертикальной перегородкой. Одна половина полностью заполнена водой, а вторая пустая. Определите, какое количество энергии выделится, когда перегородка будет убрана

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Изначально в аквариуме потенциальная энергия воды, заполненной половины аквариума, равна mgh, где
m - масса воды,
g - ускорение свободного падения,
h - высота, на которой находится центр масс воды.

После удаления перегородки вся вода переместится вниз и стечет в пустую половину аквариума. Потенциальная энергия воды после этого будет равна 0, так как вся вода будет находиться на одном уровне.

Из закона сохранения энергии следует, что потенциальная энергия до равна потенциальной энергии после. Таким образом, количество энергии, выделенное при удалении перегородки, равно разнице потенциальных энергий до и после.

Масса воды в половине аквариума можно определить как плотность воды умноженную на объем: m = ρV = ρl^2h/2, где
l = 50 - сторона куба,
h = 25 - высота центра масс воды.

Таким образом, потенциальная энергия до удаления перегородки равна mgh = ρgl^2h^2/2.

Потенциальная энергия после равна 0.

Следовательно, количество энергии, выделившееся при удалении перегородки, равно ρgl^2h^2/2.