Юрий сконструировал бицилиндрический сосуд. Он склеил донца двух цилиндрических сосудов разной высоты (H1 = 38 см, H2 = 28 см) и разной площади дна (S1 = 18 см^2 и S2 = 5 см^2) и начал наливать воду во внутренний сосуд. Расход воды равен 3 л/мин. Оказалось, что на середине высоты внутреннего цилиндрического сосуда имеется небольшое отверстие (H=20 см). Ускорение свободного падения g = 10 м/с^2. Плотность воды 1 г/см^3. Примечание: объем цилиндра V = S * H, где S — площадь основания цилиндра, H — высота цилиндра. Определите давление воды на дно внутреннего цилиндра к концу второй секунды, ответ выразите в килопаскалях округлите до десятых

Кратко о задаче: мы наполняем внутренний цилиндр (S2 = 5 см^2) расходом Q = 3 л/мин = 50 см^3/с. Дно внутреннего цилиндра имеет высоту заполнения до отверстия H = 20 см. Пока уровень воды внутри не достигнет 20 см, отверстие не работает. Давление на дно определяется только высотой столба воды внутри внутреннего цилиндра. Расчёты по шагам 1) Расход воды в удобных единицах - Q = 3 л/мин = 3000 см^3/мин = 3000/60 = 50 см^3/с. 2) Скорость подъёма уровня воды во внутреннем цилиндре - Объём воды в внутреннем цилиндре V_in = S2 · h_in, где S2 = 5 см^2. - dh_in/dt = Q / S2 = 50 / 5 = 10 см/с. 3) Уровень воды к концу второй секунды - h_in(2 с) = 10 см/с · 2 с = 20 см. - Отверстие находится на середине высоты и имеет высоту 20 см. До момента, когда высота достигнет 20 см, отверстие не действует. На момент t = 2 s вода только достигает отверстия и пока из него не вытекать ещё не начинает. 4) Давление на дно внутреннего цилиндра - Давление равно гидростатическому p = ρ g h, где: - ρ = плотность воды = 1 г/см^3 = 1000 кг/м^3, - g = 10 м/с^2, - h = высота столба воды над дном внутреннего цилиндра = 0.20 м. - p = 1000 · 10 · 0.20 = 2000 Па = 2 кПа. Ответ: давление воды на дно внутреннего цилиндра к концу второй секунды равно 2.0 кПа (градус давления над атмосферой).